第14卷 第4期Vol . 14 No . 4
重庆电力高等专科学校学报2009年12月
Journal of Chongqing Electric Power College Dec . 2009
潮流计算软件M ATP OW ER 及其应用
李红连
1, 2
, 张维理, 刘录东, 张 强
134
(1. 重庆电力高等专科学校, 重庆400053; 2. 重庆大学, 重庆400044;
3. 重庆市电力公司璧山供电局, 重庆壁山402760; 4. 重庆三峡水利电力(集团) 股份有限公司, 重庆万州404000)
【摘 要】为研究人员和教育从业者提供一种免费的电力系统潮流计算软件, 详细地介绍了MATP OW ER 软件的使用方法; 通过潮流计算实例表明MATP OW ER 是一种有效并且具有强大功能的潮流计算软件。【关键词】潮流; 计算软件;MATP OW ER 【中图分类号】T M401 【文献标识码】A 【文章编号】100828032(2009) 0420018203
0 前言
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、力系统状态情况, 机构的高度重视算, 法, :中国电力科学研究院的P AS AP 、美国Bonneville 电力局的BP A 、美国PTI 公司的PSS/E 、美国电力科学研究院的ET MSP 、德国西门子公司的NET OMAC 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RAY D 1Zi m menr man 、C ARLOS E 1Murill o 和甘德强注意到这些问题, 在ROB 2ERT Tho mas 的指导下应用MAT LAB 语言开发成功电力系统潮流仿真计算免费软件MATP O WER 。
本文为了让更多的国内学者、研究人员和教育从业者了解和使用MATP OW ER 软件, 对该软件的使用方法进行了详细地介绍, 并用教科书中实际算例来进行仿真计算验证软件的有效性和进一步加深读者对该软件的熟悉程度。
1 MATPOW ER 软件使用方法
MATP O W ER 软件是基于MAT LAB 语言编写的
电力系统潮流和最优潮流计算软件, 可以在MAT LAB
510, 目前最新版本是O W ER 31址p:/. p . 免费下MAT LAB 语
) ”runpf (‘程序名’就可以运行
MATP OW ER 所用的所有数据文件均为MAT 2LAB 的M 文件或者MAT 文件, 用来定义和返回变量:base MVA 、bus 、branch 、gen 等。
base MVA 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100MVA; 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 、B s 、area 、Vm 、Va 、baseK V 、z one 、Vmax 、Vm in 。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P Q 节点母线, 2为P V 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 、B s 用来设置与母线并联电导和电纳。baseK V 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Vm in 用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。area 和z one 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1～100, 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 、rate A 、rate B 、rateC 、rati o 、angle 、status 。fbus 和tbus 用来设置该支路由起
收稿日期:2009210205
基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(CSTC, 2008BB0327) , 重庆市电力公司科技项目(2009渝电科技10#-17-3#) 作者简介:李红连(1973-) , 博士(后) , 副教授, 研究方向:电力系统及其自动化、GPS 卫星导航。
第4期 李红连等:潮流计算软件MATP OW ER 及其应用19
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。rate A 、rate B 和rateC 分别用来设置该支路长期、短期和紧急允许功率。rati o 用来设置该支路的变比, 如果支路元件仅仅是导线为0; 如果支路元件为变压器, 则该变比为fbus 侧母线的基准电压与tbus 侧母线的基准电压之比。angle 用来设置支路的相位角度, 如果支路元件为变压器, 就是变压器的转角; 如果支路元件不是变压器, 相位角度为0度。status 用来设置支路工作状态, 1表示投入运行, 0表示退出运行。
gen 变量也是一个矩阵, 用来设置接入电网中的发电机(电源) 参数, 其格式为:bus 、Pg 、Qg 、Qmax 、Qm in 、Vg 、mBase 、status 、P max 、P m in 。bus 用来设置接入发电机(电源) 的母线编号。Pg 和Qg 用来设置接入发电机(电源) 的有功和无功功率。P max 和P m in 用来设置接入发电机(电源) 的有功功率最大、最小允许值。Qmax 和Qm in 用来设置接入发电机(电源) 的无功功率最大、最小允许值。Vg 用来设置接入发电机(电源) 的工作电压。mBase 置接入发电机(电源) 的功率基准, , 是base MVA 变量的值。源) 工作状态, , 0。
, 拷贝一个MATP OW ER 行参数修改就能得到实际电力系统潮流仿真计算程序, 然后用runpf 命令运行程序即可完成电力系统潮流仿真计算。
