电力系统分析工具软件 (1)..38页PPT

最优潮流问题特点
• 迭代算法及收敛性
最优潮流求解过程是一个迭代过程， 因此， 最优潮流求解过程是一个迭代过程 ， 因此 ， 存在 迭代是否收敛问题
• 最优解的多值性和存在性
最优潮流问题是典型的非线性规划问题，从数学 观点看，应该有多组解 由于最优潮流考虑的约束（包括运行约束和安全 约束）比较多，在某些情况会出现无解的情况
PSASP潮流计算 PSASP潮流计算
(1) 一般功能特性
• 可计算交直流混合电力系统 • 提供五种计算方法
– PQ分解法 PQ分解法 – 牛顿法(功率式) 牛顿法(功率式) – 最佳乘子法(非线性规划法) 最佳乘子法(非线性规划法) – 牛顿法(电流式) 牛顿法(电流式) – PQ分解转牛顿法 PQ分解转牛顿法
PSASP是结构科学、资源共享、 PSASP是结构科学、资源共享、 高度集成和开放的软件包
• PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及 PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及 • •
用户自定义模型库的支持，可进行电力系统 (输电、供电和配电系统)的各种计算分析。 输电、供电和配电系统) PSASP有着友好、方便的人机界面，如基于图 PSASP有着友好、方便的人机界面，如基于图 形的数据输入和图上操作，自定义模型图以及 图形、曲线、报表等各种形式输出。 PSASP与Excel、AutoCAD、Matlab等通用的软 PSASP与Excel、AutoCAD、Matlab等通用的软 件分析工具等有着方便的接口，可充分利用这 些软件的资源。
迭代过程报表
如果最优潮流计算不收敛，可输出迭代过程详 细情况，便于分析不收敛原因。
• 可考虑负荷静特性 • 可设多个平衡点以改善收敛性和便于几个
孤立子系统同时计算

100.100. 60. 0. 100.100. 60. 0.
精选2021版课件
23
2 基础应用
❖网络数据—B卡
/NETWORK_DATA\
BS 发电机1 16.501
B
母线1 230.01
B
母线A 230.01 125. 70.0
B
母线B 230.01 90. 40.0
B
母线C 230.01 100. 55.0
➢ BPA潮流程序可以通过无功功率以及变压器的变 比来灵活地控制本地节点或远方节点的电压，因 此出现了多种电压控制节点类型
➢ BG—该节点在Qmin≤Q≤Qmax的范围内，去控制 其它节点的电压为指定值
➢ BT—该节点的电压值受带负荷调压变压器的控制
➢ BX—该节点装有可投切的电容和电抗器组，通过 分级投切电容，电抗器来控制节点电压值，BX卡 必须和X卡同时存在
➢ 如果是三绕组变压器，需增加一个中性点节点，基 准电压可任意选择；将三绕组作为3个两绕组变压 器，填写3个T卡
精选2021版课件
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2 基础应用
❖网络数据—T卡或R卡
➢ R卡格式为：R 母线1 基准电压 可调抽头端标记 母线2 基准电压 被控母线 基准电压 最大分接头 最小分接头 分接头总数
➢ 被控母线须给定电压设定值
❖网络数据—变压器阻抗的计算
➢ 一般给定的变压器参数为阻抗电压百分值UK%，则 变压器阻抗标幺值为：
X UK SB 100SN
➢ 其中SB为基准容量，SN为变压器额定容量
精选2021版课件
30
2 基础应用
❖网络数据—三绕组变压器
X HM
高压侧 525kV
高压侧 525kV

