MATLAB在电力系统分析中的应用

高　品　姬　楠

（国网山西省电力公司永济市供电公司，山西 永济　044500）

摘　要：MATLAB 是一种用于对动态系统进行仿真、分析以及建模的软件包，目前，其在我国的电力系统中已经得到了较为广泛的应用。本文就MATLAB 在电力系统的应用进行分析与探讨。

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关键词 ：MATLAB；电力系统

中图分类号：　　文献标志码：A　　文章编号：1000-8772（2015）08-0170-01

收稿日期：2015-02-10

作者简介：高品（1987-），女，陕西富平人，助理工程师。研究方向：电力系统。

一、引言

MATLAB 自问世以来，就以应用的便捷性以及良好的矩阵处理功能受到了人们的广泛关注，并在世界控制范围内得到了广泛的应用。如何能够将MATLAB 充分地应用到电力系统分析工作中，成为我们目前最为关注的一类问题。

二、潮流计算的MATLAB 实现

无论我们使用何种算法，潮流计算都是以基于矩阵的方式进行迭代计算。在此基础上，我们以MATLAB 为基础编写了一个能够实现快速分解的潮流计算程序。

（一）DAPA 程序结构

该仿真软件为一个具有较强通用性的算法仿真程序，且适合应用在规模较大的电网之中。在该软件的节点注入功率扰动模块，其对系统所具有的动态特性进行了模拟，并提供了较多类型的扰动形式，如正弦、二次、随机以及线性等，且能够在不同节点中同时对其进行施加；扰动潮流精确解模块中，则使用了快速分解BX 型算法对其进行求解，具有精度高、速度快的特点，能够对DAPA 解的误差分析提供基准；而在扰动潮流解模块中，则可以将其视作算法初次计算的迭代结果，能够在进行循环计算时将其作为新一轮计算初值。

（二）DAPA 程序运行

该软件的执行步骤如下：

1. 在给定网络参数文件的基础上，获得支路的相关参数数据，并以此形成节点关联矩阵以及原始阻抗矩阵，且以此对该网络的节点定导纳矩阵进行计算。

2. 在节点注入功率文件的基础上，我们可以获得系统节点所具有的类型以及功率数据，并能够在相关规定的基础上将所有节点都根据PV 节点、平衡节点以及PQ 节点的次序进行排序。之后，则能够在排序完成的基础上将不同节点的网络位置以及注入功率根据定导纳矩阵以重新的方式进行排列。

3. 能够根据参数选择部分所制定不同节点具有的扰动功率变化周期，以及不同周期采样数，对其所需要进行循环的次数进行确定。

4. 在不同参数节点扰动功率的扰动规律、扰动周期以及幅值的基础上，将对不同节点的扰动功率大小进行计算，并在此扰动值的基础上对系统原有节点所具有的功率进行修正。

5. 当系统获得网络节点注入功率以及导纳矩阵之后，则能够以快速分解的方式对网络中不同节点所具有相角、幅值的精确值进行计算，并在计算的同时做好计算时间的记录工作。

6.也可以通过DAPA算法的应用对网络中不同节点相角、幅值的近似值进行计算，并在计算的过程中对不同算法所需要消耗的时间、两种算法所存在的时间比值进行记录。

7. 在计算的过程中，可以对循环次数进行判断，看其是否为0。如果其值为0，则可以结束本次计算。而如果循环次数非0，则需要在此对其进行计算直至为0。

在以DAPA 程序进行计算后，其计算结果可以通过曲线的方式进行体现，如节点电压相角变化曲线以及节点电压幅值变化曲线等，同时我们也可以分别将其同精确值进行比较。

（三）程序性能

1. 程序代码少

在MATLAB 中，其会以直接的方式对矩阵进行处理与操作，可以避免如C 语言类型等在对矩阵进行处理时存在数量较多的循环操作的情况。除此之外，其还能够将矩阵运算中的部分算法以内部函数的方式进行调用，并以此在大大减少编程工作量的基础上，使程序所具有的可靠性得到了增强。

在图形界面方面，MATLAB 也支持面向对象技术，并根据此特点为我们提供数量较多的标准对象，如菜单、窗口以及按钮等等。而在实际应用过程中，用户则能够在面对这部分对象时以直接的方式对其进行调用，且在调用后能够根据自身的需求对其进行修改。

2. 程序调试方便

由于本程序以直接的方式对矩阵进行操作，且其中具有数量较多的我们较为熟悉的表达式与公式，这就使我们在编程完毕对程序进行检查时，具有更好的简便性以及调试效率。同时，本程序也为我们提供了类型较为丰富的错误信息提示，除了能够对出错语句进行指明之外，还为我们提供了数量较多的参考信息，如变量名大小写不一致、矩阵超维、运算符缺失等等，以此更好地便于我们发现并修改程序错误。我们则可以通过对不同变量的取值以及数量情况对程序的整个执行过程进行分析与判断，并最终找到问题、解决问题。

3. 计算精度高

在MATLAB 中，其在矩阵操作中所使用的内部函数都以精度高、可靠性好的方式进行编制，对此，当我们通过这部分函数进行操作后，所得到的结果往往比普通算法具有更高的计算精度。

三、结束语

MATLAB 在我国现今的电力系统中是一种应用较为广泛的一门语言，以其所具有的矩阵处理功能非常适合应用于电力系统的分析工作中。在上文中，我们对MATLAB 在电力系统分析中的应用进行了一定的研究，希望在今后的电力系统研究中具有借鉴意义。

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参考文献：

[1] 彭云焰, 顾海卫, 吴莹. 基于Matlab 的电力系统分析工具包及其潮流计算[J]. 华北水利水电学院学报,2009,(2).

[2] 刘可真, 陈勇. 电力系统潮流计算的Matlab 程序改进方法[J].科技创新导报,2008,(24):45-46.

（责任编辑：袁凌云）