此外, 本文还用MATP OW ER 潮流仿真计算软件对教科书中例313用标么值标注的含有发电机的5个节点电力网络进行了编程和计算, 其各节点的电压、相位角度和功率分布和省耗也是与教科书的值基本一致(本文为了节省篇幅, 忽略了电力网络结构图、潮流仿真计算程序的的M 文件、仿真计算结果图)
。
图2 对实例进行编程MATP OW ER 潮流仿真计算程序的的M
文件
2 算例
为了验证MATP OW ER 潮流计算和进一步加深读者对该软件的熟悉程度, 本文选用浙江大学韩祯
(第3版) 的实例来祥院士编写的《电力系统分析》
进行验证和演示。该实例是有4个节点的简单支路有名值电力网络, 具体参数见图1(教科书中例311) 。按本文介绍的MATP OW ER 潮流仿真计算软件使用方法进行编程(见图2) 和计算, 其计算结果如图3所示。由图3的潮流计算结果表明该潮流采用的是牛顿法, 进行了3次迭代, 用时0102秒。其各节点的电压、相位角度和功率分布和省耗与教科书的值基本一致
。
图1 计算实例的电力网络结构图
图3 采用MATP OW ER
对实例进行潮流计算的结果
20重庆电力高等专科学校学报 第14卷
3 结论
MATP OW ER 是基于MAT LAB 语言开发的电力
系统潮流仿真计算软件; 直接在国内学者、研究人员和教育从业者熟悉的MAT LAB 语言开发环境中运行, 不增加他们学习仿真计算软件使用方法的难度和后续数据处理的难度; 操作简单、功能强大、仿真计算精度较好并且免费, 非常适合他们在电力系统
及电力网络分析的科学研究、教学过程中使用。
参考文献:
[1] 韩祯祥1电力系统分析(第3版) [M].杭州:浙江大
学大学出版社, 2005. [2] RAY D. Zi m menr man, CARLOS E . M urill o . MATP OW ER
U ser πsM anual (versi on 312) [E B /OL].htt p:∥www . p s 2erc . cornell . edu /mathpower,2007209221/2009208220.
Appli ca ti on of M ATPOW ER Power Flow Ca lcul a ti on Software
L I Hong 2lian , ZHANG W ei 2li , L IU LU 2dong , Z HANG Q iang
(1. Chongqing Electric Power College, B ishan Chongqing, 400053, China;
2. Chongqing University, Chongqing, 400044, China;
3. Chongqing Electric Power Cor p. B ishan Power Supp ly Bureau, B ishan Chongqing, China;
4. Chongqing Three GorgesW ater Conservancy and Electric Power Cor p. L td . ,W anzhou 404000, China ) Abstract:I n order t o p r ovide a cost 2free power fl ow calculati on w are this paper e 2laborates the app licati on methods ofMATP OW ER power fl ow w are . on exa mp les indicate thatMATP OW ER is an effective and s fl on s oft w are . Key words:power fl ow; calculati on s oft 1, 2
1
3
4
(上接第12)
条件, 此时, 、引风
问题的思路, 具有一定的现实意义。
挡板。
参考文献:
[1] 刘吉臻. 协调控制与给水全程控制[M].北京:中国电
5 结论
此次MCS 优化工作在现有设备条件、来煤条件及电网调度条件下, 尽可能达到了较好的控制效果, 给其它单位提高自动投入率提供一定的分析、解决
力出版社, 1995.
[2] 房方. 单元机组协调控制系统的先进控制策略研究
[D].北京:华北电力大学, 2005.
O pti m i za ti on D esi gn and Appli ca ti on of M CS System i n 300MW Un it
X I A O Han ,MA Ping , L IU J ian 2guo
(1. Guodian Chongqing Hengtai Co . L td,W ansheng Chongqing 400805, China;
2. North China Electric Power University, Beijing 102206, China; 3. Chongqing Electric Power College, Chongqing 400053, China )
Abstract:This paper analyzes the p r oble m of l ow aut omatic contr ol availability of DCS coordinated contr ol syste m in 300MW unit of power p lant, and subm its a syste m modificati on and para meter op ti m izati on p r ogra m according t o the actual situati on . Thr ough p ractical app licati on, the p r ogra m obtained good contr ol effect, raised the aut omatic contr ol availability and had a certain p racticability .
