1111基于MATLAB的潮流計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u237511.1MATLAB軟件介紹 1127241.1.1軟件介紹 134731.1.2MATLAB的主要優(yōu)勢(shì)特點(diǎn) 2259161.2基于MATLAB的IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的潮流計(jì)算 3113651.2.1數(shù)據(jù)的輸入 532691.2.2基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算 7294701.2.3數(shù)據(jù)分析 111.1MATLAB軟件介紹1.1.1軟件介紹MATLAB是矩陣和實(shí)驗(yàn)室這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)形成的詞匯進(jìn)行合并的，其中的意思主要表現(xiàn)為一個(gè)矩陣化的工廠（即稱為矩陣實(shí)驗(yàn)室）。這是由美國(guó)一家專(zhuān)門(mén)為現(xiàn)代人們開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)計(jì)算軟件研制和發(fā)布的一個(gè)便捷、高效、綠色的計(jì)算工作環(huán)境，是一款能夠面對(duì)全新的科學(xué)計(jì)算，且可實(shí)現(xiàn)圖像顯示與實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互作用處理方式的編程而設(shè)計(jì)的軟件。它在一些方便人們使用的窗口環(huán)境中集中地形成了許許多多較為強(qiáng)大的功能，例如對(duì)于系統(tǒng)中的數(shù)字結(jié)果進(jìn)行分析，矩陣的計(jì)算，及一些對(duì)于系統(tǒng)的建模與仿真。它還被廣泛應(yīng)用于人類(lèi)的科學(xué)技術(shù)研究和許多必須要執(zhí)行有效的數(shù)值計(jì)算的科學(xué)，可以說(shuō)為該技術(shù)領(lǐng)域提供了一份全面的處理方案，與這些語(yǔ)言相比，MATLAB使得現(xiàn)代的科學(xué)計(jì)算在一種脫離往日的非交互式編程語(yǔ)言的編輯模式上已經(jīng)取得了相當(dāng)大的發(fā)展和進(jìn)步，這足以能夠代表目前國(guó)際的科學(xué)計(jì)算軟件水平很發(fā)展到了一個(gè)相當(dāng)高的等級(jí)了。在目前市面上常用的有三大數(shù)學(xué)軟件和，其中涉及到科學(xué)計(jì)算以及最能體現(xiàn)軟件技術(shù)含量的軟件便是MATLAB了。此軟件的功能強(qiáng)大，用途也是十分廣泛的，其可以執(zhí)行矩陣運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)算法，為用戶建立一個(gè)便于查看使用的窗口，以及利用一些不一樣的編程語(yǔ)言將各段程序進(jìn)行連接等。由于它擁有的這些強(qiáng)大功能，對(duì)此它一般會(huì)被應(yīng)用于工程上的計(jì)算，以及信息處理及檢測(cè)，同時(shí)還涉及到對(duì)于圖像的處理及其他一些方面。當(dāng)對(duì)MATLAB進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要用到他的基礎(chǔ)單位。而他的基礎(chǔ)單位就是矩陣。他在計(jì)算的過(guò)程中用到的指令表達(dá)式和一般的數(shù)學(xué)計(jì)算方法類(lèi)似。所以這款軟件在計(jì)算的過(guò)程中有著天然的優(yōu)勢(shì)，對(duì)比其他語(yǔ)言效率能夠提高很多。當(dāng)然MATLAB的優(yōu)勢(shì)不僅僅是這一點(diǎn)，它同樣包含了這一軟件的語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。使得它的兼容性變得，同時(shí)在新的版本中它還加入對(duì)等一些語(yǔ)言的編寫(xiě)。因此MATLAB相比于其他軟件在計(jì)算領(lǐng)域可以說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的。1.1.2MATLAB的主要優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)MATLAB利用其相當(dāng)厲害對(duì)于一些數(shù)值的有效計(jì)算以及對(duì)于某些符號(hào)進(jìn)行有效的計(jì)算，從而使得使用者在使用時(shí)可以盡量減少對(duì)于那些較為繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算進(jìn)行分析；該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算分析的主要功能包括圖形處理和編程的可視化以及具備實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的特性；MATLAB在自然語(yǔ)言是上比較貼合于數(shù)學(xué)的表達(dá)的，其用戶界面也較為友好，使用者在學(xué)習(xí)過(guò)程輕松且易懂。這款計(jì)算軟件擁有一個(gè)范圍較大的應(yīng)用工具欄，主要包括信號(hào)處理和通信應(yīng)用工具欄等等，使用該軟件的用戶能夠通過(guò)此軟件獲得便捷的處理工具。（1）強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力MATLAB就是一個(gè)由許多元素并包含眾多類(lèi)型計(jì)算器和算法的一個(gè)整體。其中還具具備600多項(xiàng)的各種數(shù)學(xué)計(jì)算處理功能，可輕松快速執(zhí)行各類(lèi)企業(yè)用戶日常需要的各種數(shù)學(xué)計(jì)算處理功能。此過(guò)程中使用的算法是科學(xué)研究和數(shù)學(xué)工程領(lǐng)域最新研究的結(jié)果，并已以多種方式被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)優(yōu)化和容錯(cuò)的數(shù)據(jù)處理中。一般來(lái)說(shuō)，它們都已經(jīng)可以被廣泛應(yīng)用于用來(lái)替代第幾的傳統(tǒng)編程腳本語(yǔ)言，例如基于java和c++語(yǔ)言。在同樣的軟件計(jì)算方式要求下，利用MATLAB方法進(jìn)行軟件時(shí)編程的計(jì)算工作量會(huì)得到很大幅度的降低。這些創(chuàng)新功能將MATLAB從簡(jiǎn)單的作為基礎(chǔ)的子任務(wù)模式引入擴(kuò)展至復(fù)雜的任務(wù)，如矩陣數(shù)學(xué)，特征向量和傅立葉快速轉(zhuǎn)換。