電力系統(tǒng)分析軟件介紹.doc

轉轉載：電力系統(tǒng)分析軟件介紹 來源： 崔明建的日志 一、PSAPAC 簡介:由美國EPRI開發(fā)，是一個全面分析電力系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)性能的軟件工具。功能：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：網(wǎng)絡化簡與系統(tǒng)的動態(tài)等值，保留需要的節(jié)點。LOADSYN（Load Synthesis Program）：模擬靜態(tài)負荷模型和動態(tài)負荷模型。 IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛頓拉夫遜法相結合的潮流分析方法，由電壓穩(wěn)態(tài)分析工具和不同負荷、事故及發(fā)電調(diào)度的潮流條件構成。TLIM（Transfer Limit Program）：快速計算電力潮流和各種負荷、事故及發(fā)電調(diào)度的輸電線的傳輸極限。DIRECT：直接法穩(wěn)定分析軟件彌補了傳統(tǒng)時域仿真工作量大、費時的缺陷，并且提供了計算穩(wěn)定裕度的方法，增強了時域仿真的能力。LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是時域仿真程序，用來模擬大型電力系統(tǒng)受到擾動后的長期動態(tài)過程。為了保證仿真的精確性，提供了詳細的模型和方法。VSTAB（Voltage Stability Program）：該程序用來評價大型復雜電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，給出接近于電壓不穩(wěn)定的信息和不穩(wěn)定機理。為了估計電壓不穩(wěn)定狀態(tài)，使用了一種增強的潮流程序，提供了一種接近不穩(wěn)定的模式分析方法。ETMSP（Extended Transient Midterm Stability Program）： EPRI為分析大型電力系統(tǒng)暫態(tài)和中期穩(wěn)定性而開發(fā)的一種時域仿真程序。為了滿足大型電力系統(tǒng)的仿真，程序采用了稀疏技術，解網(wǎng)絡方程時為得到最合適的排序采用了網(wǎng)絡拓撲關系并采用了顯式積分和隱式積分等數(shù)值積分法。SSSP(Smallsignal Stability Program)：該程序有助于局部電廠模式振蕩和站間模式振蕩的分析，由多區(qū)域小信號穩(wěn)定程序(MASS)及大型系統(tǒng)特征值分析程序（PEALS） 兩個子程序組成。MASS程序采用了QR變換法計算矩陣的所有特征值，由于系統(tǒng)的所有模式都計算，它對控制的設計和協(xié)調(diào)是理想的工具；PEALS使用了兩種技術：AESOPS算法和改進Arnoldi方法，這兩種算法高效、可靠，而且在滿足大型復雜電力系統(tǒng)的小信號穩(wěn)定性分析的要求上互為補充。 二、EMTP/ATP 簡介: EMTP是加拿大H.W.Dommel教授首創(chuàng)的電磁暫態(tài)分析軟件,它具有分析功能多、元件模型全和運算結果精確等優(yōu)點,對于電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)都可做仿真分析，它的典型應用是預測電力系統(tǒng)在某個擾動（如開關投切或故障）之后感興趣的變量隨時間變化的規(guī)律，將EMTP的穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析相結合，可以作為電力系統(tǒng)諧波分析的有力工具。ATP（The Alternative Transients Program）是EMTP的免費獨立版本，是目前世界上電磁暫態(tài)分析程序最廣泛使用的一個版本, 它可以模擬復雜網(wǎng)絡和任意結構的控制系統(tǒng)，數(shù)學模型廣泛，除用于暫態(tài)計算，還有許多其它重要的特性。 ATP程序正式誕生于1984年，由Drs. W. Scott Meyer 和Tsu-huei Liu,所組成的世界各地的用戶組不斷地發(fā)展。