电力系统潮流计算软件MatPower

电力系统仿真软件MATPOWER的功能研究摘要近年来，电力系统仿真技术发展较快，出现了多种高性能的可视化仿真工具如:MatEMTP,MatPower等，这些软件的开发都基于现在日益流行的Matlab语言环境.继承了Matlab'的强大数学运算分析能力，基于Matlab的电力系统仿真软件在可读性、可移植性方面有了大幅提高。MATPOWER是一个基于matlab.m文件的组建包，用来解决电力潮流和优化潮流的问题。它致力于为研究人员和教育从业者提供一种易于使用和可更新的仿真工具。Matpower的设计理念是用尽可能简单、易懂，可更新的代码来实现最优秀的功能。Matpower是康奈尔大学电气学院电力系统工程研究中心的ZIMMENNRman,CARLOS.Murillo和甘德强在ROBOERTTHOMAS的指导下开发出来的。最初的基于Matlab的电力系统潮流和最优潮流代码和为项目POWERWEB的需要编写的，并且该软件完全免费。Matpower是一直广泛应用于电力系统的仿真分析。它具有较好的扩展和衍生性能。作为一种仿真工具，它为用户提供了一个强大的灵活的仿真环境。从而更好地对现实中的电力系统进行模拟分析和计算。关键词：MTPOWER电力系统仿真潮流计算IIIPowersystemsimulationsoftwareMATPOWERfunctionresearchInrecentyears,powersystemsimulationtechnologyisdevelopingfast,appearedmultiplehigh-performancevisualizationsimulationtools,suchas:MatEMTP,MatPoweretc,thesesoftwaredevelopmentarebasedonnowincreasinglypopularMatlablanguageenvironment.InheritedMatlab'powerfulmathematicalanalysisability,basedontheMatlabpowersystemsimulationsoftwareinareadable,transportabilityaspectshavebeenvastlyimproved.MATPOWERisapackageofMATLABM-filesforsolvingpowerflowandoptimalpowerflowproblems.Itisintendedasasimulationtoolforresearchersandeducatorsthatiseasytouseandmodify.MATPOWERisdesignedtogivethebestperformancepossiblewhilekeepingthecodesimpletounderstandandmodify.MATPOWERwasdevelopedbyRayD.Zimmerman,CarlosE.Murillo-SánchezandDeqiangGanofPSERCatCornellUniversity。InitiallythePOWERsystembasedonMatlabtrendandoptimaltidecodeandtheneedforprojectPOWERWEB,andthesoftwarewrittencompletelyfree。Matpowerishasbeenwidelyusedinpowersystemsimulationanalysis.Ithasgoodexpansionandderivativeperformance.Asakindofsimulationtools,itprovidestheuserwithapowerfulflexiblesimulationenvironment.Soastobetterfortherealityofpowersystemissimulatedandanalyzedandcalculated.Keyword:MATPOWERPowersystemsimulationFlowcalculation目录第一章绪论................................................................11.1选题背景...........................................................11.2MATPOWER的简介.....................................................1第二章MATPOWER的功能与使用方法............................................22.1数据格式...........................................................22.2模型...............................................................32.3电力潮流和最优潮流计算方程........................................52.4MATPOWER选项......................................................10第三章电力系统潮流计算....................................................143.1潮流计算的定义和应用........................................143.2电力系统潮流计算方法...............................................153.21牛顿-拉夫逊法..................................................