（2）出色的圖形處理功能MATLAB自成立以來(lái)，就已經(jīng)發(fā)展具有方便的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)和可視化處理功能，它不僅可以用圖形的形式來(lái)顯示矢量和矩陣，同時(shí)還甚至可以用來(lái)標(biāo)記和進(jìn)行打印。其中高級(jí)圖像繪圖處理技術(shù)主要應(yīng)用包括2D和3D的圖像可視化，以及各種類(lèi)型圖像圖形處理，動(dòng)畫(huà)和各種視覺(jué)表情等的繪圖。新版本的MATLAB不僅增強(qiáng)而且還更好地?cái)U(kuò)展完善了圖形處理的所有功能，不但大大提高了常規(guī)的圖形數(shù)據(jù)分析可視化處理軟件的功能。同時(shí)也擁有一些其他軟件所不具備的功能（比如圖像燈光處理，色度處理和四維數(shù)據(jù)性能等）。并且MATLAB也向使用者呈現(xiàn)了其卓越的處理技術(shù)。同時(shí)，Matlab在某些具體的可視化需求（比如圖形對(duì)話）中也具備類(lèi)似的功能，以便于確保不同層次的用戶滿足需求。1.2基于MATLAB的IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的潮流計(jì)算以IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，系統(tǒng)接線如圖4-1所示圖4-1IEEE14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖IEEE14節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：表4-1線路數(shù)據(jù)支路號(hào)首末端節(jié)點(diǎn)號(hào)支路電阻支路電抗對(duì)地電納/2額定電流11~20.019380.059170.026403.4222~30.046990.197970.021901.7132~40.058110.176320.018701.7141~50.054030.223040.024601.7152~50.056950.173880.017001.7163~40.067010.171030.017301.7174~50.013350.042110.006401.7187~800.1761500.5097~900.1100100.65109~100.031810.0845000.50116~110.094980.1989000.50126~120.122910.1558100.50136~130.066150.1302700.50149~140.127110.2703800.501510~110.082050.1970700.501612~130.220920.1998800.501713~140.170930.3480200.50表4-2變壓器支路數(shù)據(jù)支路號(hào)首末端節(jié)點(diǎn)號(hào)電阻電抗變比變比上限變比下限額定電流14~70.00.209120.9781.100.900.6524~90.00.556180.9691.100.900.4035~60.00.252020.9321.100.900.65表4-3節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)號(hào)電壓幅值電壓相角發(fā)電機(jī)有功發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷有功負(fù)荷無(wú)功11.06000.00002.3284-0.14900.00000.000021.0450-1.99320.40000.49040.21700.127031.0100-12.75620.00000.27440.94200.190041.0119-10.21910.00000.00000.4780-0.039051.0158-8.77180.00000.00000.07600.016061.0700-11.63730.00000.29600.11200.075071.0400-13.15910.00000.00000.00000.000081.0900-13.15910.00000.30920.00000.000091.0128-11.73850.00000.00000.29500.1660101.0152-15.00160.00000.00000.09000.0580111.0386-11.72730.00000.00000.03500.0180121.0543-15.20250.00000.00000.06100.0160131.0433-15.39410.00000.00000.13500.0580141.0080-16.07500.00000.00000.14900.0500表4-4發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)參數(shù)及出力限值節(jié)點(diǎn)號(hào)abc有功上限有功下限無(wú)功上限無(wú)功下限163.00200.0010.12.0-0.32350.0175.000.50.21.0-0.231250.0100.000.80.150.8-0.156166.8325.000.450.10.6-0.158500.0300.000.450.10.5-0.1表4-5并聯(lián)電容數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)號(hào)電納（標(biāo)幺值）可調(diào)上限分段步長(zhǎng)90.190.500.101.2.1數(shù)據(jù)的輸入在牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算中，需要輸入的原始數(shù)據(jù)包括兩個(gè)主要部分，分別是：接地支路參數(shù)（接地支路，變壓器支路）所形成的矩陣B1；各節(jié)點(diǎn)參數(shù)（母線）所形成的矩陣B2。（1）節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)IEEE14節(jié)點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)在矩陣中的輸入格式描述如下，且在矩陣中也將各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了分類(lèi)，其中1表示平衡節(jié)點(diǎn)，2表示PQ節(jié)點(diǎn)，3表示PV節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)的基本原則是將平衡節(jié)點(diǎn)放到第一行，PV和PQ節(jié)點(diǎn)的順序不需要做任何要求，程序會(huì)自動(dòng)檢索；補(bǔ)償導(dǎo)納是指無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。