第1章 概 述
电力电子子库中含有二极管、简化/复杂晶闸管、GTO、 开关、MOSFET、IGBT和通用桥式电路模型。
第1章 概 述
附加子库中包含内容较多，主要和系统离散化、控制、计算 和测量有关，包括RMS测量、有效和无功功率计算、傅里 叶分析、HVDC 控制、轴系变换、三相V-I测量、三相脉冲 和信号发生、三相序列分析、三相 PLL 和连续/离散同步 6/12脉冲发生器等。
第1章 概 述
(3) 德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC (Network Torsion Machine Control)；
德国西门子公司在上个世纪70年代开发的电力系统分析 软件，经过多年的发展，该软件不断完善，功能日益强大， 具有良好的开放性，可嵌入用户自行编制的 FORTRAN语言 子程序、数学表达式等，用户遍及世界各地。
第1章 概 述
此外，SimPowerSystems 4.0 中还含有一个功能强大的图形 用户分析工具Powergui和一个 废弃的“相量子库”(Phasor Elements)。这些模块可以与标 准的SIMULINK模块一起，建 立包含电气系统和控制回路的 模型，并且可以用附加的测量 模块对电路进行信号提取、傅 里叶分析和三相序分析。
以上各个电力系统仿真软件的结构和功能不同，它们各 自的应用领域也有所侧重。 EMTP主要用来进行电磁暂态过 程数字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用来进行电 磁暂态和控制环节的仿真，BPA、PSASP主要用来进行潮流 和机电暂态数字仿真。
第1章 概 述
近年来，MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设 计开发思路，在多个领域都有广泛的应用。
第1章 概 述
第1章 概 述

短路计算信息
暂稳计算信息 计算数据 暂稳计算
潮流计算
短路计算
潮流结果库
短路结果库 电网各类数据关系图
暂稳结果库 结果数据
（1-13）
1.2.2 基础数据的内容
基本元件数据库各表 母线 交流线 两绕组变压器 三绕组变压器 移相变压器 直流线 变电站主接线 零序互感 区域数据 公用参数数据库各表
直流线调节器参数
第一章 PSASP PSASP概述及 基础数据库
（1-1）
第一章
PSASP简介及基础数据库 简介及基础数据库
§1.1 PSASP概述 概述
1.1.1 开发应用历史及功能 1.1.2 体系结构
§1.2 基础数据库
1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 数据分类 基础数据内容 基础数据的组织 基础数据的建立和编辑
图形 算 结
曲线 果 库
其它工具 结果库
最优潮流和无功优化 电压稳定 应用程序包 静态与动态等值 继电保护整定与仿真 固定 模型库 用户自定 义模型库 用户 资源库 程序库
（1-9）
PSASP应用程序特点 应用程序特点： 应用程序特点
•可计算大规模的交直流混合电力系统 可计算大规模的交直流混合电力系统 •有公用数据库作支持，可共用基础数据 有公用数据库作支持， 有公用数据库作支持 •有固定模型库和用户自定义模型库作支持 •有固定模型库和用户自定义模型库作支持 •有文本和图形两种方式计算 有文本和图形两种方式计算 •具有多种形式的结果分析输出 具有多种形式的结果分析输出 •提供了与多种常用软件工具的接口 提供了与多种常用软件工具的接口
（1-4）
（1-5）
1.1.1 开发应用历史及功能 开发应用历史：

电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
BPA介绍
功能： ➢ 潮流计算：采用P-Q分解法和牛顿－拉夫逊法相结合，以提高 潮流计算的收敛性能，可进行交流系统潮流计算，也可进行包 括双端和多端直流系统的交直流混合潮流计算 ➢自动电压控制：可对多种类型的发电机节点电压进行控制，具 有自动投切电抗器和电容器电压控制、自动调节带负荷调节变 压器分接头电压控制功能。 ➢联络线功率控制：通过自动发电控制（AGC）功能，自动控 制联络线的功率交换为给定值
电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
稳定性分析的要求上互为补充。
BPA介绍
中国版的BPA程序是由中国电力科学院引进、消化、吸收 美国BPA程序开发而成。从1984年开始在我国推广应用以来，已 在我国电力系统规划部门、调度运 行部门、试验研究部门得到 了广泛的应用，成为我国电力系统分析计算的重要工具之一。 程序中包括详细的发电机模型和各种励磁模型，主要由潮流和 暂态稳定程序 构成，具有计算规模大、计算速度快、数值稳定 性好、功能强等特点。操作系统为DOS及Windows 9X/NT/2000 版。
电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
PSAPAC介绍
功能： ➢ETMSP（Extended Transient Midterm Stability Program）： EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域 仿真程序。为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技 术，解网络方程时为得到最合适的排 序采用了网络拓扑关系并 采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。 ➢SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂 模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序 (MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS） 两个子程序组成。 MASS程序采用了QR变换法计算矩阵的所有特征值，由于系统 的所有模式都计算，它对控制的设计和协调是理想的工具； PEALS使用了两 种技术：AESOPS算法和改进Arnoldi方法，这 两种算法高效、可靠，而且在满足大型复杂电力系统的小信号

