PSASP7.1版潮流计算用户手册

所需积分/C币:50 2019-01-16 14:15:25 3.53MB PDF
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PSASP7.1版潮流计算用户手册,介绍了软件潮流计算的方法
目录 1概述 ●。●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●。●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● 1.1潮流计算问题简述. ·音非 1.2 PSASP潮流计算的主要功能和特点. 1.3 PSASP潮流计算方法 1.4 PSASP潮流计算流程. 245 2潮流计算运行环境 2.1潮流计算运行环境的进入…… 番垂 2.2潮流计算菜单和工具栏 10 2.3 PSASP潮流计算操作步骤.. 12 3潮流计算作业的建立….. ●●●●●●●●●●●●●●●● 3.1潮流计算基础方案的建立. 3.2潮流计算作业的定义……20 3.3潮流计算数据. 31 3.3.1潮流计算数据内容以及与基础数据的关系 3.3.2修改潮流计算数据. 32 3.3.3在单线图上显示潮流计算数据 45 3.3.4在单线图上修改潮流计算数据 47 3.3.5潮流计算数据刷新.....49 3.3.6潮流计算数据回存. 53 3.4潮流计算作业的相关功能. 55 3.4.1发电/负荷按比例因子修改.……….55 3.4.2断面功率控制 58 3.43用户自定义模型调用. 61 344预设平衡点 63 3.4.5读上次潮流结果为潮流初始值 64 346潮流作业导入和导出 65 3.5潮流计算作业复制 67 4潮流计算的执行。 71 4.1潮流计算数据检査. 71 4.2执行潮流计算. 72 4.3批处理方式的潮流计算 …74 5潮流计算结果的编辑和输出. ●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●·●●●●●●●●●●● 77 5.1潮流结果输出概述 77 52潮流结果报表输出 78 5.3潮流结果单线图输出 .93 54潮流结果地理图输出. 95 54.1进入潮流结果显示状态. 95 542潮流结果显示. 96 5.5潮流计算结果统计. 102 5.6电网元件浏览器输出 103 5.7UP结果输出 110 6潮流计算不收敛的处理措施。 ●●●●●。b。。●●b●b●●bbb●●bbb●b● 111 7潮流计算算例 ●●b●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●● ,113 7.1WSCC-9节点系统数据. …113 7.2潮流计算作业的建立和执行 115 7.3潮流计算结果的输出 117 8附录A拓扑分析简介 o123 1概述 11潮流计算问题简述 (1)潮流计算 潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件,确定 电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负 荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角等。待求的运行状态参量包括电网 各母线节点的电压幅值和相角,以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等 (2)潮流计算的用途 潮流计算是电力系统非常重要的分析计算,用以研究系统运行和规划中提出的各 种问题。对运行中的电力系统,通过潮流计算可以分析各种负荷变化、网络结构改变 等各种情况会不会危及系统的安全,系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内, 系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷,以及可能出现过负荷时应事 先采取哪些预防措施等;对规划中的电力系统,通过潮流计算可以检验所提出的电力 系统规划方案〔如新建变电站、线路改造、电磁环网解环等)能否满足安全稳定运行 的要求。 