Key words:DCS; coordinated contr ol; syste m op ti m izati on
1
2
3
第14卷 第4期Vol . 14 No . 4
重庆电力高等专科学校学报2009年12月
Journal of Chongqing Electric Power College Dec . 2009
潮流计算软件M ATP OW ER 及其应用
李红连
1, 2
, 张维理, 刘录东, 张 强
134
(1. 重庆电力高等专科学校, 重庆400053; 2. 重庆大学, 重庆400044;
3. 重庆市电力公司璧山供电局, 重庆壁山402760; 4. 重庆三峡水利电力(集团) 股份有限公司, 重庆万州404000)
【摘 要】为研究人员和教育从业者提供一种免费的电力系统潮流计算软件, 详细地介绍了MATP OW ER 软件的使用方法; 通过潮流计算实例表明MATP OW ER 是一种有效并且具有强大功能的潮流计算软件。【关键词】潮流; 计算软件;MATP OW ER 【中图分类号】T M401 【文献标识码】A 【文章编号】100828032(2009) 0420018203
0 前言
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、力系统状态情况, 机构的高度重视算, 法, :中国电力科学研究院的P AS AP 、美国Bonneville 电力局的BP A 、美国PTI 公司的PSS/E 、美国电力科学研究院的ET MSP 、德国西门子公司的NET OMAC 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RAY D 1Zi m menr man 、C ARLOS E 1Murill o 和甘德强注意到这些问题, 在ROB 2ERT Tho mas 的指导下应用MAT LAB 语言开发成功电力系统潮流仿真计算免费软件MATP O WER 。
本文为了让更多的国内学者、研究人员和教育从业者了解和使用MATP OW ER 软件, 对该软件的使用方法进行了详细地介绍, 并用教科书中实际算例来进行仿真计算验证软件的有效性和进一步加深读者对该软件的熟悉程度。
1 MATPOW ER 软件使用方法
MATP O W ER 软件是基于MAT LAB 语言编写的
电力系统潮流和最优潮流计算软件, 可以在MAT LAB
510, 目前最新版本是O W ER 31址p:/. p . 免费下MAT LAB 语
) ”runpf (‘程序名’就可以运行
MATP OW ER 所用的所有数据文件均为MAT 2LAB 的M 文件或者MAT 文件, 用来定义和返回变量:base MVA 、bus 、branch 、gen 等。
base MVA 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100MVA; 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 、B s 、area 、Vm 、Va 、baseK V 、z one 、Vmax 、Vm in 。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P Q 节点母线, 2为P V 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 、B s 用来设置与母线并联电导和电纳。baseK V 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Vm in 用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。area 和z one 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1～100, 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 、rate A 、rate B 、rateC 、rati o 、angle 、status 。fbus 和tbus 用来设置该支路由起
收稿日期:2009210205
基金项目:重庆市自然科学基金资助项目(CSTC, 2008BB0327) , 重庆市电力公司科技项目(2009渝电科技10#-17-3#) 作者简介:李红连(1973-) , 博士(后) , 副教授, 研究方向:电力系统及其自动化、GPS 卫星导航。
第4期 李红连等:潮流计算软件MATP OW ER 及其应用19
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。rate A 、rate B 和rateC 分别用来设置该支路长期、短期和紧急允许功率。rati o 用来设置该支路的变比, 如果支路元件仅仅是导线为0; 如果支路元件为变压器, 则该变比为fbus 侧母线的基准电压与tbus 侧母线的基准电压之比。angle 用来设置支路的相位角度, 如果支路元件为变压器, 就是变压器的转角; 如果支路元件不是变压器, 相位角度为0度。status 用来设置支路工作状态, 1表示投入运行, 0表示退出运行。
gen 变量也是一个矩阵, 用来设置接入电网中的发电机(电源) 参数, 其格式为:bus 、Pg 、Qg 、Qmax 、Qm in 、Vg 、mBase 、status 、P max 、P m in 。bus 用来设置接入发电机(电源) 的母线编号。Pg 和Qg 用来设置接入发电机(电源) 的有功和无功功率。P max 和P m in 用来设置接入发电机(电源) 的有功功率最大、最小允许值。Qmax 和Qm in 用来设置接入发电机(电源) 的无功功率最大、最小允许值。Vg 用来设置接入发电机(电源) 的工作电压。mBase 置接入发电机(电源) 的功率基准, , 是base MVA 变量的值。源) 工作状态, , 0。
, 拷贝一个MATP OW ER 行参数修改就能得到实际电力系统潮流仿真计算程序, 然后用runpf 命令运行程序即可完成电力系统潮流仿真计算。
