实验报告
实验名称： 第五次作业
院 （系）： 自动化 专 业： 自动化
姓 名： 郑晨 学 号： ********
实 验 室： 实验时间：2014 年 11 月 24 日
评定成绩： 审阅教师：
一．实验目的
1)了解并学会在Matlab 环境下使用PSAT 工具箱；
2)借助仿真深入理解潮流计算等电力系统中的经典问题并尝试借助计算机求解；
3)学会通过图像对于数据进行分析。
二．实验原理
1.潮流计算的意义
电力系统潮流的计算和分析是电力系统运行和规划工作的基础。运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知,随着各种电源和负荷的变化以及网络结构的改变,网络所有母线的电压是否能保持在允许范围内，各种元件是否会出现过负荷而危及系统的安全，从而进一步研究和制订相应的安全措施。规划中的电力系统，通过潮流计算，可以检验所提出的网络规划方案能否满足各种运行方式的要求，以便制定出既满足未来供电负荷增长的需求，又保证安全稳定运行的网络规划方案。
2.潮流计算的基本概念
潮流计算的一般提法是：已知电力网络的结构和参数，已知各负荷点、电源点吸取或发出的有功功率和无功功率（PQ节点），给定电压控制点的电压幅值和有功功率（PV节点），对指定的一个平衡节点给定其电压幅值和相位角（Vθ点）,求解全网各节点电压幅值和相位角，并进一步算出各支路的功率分布和网络损耗。求解潮流问题的基本方程式是节点功率平衡方程。
三．实验步骤
1、加载PSAT 自带模型mdl
选择PSAT 的自带测试模型进行实验，使用d_009.mdl。模型文件如图：
2、潮流计算及相关分析
在MATLAB中使用潮流计算
Newton-Raphson Method for Power Flow Computation
Data file "c:\\Program Files\\MATLAB\\R2014a\oolbox\\psat\ests\\d_009(mdl)"
Writing file "fm_call" ...
PF solver: Newton-Raphson method
Single slack bus model
Initialization of Synchronous Machines completed.
Initialization of Automatic Voltage Regulators completed.
Power Flow completed in 0.666 s
静态报告
POWER FLOW REPORT
P S A T 2.1.9
Author: Federico Milano, (c) 2002-2013
e-mail: **********************
website: faraday1.ucd.ie/psat.html
File: c:\\Program Files\\MATLAB\\R2014a\oolbox\\psat\ests\\d_009.mdl
Date: 29-Dec-2014 16:35:14
NETWORK STATISTICS
Buses: 9
Lines: 6
Transformers: 3
Generators: 3
Loads: 3
SOLUTION STATISTICS
Number of Iterations: 4
Maximum P mismatch [p.u.] 0
Maximum Q mismatch [p.u.] 0
Power rate [MVA] 100
POWER FLOW RESULTS
Bus V phase P gen Q gen P load Q load
[p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 1 1.04 0 0.711 0.27046 0 0
Bus 2 1.025 0.16197 1.63 0.06654 0 0
Bus 3 1.025 0.08142 0.85 -0.1086 0 0
Bus 4 1.0258 -0.03869 0 0 0 0
Bus 5 0.99563 -0.06962 0 0 1.25 0.5
Bus 6 1.0127 -0.036 0 0 0.9 0.3
Bus 7 1.0258 0.092 0 0 0 0
Bus 8 1.0159 0.0127 0 0 1 0.35
Bus 9 1.0324 0.03433 0 0 0 0
STATE VARIABLES
delta_Syn_1 0.06258
omega_Syn_1 1
e1q_Syn_1 1.05
e1d_Syn_1 0
delta_Syn_2 1.06
omega_Syn_2 1
e1q_Syn_2 0.78817
e1d_Syn_2 0.6222
delta_Syn_3 0.94486
omega_Syn_3 1
e1q_Syn_3 0.76786
e1d_Syn_3 0.62424
vm_Exc_1 1.04
vr1_Exc_1 1.1049
vr2_Exc_1 -0.19479
vf_Exc_1 1.0822
vm_Exc_2 1.025
vr1_Exc_2 1.9021
vr2_Exc_2 -0.32208
vf_Exc_2 1.73
vm_Exc_3 1.025
vr1_Exc_3 1.4515
vr2_Exc_3 -0.25254
vf_Exc_3 1.403
OTHER ALGEBRAIC VARIABLES
vf_Syn_1 1.0822
pm_Syn_1 0.711
p_Syn_1 0.711
q_Syn_1 0.27046
vf_Syn_2 1.73
pm_Syn_2 1.63
p_Syn_2 1.63
q_Syn_2 0.06654
vf_Syn_3 1.403
pm_Syn_3 0.85
p_Syn_3 0.85
q_Syn_3 -0.1086
vref_Exc_1 1.0952
vref_Exc_2 1.1201
vref_Exc_3 1.0976
LINE FLOWS
From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss
[p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 9 Bus 8 1 0.24183 0.0312 0.00088 -0.21176