153.23P-Q分解法.....................................................17第四章MATPOWER在电力系统潮流计算上的应用.................................214.1引言..............................................................214.2电力系统潮流计算模型..............................................224.3仿真分析..........................................................234.5小结..............................................................25谢辞......................................................................26参考文献..................................................................27I东南大学成贤学院毕业论文第一章绪论1.1选题背景潮流计算是电力系统计算分析的一种最基本计算，通过求取在给定运行方式下电网各节点电压、电流和功率分布来检查各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率分布和功率省耗是否合理等电力系统状态情况，因此受到电力系统运行部门、科研机构的高度重视。潮流计算最早是由人工进行计算，后来随着计算机技术的飞跃发展，利用计算机语言编写潮流仿真计算软件来完成是目前主要计算方法，国内常见的软件有：中国电力科学研究院的PASAP、美国Bonneville电力局的BPA、美国PTI公司的PSS／E、美国电力科学研究院的ETMSP、德国西门子公司的NETOMAC等。这些软件大多功能强大并且应用于电力系统的实际仿真计算和科学研究，但对于研究人员和教育从业者来说，由于科研经费有限无力购买这些昂贵的软件，因而寻求免费软件成为他们工作的一个较为重要的选择，美国康奈尔大学电力系统工程研究中心的RAYD．Zimmenrman、CARLOSE．Murillo和甘德强注意到这些问题，，在ROBERTThomas的指导下应用MAlrIAB语言开发成功电力系统潮流仿真计算免费软件MATPOWER。最初的基于Matlab的电力系统潮流和最优潮流代码和为项目POWERWEB的需要编写的，并且该软件完全免费。Matpower是一直广泛应用于电力系统的仿真分析。它具有较好的扩展和衍生性能。作为一种仿真工具，它为用户提供了一个强大的灵活的仿真环境。从而更好地对现实中的电力系统进行模拟分析和计算。1.2MATPOWER简介MATPOWER是一个基于matlab.m文件的组建包，用来解决电力潮流和优化潮流的问题。它致力于为研究人员和教育从业者提供一种易于使用和可更新的仿真工具。Matpower的设计理念是用尽可能简单、易懂，可更新的代码来实现最优秀的功能。Matpower是康奈尔大学电气学院电力系统工程研究中心的ZIMMENNRman,CARLOS.Murillo和甘德强在ROBOERTTHOMAS的指导下开发出来的。最初的基于Matlab的电力系统潮流和最优潮流代码和为项目POWERWEB的需要编写的，并且该软件完全免费。Matpower是一直广泛应用于电力系统的仿真分析。它具有较好的扩展和衍生性能。作为一种仿真工具，它为用户提供了一个强大的灵活的仿真环境。从而更好地对现实中的电力系统进行模拟分析和计算。系统要求·MATLAB5.0或以上版本1·MATLAB最优化工具箱（一小部分最优潮流算法需要）两者都可以从MathWorks获得（见）安装步骤一：到MATPOWER主页（）上按照下载指导下载。步骤二：解压下载的文件。步骤三：将解压后的文件放到MATLAB的PATH路径下。1东南大学成贤学院毕业论文第二章MATPOWER的功能与使用方法2.1数据格式MATPOWER所用的所有数据文件均为MATLAB的M文件或者MAT文件，用来定义和返回变量：baseMVA、bus、branch、gen等。baseMVA变量是一个标量，用来设置基准容量。对于计算中采用有名值，可以根据需要设置，如IOOMVA；对于计算中采用标么值，一般设置为1。bus变量是一个矩阵，用来设置电网中各母线参数，其格式为：bus_i、type、Pd、Qd、Gs、Bs、83ea、Vm、Va、baseKV、zone、Vmax、Vmin。bus-i用来设置母线编号，范围为1～29997。type用来设置母线类型，1为PQ节点母线，2为PV节点母线，3为平衡（参考)节点母线。Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功和无功功率。Gs、Bs用来设置与母线并联电导和电纳。baseKV用来设置该母线基准电压。Vm和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。Vmax和Vmin用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。area和zone用来设置电网断面号和省耗分区号，一般都设置为1，前者可设置范围为l～100，后者可设置范围为1—999。branch变量是一个矩阵，用来设置电网中各支路参数，其格式为：fbus、tbus、r、x、b、rateA、mteB、mteC、ratio、aJlgle、status。fbus和tbus用来设置该支路由起始节点(母线)编号和终止节点(母线)编号。r、x和b用来设置该支路的电阻、电抗和充电电纳。rateA、rateB和rate(；分别用来设置该支路长期、短期和紧急允许功率。ratio用来设置该支路