此外, 本文还用MATP OW ER 潮流仿真计算软件对教科书中例313用标么值标注的含有发电机的5个节点电力网络进行了编程和计算, 其各节点的电压、相位角度和功率分布和省耗也是与教科书的值基本一致(本文为了节省篇幅, 忽略了电力网络结构图、潮流仿真计算程序的的M 文件、仿真计算结果图)
。
图2 对实例进行编程MATP OW ER 潮流仿真计算程序的的M
文件
2 算例
为了验证MATP OW ER 潮流计算和进一步加深读者对该软件的熟悉程度, 本文选用浙江大学韩祯
(第3版) 的实例来祥院士编写的《电力系统分析》
进行验证和演示。该实例是有4个节点的简单支路有名值电力网络, 具体参数见图1(教科书中例311) 。按本文介绍的MATP OW ER 潮流仿真计算软件使用方法进行编程(见图2) 和计算, 其计算结果如图3所示。由图3的潮流计算结果表明该潮流采用的是牛顿法, 进行了3次迭代, 用时0102秒。其各节点的电压、相位角度和功率分布和省耗与教科书的值基本一致
。
图1 计算实例的电力网络结构图
图3 采用MATP OW ER
对实例进行潮流计算的结果
20重庆电力高等专科学校学报 第14卷
3 结论
MATP OW ER 是基于MAT LAB 语言开发的电力
系统潮流仿真计算软件; 直接在国内学者、研究人员和教育从业者熟悉的MAT LAB 语言开发环境中运行, 不增加他们学习仿真计算软件使用方法的难度和后续数据处理的难度; 操作简单、功能强大、仿真计算精度较好并且免费, 非常适合他们在电力系统
及电力网络分析的科学研究、教学过程中使用。
参考文献:
[1] 韩祯祥1电力系统分析(第3版) [M].杭州:浙江大
学大学出版社, 2005. [2] RAY D. Zi m menr man, CARLOS E . M urill o . MATP OW ER
U ser πsM anual (versi on 312) [E B /OL].htt p:∥www . p s 2erc . cornell . edu /mathpower,2007209221/2009208220.
Appli ca ti on of M ATPOW ER Power Flow Ca lcul a ti on Software
L I Hong 2lian , ZHANG W ei 2li , L IU LU 2dong , Z HANG Q iang
(1. Chongqing Electric Power College, B ishan Chongqing, 400053, China;
2. Chongqing University, Chongqing, 400044, China;
3. Chongqing Electric Power Cor p. B ishan Power Supp ly Bureau, B ishan Chongqing, China;
4. Chongqing Three GorgesW ater Conservancy and Electric Power Cor p. L td . ,W anzhou 404000, China ) Abstract:I n order t o p r ovide a cost 2free power fl ow calculati on w are this paper e 2laborates the app licati on methods ofMATP OW ER power fl ow w are . on exa mp les indicate thatMATP OW ER is an effective and s fl on s oft w are . Key words:power fl ow; calculati on s oft 1, 2
1
3
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(上接第12)
条件, 此时, 、引风
问题的思路, 具有一定的现实意义。
挡板。
参考文献:
[1] 刘吉臻. 协调控制与给水全程控制[M].北京:中国电
5 结论
此次MCS 优化工作在现有设备条件、来煤条件及电网调度条件下, 尽可能达到了较好的控制效果, 给其它单位提高自动投入率提供一定的分析、解决
力出版社, 1995.
[2] 房方. 单元机组协调控制系统的先进控制策略研究
[D].北京:华北电力大学, 2005.
O pti m i za ti on D esi gn and Appli ca ti on of M CS System i n 300MW Un it
X I A O Han ,MA Ping , L IU J ian 2guo
(1. Guodian Chongqing Hengtai Co . L td,W ansheng Chongqing 400805, China;
2. North China Electric Power University, Beijing 102206, China; 3. Chongqing Electric Power College, Chongqing 400053, China )
Abstract:This paper analyzes the p r oble m of l ow aut omatic contr ol availability of DCS coordinated contr ol syste m in 300MW unit of power p lant, and subm its a syste m modificati on and para meter op ti m izati on p r ogra m according t o the actual situati on . Thr ough p ractical app licati on, the p r ogra m obtained good contr ol effect, raised the aut omatic contr ol availability and had a certain p racticability .
Key words:DCS; coordinated contr ol; syste m op ti m izati on
1
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