❖ 1908年，法国人以滇越铁路通车需用电为由 ，胁迫清朝滇政府准其在石龙坝修建水电站
我国最早的水电站
❖ 云南劝业道道台刘岑舫找到云南最大商户王 筱斋，谈及不自办电力，将让权于人的无奈 。
❖ 王筱斋出面召集董瑞章、刘诚等十九位同仁 联名以民间股份制形式成立耀龙电灯公司。
❖ 在德国工程师的指导下，石龙坝水电站工程 耗资60万银元，历22月艰辛，于1912 年农 历4月12日建成，装机两台，每台240千瓦。
我国的电力工业
❖ 最早的火电厂 ❖ 最早的水电厂 ❖ 我国的现在电力工业现状
我国的总装机容量 输电企业 供电企业 电力工程造价 厂用电率 网损率
杨树浦发电厂-大上海工业时代的坐标
❖ 杨树浦发电厂前身是建于1882年的英商上海 电光公司，是中国第一家电气公司，也是世 界上最早的发电厂之一，
❖ 1893年被工部局收购，并于1911年筹建新厂 ，1913年建成运行发电，到1923年已成为远 东最大的火力发电厂。
❖ 新中国成立后，朱德元帅曾登上石龙坝电站 引水渠，叹道："要好好保护电站，它是中国 水电发展的老祖宗。"
我国最早的水电站
❖ 石龙坝引起人们广泛关注，是在2003年岁末 ，包括人民日报、新华网、中国青年报在内 的多家媒体报道称，中国最早的发电机面临 悲壮退役的命运：2002年以来，4家位于螳 螂川上游生产氟硅酸的小企业排出的污水， 使电厂发电机转轮、辅助设备和引水管受到 严重腐蚀损坏，于2003年10月14日停产。
❖ 配电网：在负荷中心，把电能分配给各个用户，短 距离、小容量、低压。
基本定义
❖ 动力部分
火力发电厂的锅炉、汽轮机、供热网络等 水利发电厂的水库、水轮机。 核能发电厂的反应堆。 风能、太阳能等。

PSS/E提供了丰富的文档和培训来帮助使用者理解其丰富的功能： 在线帮助文档多达9000多页，另外还有大量的辅助教程可供参考；每 年在世界各地举办培训班、研讨会，交流用户使用经验。
14
PSS/E操作界面
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PSS/E仿真规模
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PSS/E仿真规模
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PSS/E参考文档
C:\Program Files
├─ModelLibrary
├─GUIDEtoPP
├─LineProp
├─IPLAN
├─Installation
├─Compatibility
├─CLI
└─CheatSheets
18
PSS/E功能结构图
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PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF（用于电力系统工程的仿真器的优化潮流）是个功能强大， 使用方便的电力网络分析工具。它突破了常规的潮流分析，为用户提供了全 面优化和调整输电系统运行的能力。PSS/E OPF完全嵌入在PSS/E的潮流程序 中，使得这种优化和调整更为容易。
20
PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF除了能够进行通常的优化分析外（比如使运行费用减到最小） ，还适用于解决与当今电力市场环境更密切相关的许多问题，这包括： 运行费用减到最小（Minimizing operating costs）； 无功规划（Reactive power scheduling）； 电压崩溃分析（Voltage collapse analysis）； 输送能力分析（Transfer capability investigation）； 基于地点的边际电价分析（Location based marginal cost assessment）； 随时需要的辅助服务费用分析（Ancillary service opportunity cost assessment ）； 建立用作对系统影响评估的常规潮流（Impact assessment base case development）。