節(jié)點(diǎn)編號(hào)發(fā)電機(jī)功率節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率電壓值補(bǔ)償導(dǎo)納節(jié)點(diǎn)類(lèi)型（平衡節(jié)點(diǎn)１，ＰＱ節(jié)點(diǎn)２，ＰＶ節(jié)點(diǎn)３）B2=[ 1001.06000120.4+0.4904i0.2170+0.1270i1.04500330.2744i0.9420+0.1900i1.010003400.4780-0.0390i102500.0760+0.0160i10260.2960i0.1120+0.0750i1.07000370010280.3092i01.090003900.2950+0.1660i10.1921000.0900+0.0580i1021100.0350+0.0180i1021200.0610+0.0160i1021300.1350+0.0580i1021400.1490+0.0500i102]；（2）支路數(shù)據(jù)對(duì)于IEEE14節(jié)點(diǎn)的支路數(shù)據(jù)其中包括各節(jié)點(diǎn)間的支路數(shù)據(jù)及各節(jié)點(diǎn)間的變壓器支路數(shù)據(jù)，在牛頓拉夫遜算法中其原始數(shù)據(jù)的格式主要在矩陣中表示如下；且在這些原始數(shù)據(jù)中，變比是首端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)之比，變壓器標(biāo)識(shí)0表示普通支路，1表示變壓器支路，程序自動(dòng)將普通支路當(dāng)作變比為1的變壓器支路處理。首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)支路阻抗支路對(duì)地導(dǎo)納變比B1=[120.01938+0.05917i0.0264*2i1230.04699+0.19797i0.0219*2i1240.05811+0.17632i0.01870*2i1150.05403+0.22304i0.02460*2i1250.05695+0.17388i0.01700*2i1340.06701+0.17103i0.01730*2i1450.01335i+0.04211i0.00640*2i1780.17615i01790.11001i019100.03181+0.08450i016110.09498+0.19890i016120.12291+0.15581i01630.06615+0.13027i019140.12711+0.27038i0110110.08205+0.19207i0112130.22092+0.19988i0113140.17093+0.34802i01470.20912i00.978490.55618i00.969560.25202i00.932]；1.2.2基于MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算用Matlab軟件對(duì)上述電力系統(tǒng)進(jìn)行牛頓-拉夫遜法潮流計(jì)算，程序見(jiàn)附錄。Matlab對(duì)各原始數(shù)據(jù)所生成的潮流計(jì)算報(bào)表如下：表4-6迭代次數(shù)及最大不平衡量迭代次數(shù)最大不平衡量00.92193542622218110.03913237605816320.00322842427263730.00013767145708840.000007804641495表4-7各條支路的功率Sij②①-1.525390324109451+0.276565028899946i⑤①-0.727972290570704+0.025803196670002i①②1.568339137740280-0.203928462721608i③②-0.708645349877616+0.015830341705075i④②-0.544542852569741+0.033926329464316i⑤②-0.406208827053139-0.016342031475586i②③0.731844858801540+0.035654209785547i④③0.237069139592673-0.054205495487160i②④0.561308891101417-0.022878046485527i③④-0.233354644793833+0.028087807059963i⑤④0.616586051783057-0.153754297338646i⑦④-0.280321791336237+0.111073673602175i⑨④-0.160584654044914+0.016197466367075i①⑤0.755616691028478+0.035067783656806i②⑤0.415236570568228+0.007645485703678i④⑤-0.611432711103956+0.156706976161949i⑥⑤-0.441595086703843-0.083821046410445i⑤⑥0.441595086703843+0.128293185572112iEQ\o\ac(○,11)⑥-0.072089409935335-0.033938377378836iEQ\o\ac(○,12)⑥-0.089134687170622-0.018385904505556iEQ\o\ac(○,13)⑥-0.164976487866138-0.072159768458192i④⑦0.280321791336237-0.094214503447949i⑧⑦-0.000000000000001+0.173574421638427i⑨⑦-0.280321811543501-0.050039931868071i⑦⑧0.000000000000001-0.169107574348578i④⑨0.160584654044914-0.003213278586383i⑦⑨0.280321811543501+0.058033933169415i⑩⑨-0.053030229348927-0.042341724324605iEQ\o\ac(○,14)⑨-0.091606534224731-0.034740920350920i⑨⑩0.053162761731829+0.042693782996570iEQ\o\ac(○,11)⑩0.037089431368850+0.015938382662448i⑥EQ\o\ac(○,11)0.072629040722627+0.035068431743886i⑩EQ\o\ac(○,11)-0.036969769705058-0.015658267906024i⑥EQ\o\ac(○,12)0.090046144089316+0.019541336142539iEQ\o\ac(○,13)EQ\o\ac(○,12)-0.027977003482691-0.002243237480161i⑥EQ\o\ac(○,13)0.166919924222163+0.075987001324396iEQ\o\ac(○,12)EQ\