潮流计算用户手册

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目录第一部分潮流计算1 概述 (1)1.1潮流计算问题简述 (1)1.2PSASP潮流计算的主要功能和特点 (2)1.3PSASP潮流计算方法 (3)1.4潮流计算流程 (4)2 潮流计算作业的建立 (7)2.1潮流计算基础方案的建立 (7)2.2潮流计算作业的定义 (10)2.3潮流计算作业的相关数据 (17)2.3.1发电和负荷修改比例因子数据 (17)2.3.2区域功率交换控制数据 (18)2.3.3用户自定义模型调用数据 (19)2.4潮流计算作业数据的导入和导出 (21)2.5潮流计算作业的复制 (23)3 文本方式下的潮流计算 (25)3.1潮流计算的执行 (25)3.1.1一般方式的潮流计算 (25)3.1.2作业数据的调整和修改 (27)3.1.3批处理方式的潮流计算 (36)3.2潮流计算结果的编辑和输出 (40)3.2.1计算结果输出概述 (40)3.2.2潮流结果的报表输出 (42)3.2.3潮流结果的图示化输出 (53)3.2.4用户自定义模型变量的报表和曲线输出 (59)4 图形方式下的潮流计算 (61)4.1图形方式计算运行环境 (61)4.2潮流计算的执行 (63)4.2.1计算准备 (63)4.2.2潮流作业选择 (64)4.2.3系统接线和运行方式的图上修改 (65)4.2.4执行计算和结果显示 (66)4.3单线图及其数据和结果的浏览和打印 (67)4.3.1潮流作业浏览内容 (67)4.3.2浏览图选项设置 (68)4.3.3潮流计算结果统计 (69)4.3.4浏览图的打印 (70)4.4地理位置接线图及数据和结果的浏览和打印 (73)4.4.1地理位置接线图及数据和结果的浏览 (73)4.4.2地理位置接线图上的潮流计算结果统计 (75)4.4.3地理位置接线图上的电压着色显示 (75)4.4.4地理位置接线图的打印 (76)第二部分潮流/UPI计算1 概述 (79)1.1潮流/UPI问题概述 (79)1.2潮流程序和用户程序的连接 (80)1.2.1潮流程序和用户程序的连接关系 (80)1.2.2潮流/UPI对UP的编写要求和接口信息 (82)1.2.3潮流/UPI的用户程序描述 (86)1.3潮流/UPI计算流程 (90)2 潮流/UPI计算作业的建立 (91)2.1潮流/UPI计算基础方案的建立 (91)2.2潮流/UPI计算作业的定义 (92)2.3潮流/UPI计算作业的相关数据 (95)2.3.1用户程序调用数据 (95)3 文本方式下的潮流/UPI计算 (97)3.1潮流/UPI计算的执行 (97)3.2潮流/UPI计算结果的编辑和输出 (98)4 图形方式下的潮流/UPI计算 (101)第三部分潮流计算算例1 EPRI(China) 7节点系统基础数据 (103)2 用户程序简述 (107)3 潮流计算作业的建立和执行 (109)3.1潮流计算基础方案的建立 (109)3.2潮流计算作业的定义和执行 (111)3.2.1一般潮流计算作业1 (111)3.2.2具有控制功能的潮流计算作业2 (112)3.2.3潮流/UPI计算作业3 (113)4 潮流计算结果的输出 (115)4.1报表输出 (115)4.2图示化输出 (121)4.3UD模型变量的报表和曲线输出 (125)4.4UP变量的报表和曲线输出 (127)5 潮流结果图 (129)5.1单线图上的潮流结果 (129)5.2地理图上的潮流结果 (132)第一部分潮流计算1 概述1.1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。

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,用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。

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能否满足各种运行方式的要求;对运行中的电力系统,通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变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。

潮流计算是电力系统分析最基本的计算。

除它自身的重要作用之外,在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中,潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、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,其数学模型简写如下:0)(=X F 为一非线性方程组其中:T n f f f F ) , , ,(21K K =为节点平衡方程式;T n x x x X ) , , ,(21K K =为待求的各节点电压。

由此决定该问题有以下特点:2 第一部分 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,在程序中开发了多种计算方法:PQ 分解法牛顿法(功率式)最佳乘子法牛顿法(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。

根据程序中所设定的初值,一般都能收敛到合理解。

但也有收敛到不合理解(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。

为此需改变运行条件后再重新计算。

此外,对于潮流计算问题所要求的节点电压的分量(幅值和角度或实部和虚部),只有当其为实数时才有意义。

如果所给的运行条件无实数解,则认为该问题无解。

因此,当迭代不收敛时,可能有两种情况:一是解(指实数解)不存在,此时需修改运行方式;另一是计算方法不收敛,此时需更换计算方法。

1.2 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) 一般功能特性y 可计算交直流混合电力系统y 可考虑负荷静态特性y 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 min V V V ≤≤y 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:max min Q Q Q ≤≤y 具有区域功率控制的功能y 系统的缓冲点(slack bus)可设多个。

这样,几个孤立的子系统可以同时计算。

对于计算不收敛的情况也可用增设缓冲点的方法,先使其收敛,然后再通过计算结果分析查找原因。

第1章概述3(2)程序中提供了下列控制调节功能:y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y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y用注入某一母线的有功功率去控制某一线路的有功功率y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y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y可模拟移相器的功能,其中包括给定幅值和相角(Tk∠θ)的模型和给定幅值(Tk)并控制某线路有功功率(Pij)为给定值的模型(3)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y系统调度自动化中自动发电控制(AGC)y联络线(一条或多条)功率控制y可控硅控制的静止补偿器、自动投切的电容器和电抗器y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y各种负荷特性的模拟…… ……1.3 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 R/X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。

4第一部分潮流计算(3)最佳乘子法(非线性规划法)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,再根据所求出最佳步长加以修正。

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。

通常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。

(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,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。

1.4潮流计算流程PSASP潮流计算的流程和结构如下图所示:第1章 概述 5电网基础数据库文本方式图形方式文本方式图形方式用户自定义模型库计算结果库说明: 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。

可通过文本和图形两种方式建立和编辑,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。

其中需要用户参与的有两部分:其一是计算作业的定义。

即确定电网的结构,运行方式及计算的控制(计算方法,迭代误差、控制功能的投入等)。

这里有文本和图形两种方式支持。

其二是计算结果的编辑和输出。

即选择输出的范围和内容,这里有文本和图形两种方式:y 文本方式是生成报表、报表文件和简单图示;y 图形方式是在潮流图上直接标识。

2 潮流计算作业的建立2.1 潮流计算基础方案的建立(1)潮流计算的基础方案在做电力系统分析计算之前,PSASP要求首先确定潮流计算的基础方案,即定义待计算电网的规模、结构和运行方式,以便从已建立的电网基础数据库中抽取数据,建立潮流计算的基础电网模型。

一个基础方案Scheme的数据由一个或若干(最多30)个有次序的数据组Group(给出网络结构、参数和节点发电、负荷等计算基本数据)相叠加组成,如下图所示:Scheme基础方案不同数据组的数据既可是电网中不同地区的计算数据,又可是同一电网不同年份、不同运行方式的数据。