Bus 7 Bus 8 2 0.7638 -0.00797 0.00475 -0.11502
Bus 9 Bus 6 3 0.60817 -0.18075 0.01354 -0.31531
Bus 7 Bus 5 4 0.8662 -0.08381 0.023 -0.19694
Bus 5 Bus 4 5 -0.4068 -0.38687 0.00258 -0.15794
Bus 6 Bus 4 6 -0.30537 -0.16543 0.00166 -0.15513
Bus 2 Bus 7 7 1.63 0.06654 0 0.15832
Bus 3 Bus 9 8 0.85 -0.1086 0 0.04096
Bus 1 Bus 4 9 0.711 0.27046 0 0.03123
LINE FLOWS
From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss
[p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 8 Bus 9 1 -0.24095 -0.24296 0.00088 -0.21176
Bus 8 Bus 7 2 -0.75905 -0.10704 0.00475 -0.11502
Bus 6 Bus 9 3 -0.59463 -0.13457 0.01354 -0.31531
Bus 5 Bus 7 4 -0.8432 -0.11313 0.023 -0.19694
Bus 4 Bus 5 5 0.40937 0.223 0.00258 -0.15794
Bus 4 Bus 6 6 0.30704 0.0103 0.00166 -0.15513
Bus 7 Bus 2 7 -1.63 0.09178 0 0.15832
Bus 9 Bus 3 8 -0.85 0.14955 0 0.04096
Bus 4 Bus 1 9 -0.711 -0.23923 0 0.03123
GLOBAL SUMMARY REPORT
TOTAL GENERATION
REAL POWER [p.u.] 3.19
REACTIVE POWER [p.u.] 0.2284
TOTAL LOAD
REAL POWER [p.u.] 3.15
REACTIVE POWER [p.u.] 1.15
TOTAL LOSSES
REAL POWER [p.u.] 0.041
REACTIVE POWER [p.u.] -0.9216
观察bus2、3的结果
POWER FLOW RESULTS
Bus V phase P gen Q gen P load Q load
[p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 2 1.025 0.16197 1.63 0.06654 0 0
Bus 3 1.025 0.08142 0.85 -0.1086 0 0
四．模型修改及分析
通过PSAT 的Library，将模型中的相关结点进行修改并进行测试。本例中将Bus 02,03 处
的PV 结点替换成了一个PQ 结点，并保存为模型d_009_1.mdl。
Newton-Raphson Method for Power Flow Computation
Data file "C:\\Program Files\\MATLAB\\R2014a\oolbox\\psat\ests\\d_009_1_mdl"
Voltage rate of PQ Bus #4 at Bus Bus 2 differs more than 10% from Bus voltage rate
Voltage rate of PQ Bus #5 at Bus Bus 3 differs more than 10% from Bus voltage rate
Writing file "fm_call" ...
PF solver: Newton-Raphson method
Single slack bus model
Initialization of Synchronous Machines completed.
Initialization of Automatic Voltage Regulators completed.
Power Flow completed in 0.043 s
静态报告如下
POWER FLOW REPORT
P S A T 2.1.9
Author: Federico Milano, (c) 2002-2013
e-mail: **********************
website: faraday1.ucd.ie/psat.html
File: C:\\Program Files\\MATLAB\\R2014a\oolbox\\psat\ests\\d_009_1.mdl
Date: 29-Dec-2014 22:01:07
NETWORK STATISTICS
Buses: 9
Lines: 6
Transformers: 3
Generators: 3
Loads: 3
SOLUTION STATISTICS
Number of Iterations: 5
Maximum P mismatch [p.u.] 0
Maximum Q mismatch [p.u.] 0
Power rate [MVA] 100
POWER FLOW RESULTS
Bus V phase P gen Q gen P load Q load
[p.u.] [rad] [p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 1 1.04 0 1.6206 -1.4043 0 0
Bus 2 1.3224 -0.10693 0.8 0.6 0 0
Bus 3 1.3344 -0.10084 0.8 0.6 0 0
Bus 4 1.1214 -0.08012 0 0 0 0
Bus 5 1.163 -0.14823 0 0 1.25 0.5
Bus 6 1.1799 -0.1358 0 0 0.9 0.3
