PSASP70版潮流模塊培訓(xùn)

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中國(guó)電力科學(xué)研究院電力系統(tǒng)研究所2012年4月網(wǎng)址：郵箱：psasp@電話809系統(tǒng)內(nèi)電話：918712248轉(zhuǎn)809潮流計(jì)算基本概念1PSASP潮流計(jì)算的特點(diǎn)PSASP7.0版潮流模塊潮流計(jì)算不成功的原因及處理措施234主要內(nèi)容上機(jī)練習(xí)題潮流計(jì)算基本概念1增建變電站負(fù)荷變化網(wǎng)架變化母線過(guò)電壓！輸電元件過(guò)載！…………系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)規(guī)劃電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)……1）潮流計(jì)算的用途短路計(jì)算2）潮流計(jì)算是系統(tǒng)分析計(jì)算的基礎(chǔ)，是應(yīng)用最為廣泛、最基本和最重要的一種電氣計(jì)算潮流計(jì)算靜態(tài)安全分析計(jì)算網(wǎng)損計(jì)算暫穩(wěn)計(jì)算……電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)交流線的正序阻抗變壓器的正序阻抗和變比直流線的相關(guān)參數(shù)電廠的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無(wú)功功率或機(jī)端電壓負(fù)荷狀況負(fù)荷吸收的有功功率和無(wú)功功率已知:求:電網(wǎng)內(nèi)各變電站和發(fā)電廠母線的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布和全網(wǎng)的網(wǎng)損。3）潮流計(jì)算問(wèn)題4）潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)描述

根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流平衡關(guān)系，可得電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣方程：

簡(jiǎn)記為 YV=I

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)電負(fù)荷運(yùn)行方式非線性對(duì)于電力系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，需要P、Q

、U和相角四個(gè)變量才能確定其運(yùn)行狀態(tài)。n個(gè)節(jié)點(diǎn)總共有4n個(gè)運(yùn)行變量。

而基本方程式只有n個(gè),將實(shí)部與虛部分開，則形成2n個(gè)實(shí)數(shù)方程式，僅可解得2n個(gè)未知運(yùn)行變量。即對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，要給定兩個(gè)變量為已知條件，而另兩個(gè)變量作為待求量。根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行條件，按照預(yù)先給定的變量的不同，電力系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)可分成PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)及平衡節(jié)點(diǎn)三種類型。5）牛頓法解非線性方程原理：將非線性方程線性化

——Taylor展開取x0

x*，將f(x)在x0

做一階Taylor展開:，在x0

和x*

之間。將(x*

x0)2

看成高階小量，則有：線性xyx*x0x1迭代公式：

將非線性代數(shù)方程組

在待求量的某一個(gè)初始估計(jì)值附近，展開成泰勒級(jí)數(shù)并略去二階及以上的高階項(xiàng)，得到線性化方程組

稱為牛頓法的修正方程式。

可得，應(yīng)用牛頓法求解的迭代格式為

上兩式中：是函數(shù)對(duì)于的一階偏導(dǎo)數(shù)矩陣，即雅可比矩陣，為迭代次數(shù)。牛頓法當(dāng)初值和方程的精確解足夠接近時(shí)，具有平方收斂特性。牛頓潮流算法的特點(diǎn)

1）其優(yōu)點(diǎn)是收斂速度快，若初值較好，算法將具有平方收斂特性，而且其迭代次數(shù)與所計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；緹o(wú)關(guān)。

2）牛頓法也具有良好的收斂可靠性，對(duì)于對(duì)高斯-塞德?tīng)柗ǔ什B(tài)的系統(tǒng)，牛頓法均能可靠地?cái)俊?）初值對(duì)牛頓法的收斂性影響很大。解決的辦法可以先用PQ分解法等其它方法迭代幾次，以此迭代結(jié)果作為牛頓法的初值，還可以用讀上次潮流結(jié)果、預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)等方法得到良好初值。

有無(wú)功調(diào)節(jié)能力的電廠

調(diào)頻電廠或外網(wǎng)6）潮流計(jì)算的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備外網(wǎng)的處理本網(wǎng)外網(wǎng)（平衡點(diǎn)）外網(wǎng)（PQ點(diǎn)）外網(wǎng)（平衡點(diǎn)）PSASP潮流計(jì)算的特點(diǎn)216華東East華北North東北Northeast福建特高壓交流葛上直流龍政直流福雙線山東三萬(wàn)線

華中Central南方電網(wǎng)South

1）支持3萬(wàn)節(jié)點(diǎn)規(guī)模聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)2）可計(jì)算交直流混合電力系統(tǒng)直流線3）完善的拓?fù)浞治龉δ?）幾個(gè)孤立子系統(tǒng)可同時(shí)計(jì)算