潮流计算是电力系统分析最基本的计算,通过潮流计算可以确定系统的稳态运行 方式,是其它系统分析计算的基础。在《电力系统分析综合程序》( PSASP)中,潮流 计算是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰稳定计算、短路计算、静态 和动态等值计算的基础。 (3)潮流计算问题的数学模型特点 潮流计算在数学上可归结为求解非线性方程组,其数学模型简写如 F(n)=0为一非线性方程组 其中 F=(1,/2,…,)为节点平衡方程式 =(x,x2,……,xn)为待求的各节点电压 由此决定该问题有以下特点: 2潮流计算 ①迭代算法及其收敛性 对于非线性方程组问题,其各种求解方法都离不开迭代,因此,存在迭代是否收 敛的问题。为此,理论上提出了多种计算方法: PQ分解法 牛顿法(功率式) 最优因子法 牛顿法(电流式) ■PQ分解转牛顿法 供计算选择,以保证计算的收敛性。 ②解的多值性和存在性 对于非线性方程组的求解,从数学的观点来看,应该有多组解。 如果设定的初值合理,一般都能收敛到合理解。但也有收敛到不合理解(成片区 域的母线电压过低或过高)的特殊情况。这些解是数学解(因为它们满足节点平衡方 程式)而不是实际解。需改变迭代初值或计算方法后再重新计算。如果所给的运行条 件无实数解,则认为该潮流计算问题无解。 最后,当迭代不收敛时,可能有两种情况:一种是解(指实数解)不存在,此时 需检査数据,进行必要的调整;另一种是计算方法不收敛,此时需更换计算方法。潮 流计算不收敛的处理措施参见第8章。 12 PSASP潮流计算的主要功能和特点 PSASP潮流计算的主要功能和特点可概括为以下几个方面 (1)强大的计算分析功能 ①可计算交直流混合电力系统 ②提供PQ分解法、牛顿法、最优因子法、PQ-牛顿法等多种潮流计算方法 ③可考虑负荷静态特性 ④除可考虑一般的PQ节点外,还可对该节点的电压值加以限制,如: max ⑤除可考虑一般的PV节点外,还可对该节点的无功功率加以限制,如: O≤0≤0 第1章概述3 ⑥断面潮流控制功能 可通过调节指定的发电机的出力,以控制某个(或某些)断面有功功率的交换值: ⑦潮流计算前能自动进行全网的拓扑分析 ⑧提供潮流数据检査功能,方便用户发现数据错误 ⑨几个孤立的电网可以同时计算。此特点可通过为每个孤立电网均设置一个平衡 点( slack bus)来实现 (2)强大的图形功能 ①可在单线图上方便地修改潮流方式 ②可在单线图和地理位置接线图上显示潮流初始数据及潮流计算结果 ③无需用户绘制,可自动通过电网元件浏览器对潮流结果进行图示化输出 可将某母线及其所连的线路、变压器等自动画出连接关系图。并在 图上标岀其相应结果数据。同时可在该图基础上继续追踪、扩展 可以某一区域为中心自动画出与其他区域的连接图,标出区域间的 功率交换、功率损耗等。同时可在该图基础上继续追踪其他区域 ④可自动统计全网的总发电、总负荷和总损耗,并在图上显示 ⑤图面显示内容可由用户定制 输出单位(标幺值有名值)可选 输出数据的精度可选。 各元件上的输出变量类型可选 (3)程序中提供了下列控制调节功能: ①用某一母线的电压或无功功率去控制同一母线或另一母线的电压值 ②用某一母线的电压或无功功率去控制某一线路的无功功率 ③用注入某一母线的有功功率去控制某一线路的有功功率 ④用某一线路的电抗(jX)值去控制某母线电压或某线路的有功功率或无功功率 ⑤用某一变压器的变比(Tk)值去控制某母线的电压或某线路的无功功率 ⑥可模拟移相器的功能,其中包括给定幅值和相角(Tk26)的模型和给定幅值 (Tk)并控制某线路有功功率(P)为给定值的模型 (4)通过用户自定义建模方法,用户可建立各种模型实现多种功能 ①系统调度自动化中自动发电控制(AGC) 4潮流计算 ②联络线(一条或多条)功率控制 ③可控硅控制的静止补偿器、自动投切的电容器和电抗器 ④可控硅控制的移相器、可控串联电容补偿器等电力电子控制设备及其它灵活交 流输电系统( FACTS)元件的模拟 ⑤各种负荷特性的模拟 13 PSASP潮流计算方法 由于潮流计算是否收敛,不仅与被计算的系统有关,而且和所选用的计算方法也 紧密相关。因此 PSASP潮流计算程序提供了下列方法供用户选择 (1)PQ分解法 该方法基于牛顿法原理,再根据电力系统线路参数RX比通常很小的情况,对求 解修正量的修正方程系数矩阵加以简化,使其变为常数阵(即所谓的等斜率),且P、 Q迭代解耦。