基于Matpower的某油田配電網潮流計算

向美齡 重慶化工職業學院

引言：在當今電力系統分析當中，潮流計算是非常重要的一個環節，是網絡故障處理、狀態估計、無功優化等分析的基礎。當前的潮流計算方法有很多，例如：牛拉法，前推回推法，回路分析法等等，但是通常編程比較復雜，因此，對于規模越來越大的電力系統，需要一種更加方便實用的潮流計算工具。

本文所要介紹的Matpower潮流計算軟件是一個基于Matlab M文件的組建包，它不僅能夠進行常規電力潮流運算，同時還能夠做最優潮流運算，是一種容易使用和能更新的仿真工具。然后將其用于新疆某油田復雜配電網的潮流運算，驗證了該軟件的可行性和有效性。

1 Matpower簡介

Matpower是一個基于Matlab M文件的組建包，它不僅能夠做常規電力潮流運算，同時還能夠做最優潮流運算，是為了輔助研究人員所提供的一種容易使用和能更新的仿真工具。Matpower是基于盡可能簡單易懂的設計理念所提出的。在Matpower當中，可以用來定義及返回變量baseMVA，bus，branch，gen等。其中，baseMVA是一個標量，用以設置基準容量。bus則表示的是一個矩陣，是設置電力網絡中各個母線參數的，格式為bus-i，type，Pd，Qd，Gs，Bs，area，Vm，Va，baseKV，zone，Vmax，Vmin。branch也表示一個矩陣，是用做設置電力網絡當中各個支路參數的，格式為 fbus，tbus，r，x，b，rateA，rateB，rateC，ratio，angle，status。gen也表示一個矩陣，用做設置接入到網絡當中各發電機或電源的參數的，格式為 bus，Pg，Qg，Qmax，Qmin，Vg，mBase，status，Pmax，Pmin。

另外，Matpower當中其他幾種函數的定義：rcdf2matp.m是將數據從IEEECDF格式轉換成Matpower格式；rundcopf.m執行直流最優潮流計算； rundcpf.m執行直流潮流計算；runcomp.m是運行兩個最優潮流并且比較它們的結果；runduopf.m運行可以處理的高價機組停機的直流OPF；runuopf.m運行可以處理高價機組停機的OPF。

2 算例分析

利用前文所介紹的Matpower軟件在新疆某油田配電網上進行潮流計算。

該油田配網的拓撲圖如圖1所示。

圖1 油田配電網拓撲圖

從拓撲圖可以看出該算例的結構較復雜，節點共有110個，每個節點也即一條母線，各供電線路則在母線下面，支路數共計109條。已知該算例的基準計算功率為100MV A，電源點的基準電壓設置為1.02(p.u.)，即為 6.12kV，且電源處的有功容量、無功容量分別為10MW、9Mvar。支路參數，負荷參數詳見文獻。由于節點數眾多，這里例舉前6個節點參數設置。負荷參數及電源參數設置同理。

在Matpower軟件中輸入所有已知參數，如圖2所示。

圖2 節點參數設置

潮流計算所得各電壓幅值結果如圖3所示。

圖3 各節點電壓幅值

3 結束語

本文介紹了一種實用方便的潮流計算軟件—Matpower，并對新疆某油田配電網進行了潮流計算，結果表明了該軟件對于復雜電力系統潮流運算的可行性和有效性。除此之外，Matpower在電力系統的其他領域也有更廣泛的應用。