平衡點(diǎn)平衡點(diǎn)5）圖模一體，可在圖上直接修改計(jì)算數(shù)據(jù)，所見(jiàn)即所得6）發(fā)電/負(fù)荷比例因子可用于模擬實(shí)際電網(wǎng)中發(fā)電負(fù)荷區(qū)域性增長(zhǎng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃情況可按電壓等級(jí)、分區(qū)設(shè)置比例因子同一作業(yè)可設(shè)置多個(gè)比例因子7）可考慮負(fù)荷靜特性

8）增加了PV-PQ節(jié)點(diǎn)類型，以限制PV點(diǎn)的無(wú)功9）增加了PQ-PV節(jié)點(diǎn)類型，以限制PQ點(diǎn)的電壓PSASP7.0版潮流模塊3方案名

選擇潮流所基于的方案數(shù)據(jù)修改、刷新和回存控制信息計(jì)算方法

PQ分解法牛頓法(功率式)最佳乘子法牛頓法(電流式)PQ分解轉(zhuǎn)牛頓法潮流計(jì)算作業(yè)定義1#變壓器檢修**線路檢修如何模擬各種實(shí)際的潮流運(yùn)行方式？冬大方式冬小方式夏大方式夏小方式**電廠1#機(jī)檢修開環(huán)運(yùn)行合環(huán)運(yùn)行Π接變電站線路改造……….潮流計(jì)算作業(yè)定義方案1作業(yè)1作業(yè)2……數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2數(shù)據(jù)組3方案2作業(yè)3作業(yè)4……數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2數(shù)據(jù)組4數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù)修改潮流數(shù)據(jù)組織方式潮流計(jì)算作業(yè)定義方案定義

一個(gè)基礎(chǔ)方案的數(shù)據(jù)由一個(gè)或若干個(gè)有次序的數(shù)據(jù)組相疊加組成。數(shù)據(jù)組2方案決定了電網(wǎng)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和發(fā)電、負(fù)荷等運(yùn)行方式數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2方案1：數(shù)據(jù)組1+數(shù)據(jù)組2方案2：數(shù)據(jù)組2+數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2潮流計(jì)算作業(yè)定義基本方式作業(yè)定義示例冬大方式冬季大方式下的發(fā)電、負(fù)荷數(shù)據(jù)夏大方式夏季大方式下的發(fā)電、負(fù)荷數(shù)據(jù)夏小方式夏季小方式下的發(fā)電、負(fù)荷數(shù)據(jù)冬小方式冬季小方式下的發(fā)電、負(fù)荷數(shù)據(jù)基本網(wǎng)架交流線、并聯(lián)電容電抗器、變壓器、直流線“基本網(wǎng)架”數(shù)據(jù)組：交流線、并聯(lián)電容電抗器、變壓器、直流線等不隨運(yùn)行方式變化、參數(shù)基本保持不變的數(shù)據(jù)“冬大方案”=“基本網(wǎng)架”+“冬大方式”“冬小方案”=“基本網(wǎng)架”+“冬小方式”“夏大方案”=“基本網(wǎng)架”+“夏大方式”“夏小方案”=“基本網(wǎng)架”+“夏小方式”潮流計(jì)算作業(yè)定義規(guī)劃方式作業(yè)定義示例常規(guī)方式圖規(guī)劃方式圖方案名數(shù)據(jù)組構(gòu)成說(shuō)明常規(guī)方式常規(guī)常規(guī)運(yùn)行方式規(guī)劃方式常規(guī)+新建規(guī)劃運(yùn)行方式數(shù)據(jù)組：常規(guī)數(shù)據(jù)組：常規(guī)數(shù)據(jù)組：規(guī)劃潮流計(jì)算作業(yè)定義數(shù)據(jù)組負(fù)荷名稱節(jié)點(diǎn)類型有功功率無(wú)功功率常規(guī)STNB-230PQ0.9000.300新建STNB-230PQ1.5000.300數(shù)據(jù)組發(fā)電機(jī)名稱節(jié)點(diǎn)類型有功出力無(wú)功出力電壓幅值相角常規(guī)發(fā)電3PV0.8501.001.02500.00新建發(fā)電3PV1.3001.001.02500.00數(shù)據(jù)組I側(cè)母線J側(cè)母線變壓器名稱正序電阻正序電抗變比常規(guī)發(fā)電3GEN3-230變壓器90.0000.058601.000新建發(fā)電3GEN3-230變壓器90.0000.045001.000數(shù)據(jù)組I側(cè)母線J側(cè)母線線路名稱正序電阻正序電抗正序充電電納的1/2常規(guī)STNB-230GEN1-230線路10.0170000.0920000.079000新建GEN3-230STNB-230線路110.0390000.1700000.1790001#變壓器檢修**線路檢修**電廠1#機(jī)檢修開環(huán)運(yùn)行檢修方式作業(yè)定義示例排序：按指定字段（列名稱）對(duì)記錄進(jìn)行排序篩選：按指定規(guī)則篩選記錄潮流數(shù)據(jù)修改計(jì)算數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的交互--刷新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)把對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改反映到該計(jì)算作業(yè)中來(lái)刷新潮流作業(yè)刷新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)修改刷新計(jì)算數(shù)據(jù)（刷新后）計(jì)算數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)修改后）重新抽取“選擇性刷新”拓?fù)洳町愴?xiàng)參數(shù)差異項(xiàng)數(shù)據(jù)多余項(xiàng)需要刷新的作業(yè)名“選擇性刷新”拓?fù)洳町愴?xiàng)連接關(guān)系存在不一致情況（例如相同名稱交流線兩端母線名不一樣）參數(shù)差異項(xiàng)交流線、變壓器阻抗參數(shù)，發(fā)電機(jī)、負(fù)荷有功無(wú)功值等參數(shù)不一致情況數(shù)據(jù)多余項(xiàng)基礎(chǔ)庫(kù)中存在，潮流計(jì)算庫(kù)中不存在（基礎(chǔ)庫(kù)新增元件）； 基礎(chǔ)庫(kù)中不存在，潮流計(jì)算庫(kù)中存在（基礎(chǔ)庫(kù)刪除元件）；“拓?fù)潢P(guān)系刷新”

