山东科技大学学士学位论文 绪论
其强大的计算功能、良好的开放性和扩充性、友好的动态仿真环境和丰富的工具箱越来越成为进行包括电力网络、电力电子和控制系统等的学习和研究的重要仿真工具。潮流计算是电力系统规划、运行的基本研究方法, 随着现代电力系统大系统、强非线性与多元件特点的日益突出, 其计算量与计算复杂度急剧增加。在处理潮流计算时, 其计算机软件的速度已无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求, 而高效的潮流问题相关软件的研究已成为大规模电力系统仿真计算的关键。随着计算机技术的不断发展和成熟, 对MATLAB 潮流计算的研究为快速、详细地解决大电网仿真技术问题开辟了新思路。
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山东科技大学学士学位论文 MATLAB在电力系统分析中的优势
2 MATLAB在电力系统分析中的优势
2.1电力系统运行与故障简介
2.1.1系统构成与运行
电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。电源指各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联。电力系统中网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围传播。它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大的灾难性事故。为保证系统安全、稳定、经济地运行，必须在不同层次上依不同要求配置各类自动控制装置与通信系统，组成信息与控制子系统。它成为实现电力系统信息传递的神经网络，使电力系统具有可观测性与可控性，从而保证电能生产与消费过程的正常进行以及事故状态下的紧急处理。
系统的运行指组成系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行中，由于电力负荷的随机变化以及外界的各种干扰（如雷击等）会影响电力系统的稳定，导致系统电压与频率的波动，从而影响系统电能的质量，严重时会造成电压崩溃或频率崩溃。系统运行分为正常运行状态与异常运行状态。其中，正常状态又分为安全状态和警戒状态；异常状态又分为紧急状态和恢复状态。电力系统运行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同控制手段来实现。
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电力系统在保证电能质量、实现安全可靠供电的前提下，还应实现经济运行，即努力调整负荷曲线，提高设备利用率，合理利用各种动力资源，降低燃料消耗、厂用电和电力网络的损耗，以取得最佳经济效益。 2.1.2系统调度
电能生产、供应、使用是在瞬间完成的，并需保持平衡。因此，它需要有一个统一的调度指挥系统。这一系统实行分级调度、分层控制。其主要工作有：①预测用电负荷；②分派发电任务，确定运行方式，安排运行计划；③对全系统进行安全监测和安全分析；④指挥操作，处理事故。完成上述工作的主要工具是电子计算机。 2.1.3系统规划
大型电力系统是现代社会物质生产部门中空间跨度最广、时间协调要求严格、层次分工极复杂的实体系统。它不仅耗资大，费时长，而且对国民经济的影响极大。所以制订电力系统规划必须注意其科学性、预见性。要根据历史数据和规划期间的电力负荷增长趋势做好电力负荷预测。在此基础上按照能源布局制订好电源规划、电网规划、网络互联规划、配电规划等。电力系统的规划问题需要在时间上展开，从多种可行方案中进行优选。这是一个多约束条件的具整数变量的非线性问题，需利用系统工程的方法和先进的计算技术。 2.1.4研究与开发
电力系统的发展是研究开发与生产实践相互推动，密切结合的过程，是电工理论、电工技术以及有关科学技术和材料、工艺、制造等共同进步的集中反映。电力系统的研究与开发，还在不同程度上直接或间接地对信息、控制和系统理论以及计算机技术起了推动作用。反之，这些科学技术
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的进步又推动着电力系统现代化水平的日益提高。超导电技术的发展、动力蓄电池和燃料电池的成就使得有可能实现电能储存和建立分散、独立的电源，从而展现了电力系统重大变革的前景。 2.1.5 电力系统故障
电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏、误操作及误接、飞禽跨接裸导体等。电力系统发生短路，短路电流数值可达几万安到几十万安。产生很大的热量，很高的温度从而使故障元件和其他元件损坏，同时产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形。短路时电压会骤然下降亦可造成停电事故，严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪。单相短路时，对附近通信线路、电子设备会造成一定干扰影响。
短路可以分为对称短路K ( 3 )和不对称短路。其中不对称短路包括单相短路（单相接地短路K ( 1)、单相接中性点短路）和两相短路（两相短路K ( 2)、两相接地短路K ( 1 . 1)、两相短路接地。
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2.2 MATLAB软件特点
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国Math Works公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和SIMULINK两大部分。
MATLAB主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境[4]。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动
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态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
主要特点如下：
1 高效的数值计算及符号计算功能,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；
2 具有完备的图形处理功能,实现计算结果和编程的可视化； 3友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言,使学者易于学习和掌握；
4 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具。[5]
2.2.1 友好的工作平台和编程环境
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
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