ATP還配備有比TACS更靈活、功能更強的通用描述語言MODELS及圖形輸入程序ATPDraw。功能：雷電過電壓研究 操作過電壓和故障 系統(tǒng)過電壓研究 接地等現(xiàn)象的快速暫態(tài)分析 設備建模 電機啟動過程動態(tài)仿真 軸系扭振分析變壓器及并聯(lián)電抗器/電容器的開斷 鐵磁共振現(xiàn)象的研究 電力電子設備的研究斷路器電弧、沖擊電流FACTS設備： STATCOM, SVC, UPFC, TCSC模型諧波分析與網(wǎng)絡共振現(xiàn)象保護設備的實驗三、PSCAD/EMTDC Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水電局開發(fā)完成了EMTDC的初版，是一種世 界各國廣泛使用的電力系統(tǒng)仿真軟件， PSCAD是其用戶界面，PSCAD的開發(fā)成功，使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復雜部分可視化成為可能，而且軟件可以作為實時數(shù)字仿真器的前置端?？赡M任意大小的交直流系統(tǒng)。操作環(huán)境為：UNIX OS, Windows95, 98,NT；Fortran 編輯器；瀏覽器和TCP/IP協(xié)議。 功能： 可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中斷路器操作、故障及雷擊時出現(xiàn)的過電壓 可對包含復雜非線性元件（如直流輸電設備）的大型電力系統(tǒng)進行全三相的精確模擬，其輸入、輸出界面非常直觀、方便 進行電力系統(tǒng)時域或頻域計算仿真 電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子領域的仿真計算 實現(xiàn)高壓直流輸電、FACTS控制器的設計 四、電力系統(tǒng)分析軟件BPA 中國版的BPA程序是由中國電力科學院引進、消化、吸收美國BPA程序開發(fā)而成。從1984年開始在我國推廣應用以來，已在我國電力系統(tǒng)規(guī)劃部門、調(diào)度運行部門、試驗研究部門得到了廣泛的應用，成為我國電力系統(tǒng)分析計算的重要工具之一。程序中包括詳細的發(fā)電機模型和各種勵磁模型，主要由潮流和暫態(tài)穩(wěn)定程序構成，具有計算規(guī)模大、計算速度快、數(shù)值穩(wěn)定性好、功能強等特點。操作系統(tǒng)為DOS及Windows 9X/NT/2000版。功能：潮流計算：采用P-Q分解法和牛頓拉夫遜法相結合，以提高潮流計算的收斂性能，可進行交流系統(tǒng)潮流計算，也可進行包括雙端和多端直流系統(tǒng)的交直流混合潮流計算自動電壓控制：可對多種類型的發(fā)電機節(jié)點電壓進行控制，具有自動投切電抗器和電容器電壓控制、自動調(diào)節(jié)帶負荷調(diào)節(jié)變壓器分接頭電壓控制功能。聯(lián)絡線功率控制：通過自動發(fā)電控制（AGC）功能，自動控制聯(lián)絡線的功率交換為給定值系統(tǒng)事故分析(N-1開斷模擬)：用斷線補償法快速檢查制定系統(tǒng)中的每個元件故障后的系統(tǒng)運行狀態(tài)，找出系統(tǒng)運行的薄弱環(huán)節(jié)，為電網(wǎng)運行、規(guī)劃提供依據(jù)網(wǎng)絡等值：可采用REI法，對指定區(qū)域進行靜態(tài)等值，能保證等值網(wǎng)潮流結果與原始網(wǎng)一致靈敏度分析：能夠按指定的擾動量，給出功角、電壓靈敏度以及線路功率、線路損耗、網(wǎng)損等靈敏度分析報告節(jié)點P-V、Q-V和P-Q曲線：在系統(tǒng)施加一定的電壓、無功或有功擾動后，程序可自動給出P-V、Q-V和P-Q變化模擬曲線確定系統(tǒng)極限輸送水平：可方便地使系統(tǒng)發(fā)電機出力和負荷成比例地增加或減少，以預測網(wǎng)絡對負荷的適應能力負荷靜特性模型：可以模擬由恒定功率、恒定電流和恒定阻抗構成的靜態(tài)綜合負荷模型，用來模擬電壓變化對負荷的影響分析報告靈活、檢錯信息詳細：用戶可自定義分析報告，程序提供900多種檢錯信息，便于用戶根據(jù)檢錯信息發(fā)現(xiàn)和校正錯。