Bus 7 1.2946 -0.13614 0 0 0 0
Bus 8 1.2945 -0.1574 0 0 1 0.35
Bus 9 1.3085 -0.12769 0 0 0 0
STATE VARIABLES
delta_Syn_1 0.158
omega_Syn_1 1
e1q_Syn_1 0.96048
e1d_Syn_1 0
delta_Syn_2 0.113
omega_Syn_2 1
e1q_Syn_2 1.338
e1d_Syn_2 0.29793
delta_Syn_3 0.277
omega_Syn_3 1
e1q_Syn_3 1.3561
e1d_Syn_3 0.39442
vm_Exc_1 1.04
vr1_Exc_1 0.88183
vr2_Exc_1 -0.15637
vf_Exc_1 0.86875
vm_Exc_2 1.3224
vr1_Exc_2 1.9299
vr2_Exc_2 -0.32611
vf_Exc_2 1.8117
vm_Exc_3 1.3344
vr1_Exc_3 2.2847
vr2_Exc_3 -0.37423
vf_Exc_3 2.0791
OTHER ALGEBRAIC VARIABLES
vf_Syn_1 0.86875
pm_Syn_1 1.6206
p_Syn_1 1.6206
q_Syn_1 -1.4043
vf_Syn_2 1.8117
pm_Syn_2 0.8
p_Syn_2 0.8
q_Syn_2 0.6
vf_Syn_3 2.0791
pm_Syn_3 0.8
p_Syn_3 0.8
q_Syn_3 0.6
vref_Exc_1 1.0841
vref_Exc_2 1.41
vref_Exc_3 1.4486
LINE FLOWS
From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss
[p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 9 Bus 8 1 0.51435 -0.05073 0.00195 -0.33748
Bus 7 Bus 8 2 0.48883 -0.17607 0.00123 -0.23932
Bus 9 Bus 6 3 0.28565 0.61782 0.02132 -0.46274
Bus 7 Bus 5 4 0.31117 0.74033 0.02082 -0.35861
Bus 5 Bus 4 5 -0.95965 0.593 0.01062 -0.13941
Bus 6 Bus 4 6 -0.63567 0.78056 0.01462 -0.13021
Bus 2 Bus 7 7 0.8 0.6 0 0.03574
Bus 3 Bus 9 8 0.8 0.6 0 0.03291
Bus 1 Bus 4 9 1.6206 -1.4043 0 0.24487
LINE FLOWS
From Bus To Bus Line P Flow Q Flow P Loss Q Loss
[p.u.] [p.u.] [p.u.] [p.u.]
Bus 8 Bus 9 1 -0.51239 -0.28675 0.00195 -0.33748
Bus 8 Bus 7 2 -0.48761 -0.06325 0.00123 -0.23932
Bus 6 Bus 9 3 -0.233 -1.0806 0.02132 -0.46274
Bus 5 Bus 7 4 -0.29035 -1.09 0.02082 -0.35861
Bus 4 Bus 5 5 0.97027 -0.73835 0.01062 -0.13941
Bus 4 Bus 6 6 0.65028 -0.91077 0.01462 -0.13021
Bus 7 Bus 2 7 -0.8 -0.526 0 0.03574
Bus 9 Bus 3 8 -0.8 -0.56709 0 0.03291
Bus 4 Bus 1 9 -1.6206 1.91 0 0.24487
GLOBAL SUMMARY REPORT
TOTAL GENERATION
REAL POWER [p.u.] 3.2206
REACTIVE POWER [p.u.] -0.20425
TOTAL LOAD
REAL POWER [p.u.] 3.15
REACTIVE POWER [p.u.] 1.15
TOTAL LOSSES
REAL POWER [p.u.] 0.07055
REACTIVE POWER [p.u.] -1.3543
而经过查阅资料并且对比上述的实验过程，可以了解两者的关系。
(1)节点。这类节点已知节点注入有功功率、无功功率，待求的未知量是节点电压值及相位角，所以称这类节点为节点。一般电力系统中没有发电设备的变电所母线、发固定功率的发电厂母线可作为节点，这类节点在电力系统中占大部分。
节点。这类节点已经节点注入有功功率和电压值，待求的未知量是节点注入无功功率及相位角，所以称这类节点为节点。这类节点一般为有一定无功功率储备的发电厂母线和有一定无功功率电源的变电所母线，这类节点在电力系统中位数不多，甚至可有可无。
由上面的步骤可较为清楚地看出PQ和PV对系统作用的的不同之处。
五．实验总结
本此的实验进行的潮流计算是电力系统分析最基本的计算。除它自身的重要作用之外，在电力系统分析综合程序(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。实验过程中由于方程组为非线性，因此必须采用数值计算方法、通过迭代来求解。而实验中采用的牛顿－拉夫逊法是目前求解非线性方程最好的一种方法。这种方法的特点就是把对非线性方程的求解过程变成反复对相应的线性方程求解的过程，通常称为逐次线性化过程，就是牛顿－拉夫逊法的核心。
本此的实验使用matlab中的toolbox，使我基本地了解了PSAT算法的含义，对潮流计算这一基本计算有了新的认识，对 PV,PQ的转换有了一定的了解。同时在电力系统保护这门课中。我认识到了自动控制在这个方面的卓越的作用以及了解了MATLAB这个工具的重要性，让我对后续课程有了更充分的认识。希望我在电力系统保护这门课上有着更大的收获，也希望电力系统保护这门课能够越开越好。下载本文