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交流線連接節(jié)點(diǎn)改變拓?fù)潢P(guān)系刷新將計(jì)算數(shù)據(jù)所做的修改存回到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)回存計(jì)算數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的交互–回存潮流作業(yè)回存選擇回存潮流計(jì)算數(shù)據(jù)參數(shù)差異項(xiàng)拓?fù)洳町愴?xiàng)數(shù)據(jù)多余項(xiàng)大規(guī)模電網(wǎng)潮流收斂困難；采用上次收斂結(jié)果作初值的方法就可以獲得比較好的初值，有利于收斂到合理的穩(wěn)定解；顯著提高潮流計(jì)算收斂性和計(jì)算速度。

讀上次潮流結(jié)果為潮流初始值潮流計(jì)算分為2個(gè)階段：初值計(jì)算和正常迭代計(jì)算；初值計(jì)算階段，多設(shè)平衡點(diǎn)作為系統(tǒng)支撐；正常計(jì)算階段，“預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)”還原回原始的節(jié)點(diǎn)類型，不影響潮流結(jié)果；提高大規(guī)模電網(wǎng)潮流計(jì)算的收斂性。預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)功能默認(rèn)源作業(yè)為當(dāng)前工程當(dāng)前作業(yè),可跨工程選擇源作業(yè)在潮流已有作業(yè)中選擇目標(biāo)作業(yè)新增目標(biāo)作業(yè)名選擇要復(fù)制的內(nèi)容潮流作業(yè)批量復(fù)制單作業(yè)方式批處理方式潮流計(jì)算的執(zhí)行單線圖圖面顯示電網(wǎng)元件瀏覽器地理位置圖輸出報(bào)表輸出結(jié)果統(tǒng)計(jì)功能潮流計(jì)算作業(yè)結(jié)果輸出潮流計(jì)算作業(yè)結(jié)果輸出潮流計(jì)算作業(yè)結(jié)果輸出潮流計(jì)算不成功的原因及處理措施41）注意檢查異常數(shù)據(jù)注意填寫時(shí)正確區(qū)分標(biāo)幺值和有名值；線路參數(shù)填寫是否正確；程序自動(dòng)檢查錯(cuò)誤提示潮流計(jì)算數(shù)據(jù)檢查功能！2）利用程序自帶的數(shù)據(jù)檢查功能程序自動(dòng)檢查錯(cuò)誤提示數(shù)據(jù)檢查功能及其錯(cuò)誤提示調(diào)用拓?fù)涑绦?，進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢查元件數(shù)目是否超出程序允許的上限元件是否與網(wǎng)絡(luò)相連是否有平衡機(jī)，如沒(méi)有則將該網(wǎng)內(nèi)有功出力最大的發(fā)電機(jī)設(shè)為平衡機(jī)匯總系統(tǒng)的發(fā)電、負(fù)荷出力

