電力系統(tǒng)分析軟件介紹

1、電力系統(tǒng)分析軟件介紹一、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(luò)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(fù)荷模型和動態(tài)負(fù)荷模型。IPFLOW (Interactive Power Flow Program):采用快速分解法和牛頓一拉夫遜法相結(jié)合的 潮流分析方法，由電壓穩(wěn)態(tài)分析工具和不同負(fù)荷、事故及發(fā)電調(diào)度的潮流條件構(gòu)成。TLIM (Transfer Limit Program)：快速計算電力潮流

2、和各種負(fù)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(bǔ)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(qiáng)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(xì)的模型和方法。VSTAB (Voltage Stability Program):該程序用來評價大型復(fù)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(jī)理。為了估計電壓不穩(wěn)定狀態(tài)，使用了一種增強(qiáng)的 潮流程序，提供了一種接近不穩(wěn)定的模式分析

3、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(shù)，解網(wǎng)絡(luò)方程時為得到最合適的排序采用了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系并采用了顯式積分和隱式積 分等數(shù)值積分法。SSSP(Small signal 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)

4、的所有模式都計算， 它對控制的設(shè)計和協(xié)調(diào)是理想的工具;PEALS使用了兩種技術(shù):AESOPS算法和改進(jìn)Arnoldi 方法，這兩種算法高效、可靠，而且在滿足大型復(fù)雜電力系統(tǒng)的小信號穩(wěn)定性分析的要求上 互為補(bǔ)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(yùn)算結(jié)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(yīng)用是預(yù) 測電力系統(tǒng)在某個擾動(如開關(guān)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(jié)合，可以作為電力系統(tǒng)諧波分析的有力工具。ATP (The Alternative T

5、ransients 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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和任意結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，數(shù)學(xué) 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(qiáng)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(shè)備建模電機(jī)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

6、振現(xiàn)象的研究電力電子設(shè)備的研究斷路器電弧、沖擊電流FACTS 設(shè)備：STATCOM, SVC, UPFC, TCSC 模型諧波分析與網(wǎng)絡(luò)共振現(xiàn)象保護(hù)設(shè)備的實驗三、PSCAD/EMTDCDennis 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(jìn)行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復(fù)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。可模擬任意大小的交直流系統(tǒng)。操作環(huán)境 為：UNIX OS, Windows95, 98,NT； Fo

7、rtran 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(fù)雜非線性元件（如直流輸電設(shè)備）的大型電力系統(tǒng)進(jìn)行全三相的精確模擬， 其輸入、輸出界面非常直觀、方便-進(jìn)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(lǐng)域的仿真計算-實現(xiàn)高壓直流輸電、FACTS控制器的設(shè)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(xué)院引進(jìn)、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(yīng)用以來，已在我國電力系統(tǒng)規(guī)劃部門、調(diào)度運(yùn)行部門、試驗研究部門得 到了廣泛的應(yīng)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(xì)的

8、發(fā)電機(jī)模 型和各種勵磁模型，主要由潮流和暫態(tài)穩(wěn)定程序構(gòu)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(qiáng)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分解法和牛頓一拉夫遜法相結(jié)合，以提高潮流計算的收斂性能， 可進(jìn)行交流系統(tǒng)潮流計算，也可進(jìn)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(jī)節(jié)點電壓進(jìn)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(fù)荷調(diào)節(jié)變壓器分接頭電壓控制功能。-聯(lián)絡(luò)線功率控制：通過自動發(fā)電控制（AGC）功能，自動控制聯(lián)絡(luò)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(bǔ)償法

9、快速檢查制定系統(tǒng)中的每個元件故障 后的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，找出系統(tǒng)運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，為電網(wǎng)運(yùn)行、規(guī)劃提供依據(jù)-網(wǎng)絡(luò)等值：可采用REI法，對指定區(qū)域進(jìn)行靜態(tài)等值，能保證等值網(wǎng)潮流結(jié)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(jī)出力和負(fù)荷成比例地增加或減少， 以預(yù)測網(wǎng)絡(luò)對負(fù)荷的適應(yīng)能力-負(fù)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(gòu)成的靜態(tài)綜合負(fù)荷 模型，用來模

