电力系统的延时功率流（CPF）的计算【 IEEE-14节点】（Matlab代码实现）-优快云博客

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目录

1 概述

电力系统的延时功率流（CPF）的计算【IEEE - 14节点】研究

一、研究背景

二、IEEE14节点数据

三、CPF方法基本思想

四、Matlab代码实现

（一）代码概述

（二）运行说明

（三）关键代码逻辑

五、运行结果分析

（一）节点电压分析

（二）功率分布分析

（三）系统稳定性分析

六、总结

2 IEEE14节点数据

3 运行结果

4 Matlab代码实现

1 概述

电力系统的潮流计算对于电网的前期规划、运行优化都具有重要参考意义。本分旨在通过matlab,分别可以使用牛顿-拉夫逊法、PQ快速分解法、直流潮流法对复杂电力网络进行潮流计算并针对计算精度、算法复杂度等方面对三种潮流分析方法进行比较和讨论。电力系统的潮流计算是对于电力系统网络进行静态分析的一种手段,可以通过给定的电网结构和部分节点的运行情况确定电网各个节点的电压幅值、相角和功率进行分析,从而得出电网中的功率分布、网络损耗和确定电网经济性,因此对于电力系统分析具有重要意义。因此国内外有大量学者对潮流计算有深入的研究,。

电力系统的延时功率流（CPF）的计算【IEEE - 14节点】研究

一、研究背景

电力系统的潮流计算对于电网的前期规划、运行优化都具有重要参考意义。潮流计算是对电力系统网络进行静态分析的一种手段，通过给定的电网结构和部分节点的运行情况确定电网各个节点的电压幅值、相角和功率进行分析，从而得出电网中的功率分布、网络损耗并确定电网经济性。而延时功率流（CPF）计算是电力系统分析中的一个高级主题，它涉及到计算在不同负荷条件下电力系统运行的稳定性。本文旨在通过Matlab实现对IEEE - 14节点系统的CPF计算，并进行相关分析。

二、IEEE14节点数据

IEEE 14节点系统是电力系统分析中常用的标准测试系统，包含14个节点和20条支路，其节点和支路的相关参数（如节点的有功功率、无功功率需求，支路的电阻、电抗等）是进行CPF计算的基础数据。这些数据准确地描述了该电力网络的结构和初始运行条件。

三、CPF方法基本思想

CPF方法将电力系统的稳态运行视为一个连续的优化问题，通过迭代求解来获得系统中各个节点电压、线路功率流动等关键参数的最优解。这涉及到复杂的非线性方程组的求解，通常采用基于梯度的优化算法。其核心在于不断调整系统参数，以满足电力系统的功率平衡方程等约束条件，从而得到在不同负荷增长或变化情况下系统的稳定运行状态。

四、Matlab代码实现

（一）代码概述

本存储库包含用于计算IEEE - 14总线系统的连续功率流（CPF）的MATLAB代码。代码结构清晰，主要包含主程序和相关函数模块，以实现对IEEE - 14节点系统的CPF计算。

（二）运行说明

转到main.m，并在第43行中更改需要执行CPF的总线的总线号，即可使用开发的程序执行CPF计算。所有源码均经过严格测试，可以直接运行。

（三）关键代码逻辑

数据读取与初始化：首先读取IEEE - 14节点系统的数据文件，对节点和支路信息进行初始化，包括设置节点的初始电压幅值和相角等参数。
功率平衡方程构建：依据电力系统的基本原理，构建功率平衡方程，这是CPF计算的核心方程，用于描述节点的有功功率和无功功率平衡关系。
迭代求解：采用合适的迭代算法（如基于梯度的优化算法）对功率平衡方程进行迭代求解。在每次迭代中，根据当前的系统状态更新节点电压和功率等参数，直到满足收敛条件。
结果输出与分析：计算完成后，输出各个节点的电压幅值、相角以及线路的功率流动等结果，并可对结果进行进一步分析，如绘制潮流分布图等。

五、运行结果分析

通过运行Matlab代码，得到IEEE - 14节点系统在不同条件下的CPF计算结果。可以从以下几个方面对结果进行分析：

（一）节点电压分析

观察各个节点的电压幅值和相角变化情况。在不同的负荷增长或变化情况下，节点电压的幅值和相角会发生相应改变。若节点电压幅值超出合理范围（如低于0.95标幺值或高于1.05标幺值），可能意味着该节点存在电压稳定性问题，需要进一步分析和采取措施进行调整。

（二）功率分布分析

分析线路上的功率流动情况，了解有功功率和无功功率在网络中的分布规律。某些线路可能出现功率过载现象，即实际传输功率超过其额定容量，这可能会影响电力系统的安全运行，需要考虑对网络结构或运行方式进行优化。

（三）系统稳定性分析

结合节点电压和功率分布结果，评估电力系统在不同负荷条件下的稳定性。通过观察系统在负荷增长过程中是否出现电压崩溃或功率振荡等不稳定现象，判断系统的稳定裕度。若系统稳定裕度较低，则需要采取相应的措施提高系统的稳定性，如增加无功补偿装置、调整发电机出力等。

