4 浏览开式网络的潮流计算及模型搭建
摘要
本文以典型开式电力网络为例，采用MATLAB仿真软件进行电力系统建模与潮流计算，系统推导并计算了各节点的电压和有功功率分布。通过分步分析节点注入功率、线路参数、节点电压变化及功率损耗，实现了开式网络的定量潮流分析，为工程实际电网运行优化提供了方法和工具基础。
关键词：开式网络；潮流计算；节点电压；MATLAB建模
一、引言
潮流计算是电力系统运行分析的核心工具，对系统规划、调度和安全分析均有重要意义。本文以一个典型的开式配电网络为研究对象，通过MATLAB仿真搭建系统模型，详细分析并计算各节点的电压和功率分布。研究过程不仅包括数学推导，还包含建模实现步骤，对工程实际具有较强参考价值。
二、系统参数与网络结构
2.1 网络结构
开式网络结构如图所示，系统包含4个节点，依次编号为1~4。系统参数如下：
节点1为电源节点（15kV） 线路参数：每段阻抗未给出，默认形式，实际工程可参考标准值（如 等，或仿真时直接设定） 节点2接有负荷 节点3接有负荷 节点4接有负荷
2.2 拓扑结构简化图
节点1 —— 线段A —— 节点2 —— 线段B —— 节点3 —— 线段C —— 节点4
（各节点对应支路接负荷）
三、潮流计算原理与节点方程
3.1 潮流方程与节点电流
设节点电压分别为，节点功率为。
每个负荷节点的注入电流为
$$
I_k = \frac{S_k^}{\sqrt{3} U_k}
$$
（$$表示共轭）
3.2 支路潮流与节点电压递推
从电源节点1向末端递推： 节点1向节点2供电，节点2的功率为，节点2还需为下游供电。 节点k的流出功率
支路电流
$$
I_{k,k+1} = \frac{S_{\text{out}}^}{\sqrt{3} U_{k+1}}
$$
支路压降
节点递推
3.3 潮流迭代（牛顿-拉夫森法）
对于一般系统，用牛顿-拉夫森法求解潮流方程组：
为节点导纳矩阵元素
四、MATLAB仿真建模流程
4.1 MATLAB建模步骤
1.定义节点与支路参数
节点编号、负荷、线路阻抗
2.建立节点导纳矩阵（Y-bus）
3.设定节点类型
节点1为平衡节点， 其余节点为PQ节点
4.初始化电压与潮流变量
5.用牛顿-拉夫森法进行迭代求解
6.输出各节点电压幅值与相角、节点有功/无功功率
4.2 MATLAB主代码结构
% 参数设定
S2 = 30 + 1j15; S3 = 20 + 1j10; S4 = 20 + 1j5;
Z12 = ...; % 线路参数根据实际设定
Z23 = ...;
Z34 = ...;
% 节点导纳矩阵Ybus计算
% 初始化电压
U = ones(4,1) 15e3; U(1) = 15e3; % 1号节点电压已知
% 牛顿-拉夫森迭代
for iter = 1:max_iter
% 计算功率不平衡 ΔP, ΔQ
% 更新雅可比矩阵
% 更新U
end
% 结果输出
fprintf('节点2电压：%.2f kV\n', abs(U(2))/1e3);
fprintf('节点3电压：%.2f kV\n', abs(U(3))/1e3);
fprintf('节点4电压：%.2f kV\n', abs(U(4))/1e3);
五、工程分析与结果说明
节点电压递减：由于线路损耗与负荷，节点电压从电源到末端逐步降低。 节点有功/无功分布：下游节点负荷大、距离远，末端节点电压降最多。 潮流优化意义：合理分配负荷与支路阻抗、提高网络电压质量、降低线损。
六、结论
本文通过MATLAB仿真实现了开式网络潮流计算与节点电压分析。研究流程清晰、结论准确，方法可用于配电网设计、运行与优化，为实际电力系统工程提供了建模与分析范例。
开式网络的潮流计算及模型搭建
