基于matlab的电力系统优化及仿真

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1、基于MATLAB的电力系统优化及仿真安英会’高新强2(1.湖南凌津滩水电厂，湖南省常德415723;2.广西大学电气工程学院，广西南宁市530004)摘要考虑到电力系统的重要性以及复杂性，因此计算机仿真以及优化技术在电力系统中的到了广泛的应用。本文介绍了MATLAB的基本特点及应用SPS工具箱进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤，并对SPS工具箱进行了详细的描述，并介绍了基于该工具箱的电力系统分析方法.同时介绍了应用优化工其箱进行电力系统分析计算方法，通过求解电力系统最优潮流，表明应用优化工具箱及编写M函数，可以方便的进行电力系统分析，说明

2、了MATLAB在电力系统优化计算中拥有无可比拟的卓越功能。关键词:电力系统;仿真:优化;最优潮流1引言计算机仿真技术已成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法和手段泪前已开发的主要仿真方法有状态变量法、节点分析法及修正节点分析法等。而这些方法已经用于开发不同的仿真软件，如:EMPT.SPICE.NETOMAC.PSASP等。但每个仿真软件都具有自己的优缺点，即有较其它软件更适合解决某一特定问题的特点，如:EMPT很适合没有换流器的大型电力网络;而SPICE适用于有电力电子系统的小型网络。由于MATLAB具有很良好的开发性、高效

3、的数据仿真分析，特别是信号处理和直观的图形显示功能，且MATLAB下的SimPowerSystems(SPS)工具箱及SIMULINK强大的二次开发功能和丰富的工具箱，能快速而准确地对电路及更复杂的电气系统进行仿真、计算III.此外，MATLAB在优化领域也得到广泛的应用。因此，它已成为电力科研工作者和工程技术人员应用它来进行电力系统有关问题的仿真分析、优化设计和辅助分析的理想的工具[2)0本文首先介绍了MATLAB/SIMULINK的基本特点及应用MATLAB进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤，探讨利用其电力系统仿真工具箱和相关工具箱进

4、行电力系统的控制设计和仿真分析。其次介绍如何利用MATLAB优化工具箱提供的函数求解线性和非线性规划问题。利用IEEE标准测试系统校验求解优化问题的有效性。2应用MATLAB进行电力系统仿真分析的基本方法1998年，Mathworks公司在推出的MATLABVersion5.2中新增加了电力系统仿真工具箱PowerSystemBlock(PSB)，经过几年的发展完善，在6.5版本中将其改名为SimPowerSystems(SPS)仿真功能得到了很大地提高。SPS提供了一个现代的分析工具，它使科研工作者能够通过简单的鼠标操作就可以建立起所需的

5、电力系统仿真模型，重要的是与模型相联系的机械、热力、控制系统也通过内在的Simulink关系而融入其中。另外，仿真以MATLAB作为计算基础，所以PSB与MATLAB中的其他工具箱互相兼容可以完成一些复杂的控制规律的仿真，比如:模糊励磁控制器抖7基于KATLAB的电力系统优化及仿真的仿真研究。这一点是其他专业仿真软件少SASP或EMT?等)所不及的。MATLAB/SPS模块用于电力系统仿真分析的有效性已经通过加拿大电力系统测试和仿真实验室的实践对比验证，深受国内外仿真界推崇和信赖。2.1SPS简介SPS是建立在Simulink标准模块上，依

6、托MATIAB环境的一个电力系统模型库。根据电力系统电气设备的特性，可将SPS库内模型分为电源组，元件组，电力电子元件组，连接元件组，测量元件组及电力图形用户界面(PowerGUD等。2.2建立电力系统仿真模型根据系统的网络结构，在Simulink环境下通过鼠标选取相应的模型拖放到设计窗口，然后进行连接并设置各模块的参数。以变压器为例，要设置变压器的容量、中性点接线方式、原副边的电压、漏抗等。为了进行稳态的潮流分析，注意要加入一个PowerGUI模块。2.3稳态潮流计算搭建完模型后，要通过PowerGUI进行系统的稳态潮流计算和初始设置。这

7、一切主要是通过，"LoadFlowandMachineInitialization”对话框来完成的。在对话框中，设置模型中发电机的节点类型(PV节点或平衡节点)、电压和输出功率(或电压相角)，在结果中可以发电机的线电压、相电流、有功、无功、励磁电压、转矩等初始值。计算结束后，相应的结果会自动填入我们搭建的模型中2.4设!扰动进行仿真首先设置扰动方式，如:短路、甩负荷等.方法是拖动SPS中相应的故障模块到设计窗口，进行连接。另外，对于一些特殊的扰动方式如:机组出力递增，可以通过Simulink模块自行搭建来模拟。最后，在“仿真参数”对话框中设

8、定仿真时间和求解所用的数值方法，即可进行仿真。2.5结果分析仿真结束后，我们可以通过示波器来观察电压、功率、转速等的变化，另外利用电力系统工具箱提供的power2syso可以提取