六、总结

本文通过Matlab实现了对IEEE - 14节点系统的延时功率流（CPF）计算。详细阐述了CPF方法的基本思想、Matlab代码实现过程以及对运行结果的分析。通过CPF计算，可以深入了解电力系统在不同负荷条件下的运行状态，为电网的规划、运行和优化提供重要依据。在后续研究中，可以进一步拓展CPF计算的应用范围，如考虑更多的电力系统元件特性、不确定性因素等，以提高电力系统分析的准确性和可靠性。

2 IEEE14节点数据

%% 基准功率 MVA.
Sbase = 100;
%% 节点数据矩阵
BusData = ...
    [...
     %  1   2  3  4    5      6 (Deg)      7        8       9       10        11        12              13              14         15          16       17 
     %  Bi  i  i  Type FinV   FinAng   PL-MW   QL-MVAR     PGen   QGen MVAR  BaseKV    DesiredVolts    MaxMVAR          MinMVAR     ShuntG      ShuntB  Remote                  
        1   1  1  3    1.060     0.0      0.0      0.0    232.4   -16.9     0.0       1.060           0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
        2   1  1  2    1.045   -4.98     21.7     12.7     40.0    42.4     0.0       1.045           50.0              -40.0       0.0         0.0        0;...
        3   1  1  2    1.010  -12.72     94.2     19.0      0.0    23.4     0.0       1.010           40                0.0         0.0         0.0        0;...
        4   1  1  0    1.019  -10.33     47.8     -3.9      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
        5   1  1  0    1.020   -8.78      7.6      1.6      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
        6   1  1  2    1.070  -14.22     11.2      7.5      0.0    12.2     0.0       1.070           24.0              -6.0        0.0         0.0        0;...
        7   1  1  0    1.062  -13.37      0.0      0.0      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
        8   1  1  2    1.090  -13.36      0.0      0.0      0.0    17.4     0.0       1.090           24.0              -6.0        0.0         0.0        0;...
        9   1  1  0    1.056  -14.94     29.5     16.6      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.19       0;...
       10   1  1  0    1.051  -15.10      9.0      5.8      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
       11   1  1  0    1.057  -14.79      3.5      1.8      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
       12   1  1  0    1.055  -15.07      6.1      1.6      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
       13   1  1  0    1.050  -15.16     13.5      5.8      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0;...
       14   1  1  0    1.036  -16.04     14.9      5.0      0.0     0.0     0.0       0.0             0.0               0.0         0.0         0.0        0 ...
    ];

%% 支路数据矩阵
BranchData = ...
   [...
   %    1    2  3  4 5 6  7         8           9          10    11    12  13   14  15        16  17     18      19     20    21  
   %    Bi  Bj  i  i i i  R         X           B          i     i     i    i   i   RatTrafo                                                                                                           
        1    2  1  1 1 0  0.01938   0.05917     0.0528     0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        1    5  1  1 1 0  0.05403   0.22304     0.0492     0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        2    3  1  1 1 0  0.04699   0.19797     0.0438     0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        2    4  1  1 1 0  0.05811   0.17632     0.0340     0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        2    5  1  1 1 0  0.05695   0.17388     0.0346     0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        3    4  1  1 1 0  0.06701   0.17103     0.0128     0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        4    5  1  1 1 0  0.01335   0.04211     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        4    7  1  1 1 0  0.0       0.20912     0.0        0     0     0    0   0   0.978     0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        4    9  1  1 1 0  0.0       0.55618     0.0        0     0     0    0   0   0.969     0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        5    6  1  1 1 0  0.0       0.25202     0.0        0     0     0    0   0   0.932     0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        6   11  1  1 1 0  0.09498   0.19890     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        6   12  1  1 1 0  0.12291   0.25581     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        6   13  1  1 1 0  0.06615   0.13027     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        7    8  1  1 1 0  0.0       0.17615     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        7    9  1  1 1 0  0.0       0.11001     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        9   10  1  1 1 0  0.03181   0.08450     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
        9   14  1  1 1 0  0.12711   0.27038     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
       10   11  1  1 1 0  0.08205   0.19207     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
       12   13  1  1 1 0  0.22092   0.19988     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0;...
       13   14  1  1 1 0  0.17093   0.34802     0.0        0     0     0    0   0   0.0       0.0 0.0    0.0     0.0    0.0   0.0...
    ];
%% 节点类型: 3: 松弛节点, 2:PV, 0:PQ 
BusData(:,6)=(BusData(:,6)/360)*(2*pi);   % Converting degrees to radians
BusData(:,7:10)=BusData(:,7:10)/Sbase;    % Converting P-Q in Per Unit
BusData(:,13:14)=BusData(:,13:14)/Sbase;  % Converting P-Q in Per Unit

3 运行结果

👨‍🎓博主课外兴趣：中西方哲学，送予读者：

👨‍💻做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。当哲学课上老师问你什么是科学，什么是电的时候，不要觉得这些问题搞笑，哲学就是追究终极问题，寻找那些不言自明只有小孩子会问的但是你却回答不出来的问题。在我这个专栏记录我有空时的一些哲学思考和科研笔记：建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能让人胸中升起一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它居然给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“真理”上的尘埃吧。

或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......🔎🔎🔎