要点二
2. 结论偏差
基于错误的数据解读得出的结论与实际情况存在较大偏差 。
结果分析问题
1 2
1. 提高数据分析能力
加强用户对PSSE软件提供的数据分析工具的学 习和应用。
2. 校验数据准确性
对仿真结果数据进行校验，确保数据准确无误。
3
3. 多角度分析结论
从不同角度对仿真结果进行分析，确保结论的全 面性和准确性。
强大的建模能力
高性能计算
PSSE支持建立复杂的电力系统模型，包括 发电机、变压器、负荷、控制装置等元件 的详细模型。
PSSE采用先进的数值计算方法，能够高效 地处理大规模电力系统的仿真计算。
灵活性和可扩展性
易于使用
PSSE提供了丰富的插件和接口，可以与其 他电力系统软件进行集成，方便用户进行 定制和扩展。
启动仿真计算，监控计算过程，确保 计算结果的正确性。
仿真设置
设置仿真时间、步长等参数，确保仿 真的准确性和效率。
结果分析
结果可视化
将仿真结果以图表、曲线等形式 展示，便于分析和理解。
结果对比
将仿真结果与实际数据或预期结果 进行对比，评估模型的准确性和适 用性。
结果优化
根据分析结果，调整模型参数或结 构，优化仿真结果，提高模型的精 度和可靠性。
PSSE的用户界面友好，提供了丰富的帮助 文档和教程，使得用户能够快速上手并进 行电力系统仿真和分析。
02
PSSE基本操作
创建模型
01
02Biblioteka 03模型类型选择根据研究需求选择合适的 模型类型，如电力网络模 型、发电机模型等。
模型构建
根据实际系统结构，搭建 模型，设置元件参数和连 接方式。

快照 状态估计
拷贝
数据流分类
在线闭环控制 AVC
AGC
调度计划、 模拟和培训
培训模式
控制任务分类
SCADA是调度的“眼”和“手” 10
硬件结构
11
实时信息的采集
• 远动的概念
– 远动(Telecontrol) – 遥测(Telemetering) – 遥信(Telesignal) – 遥控(Teleswitching) – 遥调(Teleadjusting)
SCADA系统(1)
（总体介绍、数据采集与传输）
1
标题添加
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前言
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1、引论 2、SCADA1（总体介绍、数据采集与传输） 3、SCADA2（功能介绍、演示、面向对象技术分析） 4、SCADA3（支持平台技术：数据库技术、人机界面与中间件技术） 5、状态估计1（引言、网络拓扑、量测可观测性分析） 6、状态估计2（静态状态估计及其算法） 7、状态估计3（不良数据的检测和辩识） 8、静态安全分析1（绪言、潮流算法） 9、静态安全分析2（静态安全评定、控制对策、最优潮流） 10、短期负荷预测 11、自动发电控制 12、无功电压控制 13、调度员培训系统 14、实时电力市场 15、机动 16、专题研究选题与辅导
15
编码器
数字通信系统模型
译码器
信 息 源
信 源 编 码 器
信 道 编 码 器
调 制 器
信道 躁声源
解 调 器
信 道 译 码 器
信 源 译 码 器
受 息 者
信源编码器: 将信息源送出的模拟信号和数字信号转换为符合要求的数码系列 信道编码器: 给数码系列按一定规则加入监督码（校验码） 调制解调器：信道编码器出来的是二进制脉冲信号《==〉信道高频信号 信道：信号远距离传输的载体，如：电缆、架空线、光纤、微波空间等 信源译码器：信道编码器的逆过程，除去监督码获得发送侧的二进制数字序列 信道译码器：将二进制信号恢复到模拟信号

1.在绘制某一元 件时，弹出编 辑该元件数据 的画面可随即 建立其相应数 据 2.双击图上的某 一元件，即弹 出该元件的数 据编辑画面， 从而可填写或 修改各项数据
（1-19）
3. DOS数据的升级转换
（1-20）
被转换的DOS版数据一定是PSASP 5.1的标准或 固定格式数据文件 因为Windows版的数据库并非与DOS版的数据
（1-10）
§1.2 基础数据库
1.2.1 数据分类
1.2.2 基础数据内容
1.2.3 基础数据的组织
1.2.4 基础数据的建立和编辑
（1-11）
1.2.1 数据分类
基础数据 计算数据
数据库
用户自定义模型数据
结果数据
（1-12）
基础数据库
UD模型库
其它电网 可复制使用
潮流计算信息
短路计算信息
暂稳计算信息
2. 数据组（Group)字段的设计与应用
SchemeA=Group1+Group2
方案
Group1
C
Group2
C的数据由Group2决定
（1-16）
1.2.4 基础数据的建立和编辑
文本方式 图形方式
建立方法
DOS数据的升级转换
从其它目录导入
（1-17）
1. 文本方式
（1-18）
2. 图形方式
1.1.1 开发应用历史及功能
1.1.2 体系结构
（1-3）
PSASP简介：
《电力系统分析综合程序》(Power System
Analysis Software Package, PSASP)是电科院
开发的一套历史长久、功能强大、使用方便的
电力系统分析程序，是高度集成和开放的大型