五、電力系統(tǒng)分析軟件NETOMAC 簡介: 德國西門子公司在上個世紀70年代開發(fā)的電力系統(tǒng)分析軟件，經(jīng)過多年的發(fā)展，該軟件不斷完善，功能日益強大，具有良好的開放性，可嵌入用戶自行編制的FORTRAN語言子程序、數(shù)學表達式等，用戶遍及世界各地。該軟件元件模型全，仿真頻帶寬，運行與Windows環(huán)境下。功能：潮流計算：可進行單相、三相潮流計算，計算時可以考慮負荷電壓特性、變壓器分接頭、HVDC及SVC；也可進行電感、電容耦合的多相線路潮流計算，得到分布式多相線路上的電壓隨距離的變化曲線暫態(tài)計算：分為電磁暫態(tài)計算和機電暫態(tài)計算。電磁暫態(tài)部分采用差分導納法、變積分步長等方法和技巧有效地處理了開關操作產(chǎn)生間斷點、非線性連接等問題；機電暫態(tài)部分可用自定義地負荷模型考慮頻率、電壓特性，自定義的繼電保護斷開線路仿真。在暫態(tài)計算中不同的時段可采用不同的數(shù)學模型，可變積分步長參數(shù)辨識和優(yōu)化：在頻域或時域內(nèi)使用QuasNewton，Modified Powell或最小二乘法進行辨識；能在等式、不等式約束條件下對用戶自定義的目標函數(shù)進行優(yōu)化；能對發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)進行優(yōu)化甚至可以解決一些較難優(yōu)化的數(shù)學問題頻率響應：計算網(wǎng)絡和電機的頻率特性以便于為發(fā)電機勵磁等的參數(shù)設計提供依據(jù)、計算無源網(wǎng)絡的諧波分布、分析網(wǎng)絡中出現(xiàn)的周期性干擾、研究與頻率和電壓有關的負荷的影響等動態(tài)穩(wěn)定性分析：應用收斂性較好的QR算法求出全部特征值，來判斷系統(tǒng)在小擾動下的動態(tài)穩(wěn)定性；若考慮發(fā)電機軸系方程后，也可進行次同步振蕩的研究面向模塊的仿真語言：采用模塊化語言來模擬發(fā)電機勵磁，原動機調(diào)速器、汽輪機等。具有80多種模塊，其中有積分、慣性等基本積分環(huán)節(jié)，也有較大的組合模塊韓禎祥.張琦.徐政.一個大型集成化的電力系統(tǒng)仿真計算軟件NETOMAC，電力系統(tǒng)自動化，1997.9 六、PSASP 電力系統(tǒng)分析綜合程序(Power System Analysis Software Package,PSASP)是一套歷史長久、功能強大、使用方便的電力系統(tǒng)分析程序,它具有我國自主知識產(chǎn)權，是資源共享，使用方便，高度集成和開放的大型軟件包 PSASP是電力系統(tǒng)規(guī)劃設計人員確定經(jīng)濟合理、技術可行的規(guī)劃設計方案的重要工具；是運行調(diào)度人員確定系統(tǒng)運行方式、分析系統(tǒng)事故、尋求反事故措施的有效手段；是科研人員研究新設備、新元件投入系統(tǒng)等新問題的得力助手；是高等院校用于教學和研究的軟件設施。PSASP基于電網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，可進行電力系統(tǒng)(輸電、供電和配電系統(tǒng))的各種計算分析。 計算程序模塊潮流暫態(tài)穩(wěn)定短路電流網(wǎng)損分析電壓穩(wěn)定靜態(tài)安全分析靜態(tài)和動態(tài)等值直接法暫態(tài)穩(wěn)定小干擾穩(wěn)定最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化協(xié)調(diào)繼電保護整定與仿真主要特點: 交直流混合電力系統(tǒng)固定模型庫和用戶自定義模型庫支持提供用戶程序接口，實現(xiàn)與用戶程序聯(lián)合運行 文本和圖形兩種運行模式及多種形式的結果輸出七、PSS/E OPF 簡介 PIT美國電力技術咨詢公司在電力系統(tǒng)分析領域居世界之首，其PSS/E OPF（用于電力系統(tǒng)工程的仿 真器的優(yōu)化潮流）是個功能強大，使用方便的電力網(wǎng)絡分析工具。