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功率。
③静态安全分析模块
该模块主要是在前面潮流计算的基础上，针对单条线路断开的预想故障，对给定系统进行静态安全分析。其详细流程可参见第2章的图2.5。
3.2.2原始数据表及分析
①网络接线及参数
给定系统的网络接线结构如图3.2所示。
42351 图3.2系统接线图
系统各项参数如表3.1~表3.3所示。需要说明的是，这些参数均是标幺值。
表3.1 节点数据
节点号 1 2 3 4 5 电压幅值 - - - 1.05 1.05 电压相角 - - - - 0 发电机有功 - - - 5 -
表3.2 发电机出力限制 节点号 4 5 有功上限 8 8 有功下限 1 1
发电机无功 - - - - - 负荷有功 1.6 2 3.7 0.0 0.0 负荷无功 0.8 1 1.3 0.0 0.0 无功上限 3 5 无功下限 -3 -2.1 17
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表3.3支路参数
支路号 1 2 3 首末节点号 1-2 1-3 2-3 支路电阻 0.04 0.1 0.08
表3. 4变压器数据
首末节点号 2-4 3-5 电阻 0.0 0.0 电抗 0.015 0.03 变比 1.05 1.05 变比上限 1.1 1.1 变比下限 0.9 0.9 变比步长 0.05 0.05 支路电抗 0.25 0.35 0.3 对地导纳（b/2） 0.25 - 0.25 ②节点分类
系统的节点可分为三类 ：PV节点，PQ节点，平衡节点(习惯用slack表示)。 1) PV节点：给定节点注入有功功率和电压幅值。 2) PQ节点：给定节点注入有功功率和无功功率。
3)平衡节点，又称为参考节点，即为全网电压幅值和相角的参考点，已知电压幅值，相角为0度。
依据以上标准，本文的测试系统中，节点1，2，3为PQ节点；节点4为PV节点；节点5为平衡节点。
③系统在标幺值下的等值电路
在对电力系统做仿真研究时，常常要将其参数表示成标幺值。而要对给定系统进行潮流仿真计算以及静态安全分析，则必须要将其标幺值下的等值电路给出。电力系统在标幺值下的等值电路实际上是由系统中各个元件的标幺值构成的，下面将对系统各元件的处理进行阐述。
1）发电机模型
由于静态安全分析研究的电路为稳态电路，则发电机模型为理想电源。 2）线路模型选取
线路模型依距离考虑三种线路模型。 a. ?一?型模型，适用于小于100km架空线。
b. 中距离的?π?型和?T?模型，适用于100~300km架空线，小于100km的电缆。 c. 长距离的?π?型，考虑波过程，适用于大于300km的架空线，大于100km的电缆。
因此，依据本文具体数据，线路模型处理如下：支路1-2有电纳、阻抗，用π型等值电路；支路1-3只有阻抗，用“一”型等值电路；支路2-3有阻抗、电纳，用π型等值电路。
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3）变压器模型
变压器模型分为以下3种。 a. Τ型等值模型
Τ型等值模型为变压器基本模型，考虑磁路和电路原理，推导出的电路模型。 b. Γ型等值模型
在Τ型等值模型基础上，由于变压器正常运行情况下，励磁支路通过的电流远小于额定电流，故将变压器一次侧，二次测电抗合并，简化后的模型即为Γ型。
c. π型等值模型
在Γ型等值模型基础下，忽略励磁支路，依据功率守恒和基尔霍夫电流定律将Γ型等值模型等值为纯阻抗模型，或纯导纳模型，即将理想变压器等效了。
Γ型Τ型等值电路中，由于模型不能反映变压器实际具有的电压变换功能，需归算参数。而π型等值模型可体现电压变换，在多电压等级网络计算中采用该种变压器模型后，无须进行参数和变量的归算。所以变压器模型采用π型等值模型。在实际编程时发现，可以将π型等值模型采用理想变压器串阻抗模型，使得系统的等值电路更为简化[7]。
4）给定系统的等值电路图
按上述方法，对给定系统中的各个元件进行处理后，得到给定系统的等值电路如图3.3所示。
j0.015④1：1.05②0.08+j0.3j0.25j0.25③1.05:1j0.03⑤3.7+j1.32+j1j0.25j0.25①1.6+j0.8图3.3等值电路图
得到系统的等值电路之后，即可进行基于P-Q分解法的潮流计算仿真分析。
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0.1+j0.250.040+j.25攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3仿真分析
3.2.3 基于P-Q分解模型的潮流计算仿真分析
①潮流计算流程图
基于P-Q分解模型的潮流计算流程如图3.4所示。
原始数据?P?Pis?Pi?P'?1(B)VV??? 修正??(t?1)??(t)???(t)?Q?Qis?Qi?V??Q\?1?B?V 修正VV(t?1)=V(t)-?V(t)依收敛判据判断是否收敛是收敛否
图3.4基于P-Q分解模型的潮流计算流程
该流程图是根据第2.1节中基于P-Q分解模型的潮流计算步骤来绘制的。在本节，根据该流程，将采用MATLAB进行编程，进而得到基于P-Q分解模型的潮流计算结果。
②系统的电导矩阵和电纳矩阵
在原始数据中，将根据图3.3所示的等值电路，采用MATLAB语言计算可得到系统的电导矩阵以及电纳矩阵。其程序参见附录A。
对于本文的测试系统而言，其系统的电导矩阵为：
?1.3787?0.624?0.7547??0.6241.4539?0.8299?g???0.7547?0.82991.5846?000??000?
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00?00??00?
?00?00??攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3仿真分析
系统的电纳矩阵为：
2.641500??6.29173.9002??3.9002?66.98083.1120?63.49210??b0??2.64153.1120?35.7379031.7460?
??063.49210?66.66670???031.74600?33.3333??0?③系统正常运行状态下的节点电压
基于P-Q分解模型的潮流子程序参见附录B。通过程序的运行，发现P-Q分解法迭代13次即可得到本文测试系统的潮流计算。在正常运行状态下，系统各节点电压的幅值和相角如表3.5所示。
表3.5 系统正常运行状态下节点电压幅值和相角 节点编号 1 2 3 4 5 节点电压幅值 0.8622 1.0779 1.0364 1.0500 1.0500 节点电压相角 -0.0834 0.3116 -0.0747 0.3812 0 由表3.5可以看出，1号节点的电压低于0.95，是因为该点为纯负荷点，远离两个电源点，同时节点负荷阻抗较大，这两个因素导致1号节点电压偏低。由此也可以看出，如果要抬高1号节点的电压，则应在该节点处一应添加无功补偿装置，采用就地补偿的方式进行无功补偿，以保证系统的电压质量[13]。
3.2.4基于P-Q分解模型的静态安全分析的仿真研究
在得到本文测试系统在正常运行状态下的节点电压之后，即可采用如图2.5所示的静态安全分析的流程，针对单条线路断开的预想故障，对本文测试系统进行静态安全分析。此处再次将该流程展现出来，以便于对照程序结果进行说明，如下图3.5所示。
下面将根据该流程，基于给定的系统，详细说明基于P-Q分解模型的静态安全分析的仿真实现。
①系统正常运行状态下的数据
根据该流程，根据前一节所得到的系统正常运行状态下的潮流，再次把系统在正常运行状态下的节点信息展示出来，如表3.6所示。
表3.6的第2列和第3列给出了节点给定的注入有功功率和无功功率，在后面的静态安全分析中，模拟断线的时候，需要对节点的注入功率进行修改，此处
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