三机九节点电力系统仿真matlab

电力系统仿真作业------------

三机九节点电力系统

暂态仿真

学院：能源与动力工程学院

专业：电力系统及其自动化

学号：

姓名：于永生

导师：

授课教师：

目录

一、概述 (1)

二、课程主要任务 (1)

1.系统数据 (1)

2.潮流计算 (2)

3.负荷等效和支路简化 (4)

4.求解电磁功率 (5)

5.求解运动方程 (5)

6.程序清单 (7)

(1).主程序： (7)

(2).极坐标转换成直角坐标函数pol2rect(V,del) (16)

(3).直角坐标转换成极坐标函数rect2pol(Z) (16)

(4).求解微分方程所用的得到微分量的函数Gen_fw(t,X,Y_Gen,E,Pm0,Tj) (16)

三、课程总结及心得体会 (16)

四、参考文献 (17)

于永生电力系统仿真作业

一、概述

在动态稳定分析中，系统由线性化的微分方程组和代数方程组描写，并用经典的或现代的线性系统理论来进行稳定分析，分析可以在时域或频域进行。当用计算机和现代线性系统理论分析时，常把系统线性化的微分方程组和代数方程组消去代数变量，化为状态方程形式，并广泛采用特征分析进行稳定分析。

电力系统是由不同类型的发电机组、多种电力负荷、不同电压等级的电力网络等组成的十分庞大复杂的动力学系统。其暂态过渡过程不仅包括电磁方面的过渡过程，而且还有机电方面的过渡过程。由此可见，电力系统的数学模型是一个强非线性的高维状态方程组。在动态稳定仿真中使用简单的电力系统模型，发电机用三阶模型表示。

二、课程主要任务

本次课程主要应用P. M. Anderson and A. A. Fouad编写的《Power System Control and Stability》一书中所引用的Western System Coordinated Council (WSCC)三机九节点系统模型。

1.系统数据

其中，节点数据如下：

%节点数据

% 节点电压电压发电机发电机负荷负荷节点

% 号幅值相角有功无功有功无功类型(1PQ 2PV 3平

衡)

N=[ 1 1.04 0 0.7164 0.2705 0 0 3

2 1.025 0 1.6

3 0.0665 0 0 2

3 1.025 0 0.85 -0.1086 0 0 2

4 1 0 0 0 0 0 1

5 1 0 0 0 1.25 0.5 1

6 1 0 0 0 0.9 0.3 1

7 1 0 0 0 0 0 1

8 1 0 0 0 1 0.35 1

9 1 0 0 0 0 0 1];

其中，支路数据如下：

% 线路数据

% 首端末端电阻电抗电纳（1/2) 变压器非标准变比

L=[4 5 0.01 0.085 0.088 1

4 6 0.017 0.092 0.079 1

5 7 0.032 0.161 0.153 1

6 9 0.039 0.1

7 0.179 1

7 8 0.0085 0.072 0.0745 1

1

电力系统仿真作业于永生

2

8 9 0.0119 0.1008 0.1054 1

1 4 0 0.0576 0 1

2 7 0 0.0625 0 1

3 9 0 0.0586 0 1]; 发电机数据如下：

% 发电机母线Xd Xd' Td0' Xq Xq' Tq0’Tj Xf

Ge=[ 1 1 0.1460 0.0608 8.96 0.0969 0.0969 0 47.28 0.0576

2 2 0.8958 0.1198 6.00 0.8645 0.1969 0.535 12.80 0.0625

3 3 1.3125 0.1813 8.59 1.2578 0.2500 0.600 6.02 0.0585];

系统电路结构拓扑图如下：

图1 WSCC 3机9节点系统

（所有参数以100MV A为基准值的标幺值）

2.潮流计算

首先进行潮流计算，采用牛顿拉夫逊迭代法，电力系统潮流计算是电力系统运行和规

划中最基本和最经常的计算，其任务是在已知某些运行参数的情况下，计算出系统中全部

于永生 电力系统仿真作业 3

的运行参数，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点电压是未知的（平衡节点除外），可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵和网络拓扑结构列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，一般为额定电压，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电压加上节点电压不平衡量构成新的节点电压初值，将新的初值带入原来的功率平衡方程，并重新形成雅可比矩阵，然后计算新的电压不平衡量，这样不断迭代，不断修正，一般迭代三到五次就能收敛。

牛顿拉夫逊算法修正方程

W = -J ΔV

其中W 是节点不平衡量向量，包括有功，无功，电压；J 是雅克比矩阵；ΔV 是节点电压修正量。

令

ij

ij ij i i i jB G Y jf e V +=+=;，

则直角坐标形式的功率不平衡量方程为

PQ 节点： 0

)()(11

=+---=?∑∑==n j n j j ij j ij j j ij j ij i is i e B f G f f B e G e P P

)()(11=++--=?∑∑==n j n j j ij j ij j j ij j ij i is i e B f G e f B e G f Q Q

PV 节点：

)()(11=+---=?∑∑==n j n j j ij j ij j j ij j ij i is i e B f G f f B e G e P P

)(222222i i is i is i f e V V V V +-=-=?

极坐标形式的功率不平衡量方程

)sin cos (1

=+-=?∑=n j ij ij ij ij j i is i B G V V P P δδ

)cos sin (1=--=?∑=n j ij ij ij ij j i is i B G V V Q Q δδ

雅可比矩阵J 各元素的表达式

??????=L M N H J

当j ≠i 时：