它突破了常規(guī)的潮流分析，為用戶提 供了全面優(yōu)化和調(diào)整輸電系統(tǒng)運行的能力。PSS/E OPF完全嵌入在PSS/E的潮流程序中，使得這種優(yōu)化 和調(diào)整更為容易。 PSS/E OPF把職能融入潮流求解過程中，大大提高了分析電力系統(tǒng)性能的效率。常規(guī)的潮流依賴于工程 師系統(tǒng)地研究各個解后才能找到一個滿意的“良好”解，而PSS/E OPF直接改變各種控制從而迅速地確 定“最優(yōu)”解。幾乎對于任何一個合理的初始點，OPF肯定能求得唯一的全局最優(yōu)解，并同時滿足系統(tǒng) 約束，使成本減少到最小或使系統(tǒng)性能最佳。 PSS/E OPF除了能夠進行通常的優(yōu)化分析外（比如使運行費用減到最?。€適用于解決與當今電力市場環(huán)境更密切相關的許多問題，這包括： 運行費用減到最小（Minimizing operating costs）； 無功規(guī)劃（Reactive power scheduling）； 電壓崩潰分析（Voltage collapse analysis）； 輸送能力分析（Transfer capability investigation）； 基于地點的邊際電價分析（Location based marginal cost assessment）； 隨時需要的輔助服務費用分析（Ancillary service opportunity cost assessment）； 建立用作對系統(tǒng)影響評估的常規(guī)潮流（Impact assessment base case development）。 PSS/E OPF提供經(jīng)過特殊設計的使用簡單的圖形斷面。該斷面可以幫助迅速定義和建立即使是最為復 雜的電力系統(tǒng)優(yōu)化問題。PSS/E OPF完全集成在PSS/E的潮流程序中，可以直接從PSS/E獲得所有必要的 潮流數(shù)據(jù)模型，并在每次一個優(yōu)化潮流求解過程完成后立即自動更新這些潮流數(shù)據(jù)。因此，這個過程非 常有效。優(yōu)化潮流的數(shù)據(jù)編輯器可以方便地用來輸入和修改所有的約束和控制變量。整個過程的操作是 通過一組完整的視窗構成的現(xiàn)代圖形斷面進行的。程序的每一個功能都可以從驅動菜單中選擇。 PSS/E OPF可以提供的目標函數(shù)為（可以同時滿足一個或多個目標）： 使燃料費用減到最?。∕inimize fuel costs）； 使平衡母線發(fā)電機有功出力減到最?。∕inimize active power slack generation）； 使平衡母線發(fā)電機無功出力減到最?。∕inimize reactive power slack generation）； 使有功損耗減到最?。∕inimize active power loss）； 使無功損耗減到最小（Minimize reactive power loss）； 使支路電抗調(diào)整量減到最小（Minimize adjustable branch reactance）； 使母校并聯(lián)電容調(diào)整量減到最?。∕inimize adjustable bus shunts）； 使母線負荷調(diào)整量減到最小（Minimize adjustable bus loads）； 使斷面潮流減到最小（Minimize interface flows）； 使斷面有功潮流傳輸最大（Maximize interface active power transfer）。 PSS/E OPF允許用戶任意選擇上述目標函數(shù)的組合，只要點擊圖形斷面上的功能鍵就可容易實現(xiàn)。 優(yōu)化潮流問題的陳述是通過將目標函數(shù)與任意數(shù)目的約束和控制結合起來而形成的，這些約束和控制可 以是： 母線電壓幅值限制（Bus voltage magnitude limits）； 支路潮流限制（有功、無功、視在功率、電流）（Branch flow limits (MW, MVar, MVA, Ampere)）； 斷面潮流限制（有功、無功）（In