3、电力系统额定电压
国家规定的电力系统的额定电压如下表所示。
表 1-3
1000V 以上的额定电压 变压器额定线电压/kV
用电设备额定线电压/kV
交流发电机额定线电压/kV 一次绕组 二次绕组 3.15 及 3.3 6.3 及 6.6 10.5 及 11 － － － － 38.5 (66) 121 (169) 242 363
与用电设备相连接），线路压降很小时；或变压器本身的短 路电压较小（小于7.5%）时，允许变压器副边额定电压取 用电设备额定电压的1.05倍。 用线电压表示的抽头额定电压
220kV
升压变压器
降压变压器
5、不同电压等级的适用范围
3KV：工企业内部使用（如3KV电动机）；
1000、500、330、220kV：用于大电力系统的主干线； 110KV：小电力系统的主干线、大电力系统的二次网络； 35KV：大城市或大工业企业内部配电网络；农村电力网络； 10kV：配电网络。
瞬时功率是周期性变化的，所以无论是单相发电机和单相
电动机运行时振动都比较大。 （3）三相交流输电 1891年在制成三相变压器的基础上，德国建立第一个 三相交流输电系统。发电机电压95V、输电线路电压
25000V、输电距离178Km、用电电压112V。
三相交流输电与单相交流输电相比较主要优点是经济
性好，节省输电线路导线；三相发电机和三相电动机的瞬 时功率为常数，有效地减小了发电机、电动机运行中的振 动问题。 三相交流输电存在的主要问题是同步发电机并列运行 的稳定性问题和不同频率系统之间的联网问题。随着电力 系统输电距离的增大，制约输电容量的是不再是导体的发
题，也解决了不同频率系统之间的并网运行问题。
现代电力系统示意图如下图所示。

ATP-EMTP的特点
总结词
ATP-EMTP具有高精度、高可靠性和广泛适用性等特点。
详细描述
ATP-EMTP采用了先进的数值计算方法和算法，能够精确地模拟电力系统的电磁暂态过程，为电力系统设计和运 行提供可靠的支持。同时，它还支持多种类型的电力设备和系统，包括发电机、变压器、输电线路、配电系统等， 具有广泛的适用性。
要点三
详细描述
ATPEMTP可以模拟电磁弹射系统的 动态行为和性能，包括飞机起飞过程 中的加速度、速度和位移等。通过优 化系统参数，如电磁力、加速度和起 飞距离等，可以提高电磁弹射系统的 起飞效率和安全性。
THANKS
感谢观看
要点一
电磁弹射系统
电磁弹射系统是一种新型的舰载机起 飞方式，利用电磁力加速飞机起飞。 ATPEMTP在电磁弹射系统的设计和 优化中发挥了重要作用，通过模拟系 统的动态行为和性能，工程师可以优 化系统设计，提高起飞效率和安全性 。
要点二
总结词
ATPEMTP在电磁弹射系统的设计和 优化中具有重要应用价值，有助于提 高系统的起飞效率和安全性。
轨道交通
列车运行控制
ATP-EMTP用于分析列车运行过 程中的动态行为，以及制定列车 控制策略，确保列车安全、高效 地运行。
电磁兼容性分析
ATP-EMTP用于分析轨道交通系 统中各设备之间的电磁兼容性， 降低电磁干扰对列车运行的影响 。
航空航天
飞机电磁环境模拟
ATP-EMTP用于模拟飞机在各种飞行状态下所受到的电磁环境，为飞机电子设备 的正常工作和电磁兼容性提供保障。
02
ATP-EMTP的基本原理
电磁场理论
01
02
03
麦克斯韦方程组