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配电网降损节电的MATLAB仿真分析案例

目录

TOC\o1-3\h\u5203配电网降损节电的MATLAB仿真分析案例 1

206351基于MATLAB建立网络模型 2

27971.1MATLAB介绍 2

79141.2Newton-Raphson法潮流计算 2

198721.3仿真系统介绍 4

71511.4结果分析 6

117592配电网降损节电仿真结果分析 7

99422.1改变运行电压的结果分析 8

323502.2升级线路的结果分析 9

10922.3增添无功补偿设备的结果分析 10

1基于MATLAB建立网络模型

1.1MATLAB介绍

MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言，现已成工程计算中普遍采用的工具。MATLAB拥有600多个工程数学运算函数,可实现潮流计算中的矩阵求积、求逆、稀疏矩阵形成、复数运算以及初等数学运算等。MATLAB语言允许用户以数学形式的语言编写程序,其比BASIC语言和FORTRAN等更为接近书写的数学表达格式，且程序易调试。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB编程,工作量将会大为减少。

这次研究电网节能降损的相关研究同样会利用到MATLAB进行程序编写与仿真，并运用牛顿-拉夫逊法执行潮流计算仿真。

1.2Newton-Raphson法潮流计算

牛顿-拉夫逊（Newton-Raphson）法是求解非线性方程有效的迭代计算方法，在牛顿-拉夫逊法的每一次迭代计算过程中，非线性问题通过线性化逐步近似，用复数表示功率方程，可写成：

Pi?jQ

根据节点电压的两种不同表达形式，可以得到直角坐标系和极坐标两种不同的牛顿-拉夫逊潮流计算方法，本文中的节点电压以直角坐标形式表示，即Ui=e

Pi

Qi

假设系统中的第1,2,3，...，m号节点为PQ节点，第i个节点的给定功率为Pis和Q

ΔP

ΔQ

其中（1,2,3，...，m）

假设系统中的第m+1,m+2,...,n-1号节点为PU节点，则对于其中每一个节点可写以下方程组表示：

ΔP

ΔU

第n号节点为平衡节点，其电压是给定的Un

上述（43）-（46）总共包含了2（n-1）个方程，待求的变量也有2（n-1）个；同时，上述（43）-（46）具备修正方程式的形式：

ΔW=?J

上述方程中雅可比矩阵的各元素可以对（43）-（46）求偏导数得到。

当j=i时：

?ΔP

?ΔP

?ΔQ

?ΔQ

?ΔU

?ΔU

当j≠i时：

?ΔP

?ΔP

?ΔU

牛顿-拉夫逊法潮流计算的基本步骤（其流程图如图2所示）:

①形成节点导纳矩阵;

②给各节点电压设初值;

③将节点电压初值代入，求出修正方程式的常数项向量;

④将节点电压初值代入,，求出雅可比矩阵元素;

⑤求解修正方程式，求出变量的修正向量;

⑥求出节点电压的新值;

⑦如有PV节点,则检查该类节点的无功功率是否越限;

⑧检查是否收敛,如不收敛,则以各节点电压的新值作为初值自第3步重新开始下一次迭代，否则转入下一步;

⑨计算支路功率分布、PV节点无功功率和平衡节点注入功率,最后输出结果,并结束。

图2潮流计算流程图

1.3仿真系统介绍

根据实际情况与仿真要求，经过研究讨论决定选用IEEE33节点标准配电系统来进行本章内容的展开，该节点系统前段参考电压（也就是节点1）为12.66kV，其中该节点系统的总负荷为3.715MW+2.3Mvar。而本文的仿真要求为25节点配电网，则将该节点配电网进行相应进行调整，省去节点26-33从而得到25节点配电网，来满足本文的仿真需求。得到以下25节点配电网，其布线情况为辐射状，如下图3所示。下图中所示的节点2-25之间均为输电线路，其中参数见表1。每个节点之间都接有有功负荷和无功负荷，除了节点1以外，负荷分布见表2。另外就是节点7、21、25上接有光伏电源。

图325节点配电网结构

表125节点配电网线路参数

表225节点配电网负荷分布

1.4结果分析

根据仿真程序得到的潮流计算结果，即平衡节点(PQ)的功率为如下表达式所体现：2854.36kW+1597.90kvar，每个节点电压的大致折线图如图4所示，每条线路的有关损耗大小如折线图5所示。

图4节点电压高低

图5支路有功损耗数值

通过图4与图3线结合分析可以得到：节点18处于线路最后，其电压水平也最低。由此可以推断，如果我们在节点18适当增加无功补偿装置，可以有效提升电压水平，进而可以降低系统线损。

通过图5可以得到：第17条支路的损耗最小，而第1条支路的损耗最大，这其中的原因是因为第17条支路流经功率最小，而