10、擬電壓變化對負(fù)荷的影響-分析報告靈活、檢錯信息詳細(xì)：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(jì)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(qiáng)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(xué)表達(dá)式等，用戶遍及世界各地。該軟件元件模型全，仿真頻帶寬，運(yùn)行與Windows 環(huán)境下。功能：-潮流計算：可進(jìn)行單相、三相潮流計算，計算時可以考慮負(fù)荷電壓特性、變壓器分 接頭、HVDC及SVC；也可進(jìn)行電感、電容耦合的多相線路潮流計算，得到分布式多

11、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(jī)電暫態(tài)計算。電磁暫態(tài)部分采用差分導(dǎo)納法、變 積分步長等方法和技巧有效地處理了開關(guān)操作產(chǎn)生間斷點、非線性連接等問題；機(jī)電暫態(tài)部 分可用自定義地負(fù)荷模型考慮頻率、電壓特性，自定義的繼電保護(hù)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(xué)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(jìn)行辨識；能在等式、不等式約束條件下對用戶自定義的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；能對發(fā)電機(jī) 電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化甚至可以解決一些較難優(yōu)化的數(shù)學(xué)問題-頻率響應(yīng)：計算網(wǎng)絡(luò)和電機(jī)的頻率特性以便

12、于為發(fā)電機(jī)勵磁等的參數(shù)設(shè)計提供依據(jù)、 計算無源網(wǎng)絡(luò)的諧波分布、分析網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的周期性干擾、研究與頻率和電壓有關(guān)的負(fù)荷的 影響等-動態(tài)穩(wěn)定性分析：應(yīng)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(jī)軸系方程后，也可進(jìn)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(jī)勵磁，原動機(jī)調(diào)速器、汽輪機(jī) 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)仿真計算軟件一一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 Analysi

13、s Software Package,PSASP)是一套歷史長 久、功能強(qiáng)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(quán)，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(shè)計人員確定經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的規(guī)劃設(shè)計方案的重要工具； 是運(yùn)行調(diào)度人員確定系統(tǒng)運(yùn)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(shè)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(xué)和研究的軟件設(shè) 施。PSASP基于電網(wǎng)基礎(chǔ)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(jìn)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)

14、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(hù)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(yùn)行文本和圖形兩種運(yùn)行模式及多種形式的結(jié)果輸出七、PSS/E OPF簡介PIT美國電力技術(shù)咨詢公司在電力系統(tǒng)分析領(lǐng)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(qiáng)大，使用方便的電力網(wǎng)絡(luò)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(yùn)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 O

15、PF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(jìn)行通常的優(yōu)化分析外(比如使運(yùn)行費用減到最小)，還適用于解決與 當(dāng)今電力市場環(huán)境更密切相關(guān)的許多問題，這包括：運(yùn)行費用減到U最小(Minimizing operating costs)；無功規(guī)劃(Reactive power scheduling)；電

16、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(wù)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)0PSS/E OPF提供經(jīng)過特殊設(shè)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(fù) 雜的

17、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(gòu)成的現(xiàn)代圖形 斷面進(jìn)行的。程序的每一個功能都可以從驅(qū)動菜單中選擇。PSS/E OPF可以提供的目標(biāo)函數(shù)為(可以同時滿足一個或多個目標(biāo))：使燃料費用減到最小(Minimize fuel costs )；使平衡母線發(fā)電機(jī)有功出力減到最小(Minimize active power slack

18、generation)； 使平衡母線發(fā)電機(jī)無功出力減到最小(Minimize reactive power slack generation)；使有功損耗減到最小(Minimize active power loss )；使無功損耗減到U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)整量減到最小(Minimize adjustable bus shunts )； 使母線負(fù)荷調(diào)整量減到最小(Minimize adjustable bus loads )； 使斷面潮流減到