这样可减少每次迭代的计算时间,提高计算速度,又不影响最终结果, 因此是通常选用的一种方法。但在低电压配电网中,当线路R/X比值很大时,可能出 现不收敛情况,此时应考虑更换其它方法。 (2)牛顿法(功率式) 该方法的数学模型是基于节点功率平衡方程式,再应用牛顿法形成修正方程,求 每次迭代的修正量。该方法通常收敛性很好。 (3)最优因子法 该方法首先将潮流计算求解非线性方程组的问题化为无约束的非线性规划问题 在求解时把用牛顿法所求的修正量作为搜索方向,再根据所求岀最佳步长加以修正 该方法属非线性规划原理,原则上能求出其解(若存在)或断定问题无解,但由于数 值计算的因素比较复杂,实际应用时并非完全理想化。如果在迭代过程发生振荡的情 况,若最佳乘子μ逼近于0,说明问题无解;若最佳乘子保持在1附近则要考虑其它的 因素。 (4)牛顿法(电流式) 该方法与牛顿法(功率式)的区别是其数学模型基于节点电流平衡方程式。该方 法通常收敛性很好 第1章概述5 (5)PQ分解转牛顿法 牛顿法迭代的特点是要求初值较好,且在迭代接近真解时,收敛速度非常快,为 此设计了PQ分解转牛顿法。该方法是先用PQ分解法,当迭代达到一定精度时,转 牛顿法迭代,使牛顿法能获得较好的初值,这样可改善其收敛性,加快计算速度。 牛顿法是求解电力系统潮流这种非线性方程最经典的方法。一般来说,牛顿法求 解可靠,推荐采用。但牛顿法对初值有一定要求,尤其是对大规模电网情况(如母线 节点超过1万节点),收敛性很难保证。PQ分解法根据电力系统的一些特有运行特性, 对牛顿法作了简化,收敛速度快且不影响最终结果,但其有一定应用限制(如线路R/X 比值不能过大等)。最优因子法是潮流计算新一代算法,收敛性比牛顿法更好,适用于 大规模电网等复杂潮流计算。PQ分解转牛顿法是对牛顿法的改进,收敛性很好,同 样适用于大规模电网潮流计算,但其也有PQ分解法同样的应用限制。 随着电网的发展,电网规模越来越大,全网电压压差、相角差逐步拉大的情况, 如依然按照电压幅值为1(p.u.)、相角为0为全网母线设置迭代初值,牛顿法基本很 难收敛,而最优因子法的收敛性也很难完全保证。因此,为保证上述算法的收敛性 应为上述算法选择一个合适的迭代初值。程序提供了辅助的“预设平衡点”和“读上 次潮流结果为潮流初始值”的两种措施。其中,“预设平衡点”在仍保持系统原有平 衡点的基础上,为各种方法增加了初值的预计算;“读上次潮流结果为潮流初始值” 将最近一次收敛潮流的母线电压相角结果作为本次潮流计算的迭代初值。经实践证明, 这两种措施能有效提高牛顿法、最优因子法的收敛性。参见3.4.4节及3.4.5节。 综上所述,对一般电网的潮流计算,推荐采用牛顿法、PQ分解法或最优因子法。 对大规模复杂电网潮流计算,可采用最优因子法、PQ)分解转牛顿法,或使用“预设 平衡点”、“读上次潮流结果为潮流初始值”的措施。注意,各种方法对数据的适应性 不同,需根据实际电网情况和计算要求进行选择。 14 PSASP潮流计算流程 PSASP潮流计算的流程和结构如下图所示: 6潮流计算 图模一体化平台 用户自定义模型环境 按数据组录入数据 形成电网基础数据库 形成用户自定义模型库 各种计算公共部分 潮流计算 按照可能的潮流方式定义方 方案定义 案,设置各方式下的网架结 构、发电出力和负荷功率 潮流作业定义 潮流作业数据查看和修改 可在作业画面或单线图上查 看和修改潮流作业初始数据 潮流作业数据检查 执行潮流计算 1.以 EXCEL报表或文本格式输出潮流结果 2.在单线图上查看潮流结果 3.在地理位置接线图上査看潮流结果 查看和输出潮流计算结果 4.在电网元件浏览器中查看潮流结果 说明 ①虚线以上是各种计算(潮流、暂态稳定、短路等)的公共部分,即基础数据准 备。数据的建立可通过数据浏览方式,也可通过边绘图边输入数据的方式,最终生成 可供各种计算分析的电网基础数据库。 ②虚线以下为潮流计算特有的部分。 方案定义:方案的概念参见3.1节,在进行潮流计算之前,需依照可能的潮流方 式组织数据组、定乂各种可能的方案,设置各潮流方式下的网架结构、发电和负荷功

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