按區(qū)域或全網(wǎng)匯總有功發(fā)電PG、無(wú)功發(fā)電QG、有功負(fù)荷PL、無(wú)功負(fù)荷QL，以及PG-PL，QG-QL匯總系統(tǒng)發(fā)電，負(fù)荷出力3）大規(guī)模電網(wǎng)數(shù)據(jù)（1萬(wàn)節(jié)點(diǎn)以上）的作業(yè)設(shè)置更換計(jì)算方法（最優(yōu)乘子法收斂性最好）；若在已經(jīng)收斂的潮流基礎(chǔ)上做調(diào)整，可采用“讀上次潮流結(jié)果做初始值”功能；若為第一次潮流計(jì)算，可采用“預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)”功能，注意預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)合理設(shè)置（不宜過(guò)多，1~2個(gè)）。4）由迭代過(guò)程信息中的最大誤差母線查找與該母線相關(guān)的數(shù)據(jù)變壓器阻抗和變比發(fā)電出力和負(fù)荷線路參數(shù)5）在大發(fā)電廠或大負(fù)荷母線上增設(shè)PV點(diǎn)或V點(diǎn)有一定功率儲(chǔ)備的發(fā)電廠和有一定無(wú)功功率電源的變電所母線可增設(shè)為PV節(jié)點(diǎn)。全網(wǎng)PV節(jié)點(diǎn)應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)上按地區(qū)均勻分布，鄰近的地點(diǎn)設(shè)多個(gè)PV節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意各母線的電壓幅值應(yīng)設(shè)置合理。上機(jī)練習(xí)題數(shù)據(jù)取WSCC9節(jié)點(diǎn)算例，進(jìn)行練習(xí)練習(xí)1：常規(guī)運(yùn)行方式潮流計(jì)算方案定義潮流作業(yè)定義數(shù)據(jù)檢查用牛頓法(功率式)計(jì)算潮流作業(yè)1方案名數(shù)據(jù)組構(gòu)成說(shuō)明常規(guī)方式常規(guī)常規(guī)運(yùn)行方式潮流作業(yè)名方案名1常規(guī)方式練習(xí)2：查看潮流計(jì)算結(jié)果查看練習(xí)1的計(jì)算結(jié)果輸出范圍：全部元件單位：有名值分組輸出：區(qū)域輸出對(duì)象：摘要信息、結(jié)果綜述、物理母線、交流線、兩繞組變壓器數(shù)據(jù)輸出方式：輸出至Excel改用PQ分解法重復(fù)計(jì)算作業(yè)1，查看計(jì)算結(jié)果，應(yīng)與牛頓法結(jié)果完全相同在單線圖、地理圖中查看結(jié)果輸出地理圖形式的潮流圖（圖片格式）練習(xí)3：規(guī)劃運(yùn)行方式潮流計(jì)算方案定義潮流作業(yè)定義用最優(yōu)因子法計(jì)算并查看計(jì)算結(jié)果方案名數(shù)據(jù)組構(gòu)成說(shuō)明規(guī)劃方式常規(guī)+新建規(guī)劃運(yùn)行方式潮流作業(yè)名方案名2規(guī)劃方式練習(xí)4：應(yīng)用“數(shù)據(jù)修改”按鈕修改數(shù)據(jù)，了解“刷新”、“高級(jí)刷新”按鈕的含義。在作業(yè)1基礎(chǔ)上，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)修改”按鈕，修改數(shù)據(jù)(母線“發(fā)電2”PG=1.8)進(jìn)行潮流計(jì)算，在單線圖上查看發(fā)電機(jī)“發(fā)電2”的計(jì)算結(jié)果。點(diǎn)擊“高級(jí)刷新”按鈕或“潮流數(shù)據(jù)刷新”菜單欄，查看基礎(chǔ)庫(kù)和潮流數(shù)據(jù)的差異部分點(diǎn)擊“刷新”按鈕，在單線圖上查看發(fā)電機(jī)“發(fā)電2”的PG值變化練習(xí)5：“數(shù)據(jù)回存”功能的應(yīng)用在潮流作業(yè)2上，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)修改”按鈕，修改數(shù)據(jù)(發(fā)電機(jī)“發(fā)電3”PG=1.5)，進(jìn)行潮流計(jì)算。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)回存”，選擇回存到“基礎(chǔ)庫(kù)原有數(shù)據(jù)組”方式，進(jìn)行回存。瀏覽“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)—發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)”，查看發(fā)電機(jī)“發(fā)電2”的哪條記錄PG變成1.8，思考原因。練習(xí)6：“作業(yè)復(fù)制”功能的應(yīng)用將潮流作業(yè)“1”的全部?jī)?nèi)容復(fù)制為作業(yè)“4”。查看潮流作業(yè)”4”的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行潮流計(jì)算，對(duì)比作業(yè)1和作業(yè)4是否結(jié)果完全相同。練習(xí)7：“數(shù)據(jù)修改”中的“列替換”等功能在作業(yè)4基礎(chǔ)上，將光標(biāo)指向“負(fù)荷有功PL”