利用PSASP进行潮流计算.doc

目录1 设计目的12 关于 PSASP12.1 软件简介12.2 PSASP软件的体系结构13 关于牛顿拉夫逊算法23.1 牛顿拉夫逊算法简介23.2牛顿拉夫逊法计算潮流34 九节点电力系统的单线图及元件数据54.1单线图54.2 元件数据65 潮流计算结果86 结论127 参考文献121 设计目的电力系统潮流计算就是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布，用以检查系统个元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率的分布和分配是否合理以及功率损耗。通过电力系统分析仿真软件PSASP7.0对任务书中所给出的9节点系统进行潮流计算，并导出结果。2 关于 PSASP2.1 软件简介PSASP是电力系统分析综合程序（Power System Analysis Software Package的简称。PSASP是一套由电科院开发的具有我国自主知识产权，便捷高效、高度集成的开放软件。它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，可以进行电力系统的各种分析计算，例如：潮流计算、短路电流计算、网损分析、静态安全分析等。并可以输出各种计算结果。2.2 PSASP软件的体系结构PSASP的体系分为三层，第一层为公用数据和模型的资源库；第二层为基于资源库的应用程序包；第三层为计算结果库和分析工具。在使用PSASP时，用户首先利用电网基础数据库、模型库、用户程序库讲模型数据输入到PSASP中；然后使用应用程序包对输入的模型数据进行潮流计算、网损分析等计算；最后将计算结果输出到结果库并可以将结果用报表、图形、曲线等形式输出出来。PSASP软件的特点1、有公用数据库作支持，可以共用基础数据。2、有固定模型库和用户自定义模型库作支持。3、有文本和图形两种方式计算。4、有多种形式的结果分析输出。5、有多种常用软件接口。6、有能力计算大规模的交直流混合电力系统。3 关于牛顿拉夫逊算法3.1 牛顿拉夫逊算法简介牛顿拉夫逊法（Newton-Raphson法）是求解非线性代数方程的计算方法中一种有效的计算方法。在使用这个此算法进行迭代的过程中，非线性问题通线性化而得到逐步化简。牛顿拉夫逊法早在20世纪50年代末就已经被应用于求解电力系统潮流问题。设有非线性方程组（3-1）设其的初值，它与真解的误差为，则式3-1可写成 （3-2）再将上式2-1用泰勒级数展开可得（3-3）取第一式为例（3-4）式中：，分别表示以代入这些偏导数表示式时计算所得，则是一包含，的高次方与的高阶偏导数乘积的函数。如近似解与精确解相差不大，则的高次方可略去，从而也可略去，由此可以得到一组线性方程组，常称为修正方程组。它可以用矩阵的形式表示 （3-5）或者简写为 （3-6）式中：称为函数的雅可比矩阵；为由组成的列向量；则称不平衡量的列向量。将代入，可得、中的各元素。然后用任何一种解线性代数方程的方法，可求得，从而求得经第一次迭代后的新值。再将求得的代入，又可求得、中各元素的新值，从而解得以及。如此循环不已，最后可获得对初始式子足够精确的解。运用这种方法计算时，初值要选择比较接近他们的精确解，否则迭代过程可能不收敛3.2牛顿拉夫逊法计算潮流形成了雅可比矩阵后并建立了修正方程式，运用牛顿拉夫逊法计算潮流的核心问题已解决，已有可能列出基本计算步骤并编制流程图。显然，其修正方程式有两中不同表示方式，但牛顿拉夫逊法潮流计算的基本步骤却大体上一致，如下几步：1、形成节点导纳矩阵；2、设各节点电压的初值，；3、将各节点电压初始值代入式（29）中，求修正方程式中的不平衡量,和；4、将各节点电压的初值代入雅可比矩阵表达式中，求修正方程式的系数矩阵；5、解修正方程式，求各节点电压的变化量，即修正量、；6、计算各节点电压的新值，即修正后的值 ； ； (3-7)7、运用各节点电压新值顺次进行下一次迭代；8、计算平衡点功率和线路功率。其中平衡点功率为 （3-8）线路功率为 （3-9） （3-10）从而，线路上损耗的功率为 （3-11）4 九节点电力系统的单线图及元件数据4.1单线图由PSASP软件可导出单线图，如图4-1所示，图4-14.2 元件数据九节点电力系统中各元件数据如下面各表所示表4-1两绕组变压器数据报表数据组变压器的名称有效标记I侧节点名J侧节点名编号I侧连接方式J侧连接方式单位X1GmBmTkBASICT2w_11发电2GEN2-2308DYG10.0625001BASICT2w_21发电3GEN3-2309DYG10.0586001BASICT2w_31发电1GEN1-2307DYG10.0576001BASICT2w_41发电2GEN2-23010DYG10.0625001BASICT2w_51发电2GEN2-2300DYG10.0625001Vi0(kV)最高档位2最低档位2主抽头档位2VjstepVj0(kV)Vjpos零序连接方式R0X0物理参数组号181532.52303NO#99999013.81532.503NO#99999016.511791.252309NO#999990181532.52303NO#999990181532.52303NO#999990表4-2发电机数据报表数据组发电机名称有效标记发电机节点节点类型单位PQ电压幅值Sn(MVA)Pn(MW)XdXdX2TjBASICGen_11发电2-111.6311.025100172.80000BASICGen_21发电3-110.8511.025100115.20000BASICGen_31发电101001.04100222.750000表4-3负荷数据报表数据组负荷名称有效标记负荷节点名负荷编号节点类型单位PQ电压幅值BASICLoad_11STNC-230302111.050.41BASICLoad_21STNA-230300111.150.551BASICLoad_31STNB-230301110.950.251表4-4交流线数据报表数据组线路名称有效标记I侧节点名J侧节点名编号I侧开关状态J侧开关状态单位R1X1B1/2R0X0所属区域BASICAC_11GEN2-230STNC-23031110.00850.0720.074599999999991BASICAC_21STNC-230GEN3-23041110.01190.10080.104599999999991BASICAC_31STNA-230GEN2-23021110.0320.1610.15399999999991BASICAC_41GEN3-230STNB-23051110.0390.170.17999999999991BASICAC_51GEN1-230STNA-23011110.010.0850.08899999999991BASICAC_61STNB-230GEN1-23061110.0170.0920.07999999999991BASICAC_71STNA-230GEN2-230111110.0320.1610.15399999999991BASICAC_81GEN1-230STNA-230121110.010.0850.08899999999991BASICAC_91GEN2-230STNC-230111110.00850.0720.074599999999991BASICAC_101STNB-230GEN1-230121110.0170.0920.07999999999991表4-5母线数据报表母线名所属分区厂站名基准电压电压上限电压下限发电21发电21819.816.2GEN2-2301发电223000STNC-2301发电223000GEN3-2301发电323000发电31发电313.815.1812.42STNA-2302发电123000STNB-2302发电123000GEN1-2302发电123000发电12发电116.518.1514.85表4-6节点数据报表母线名节点名物理母线标记基准电压厂站名发电2发电2118发电2GEN2-230GEN2-2301230发电2STNC-230STNC-2301230发电2GEN3-230GEN3-2301230发电3发电3发电3113.8发电3STNA-230STNA-2301230发电1STNB-230STNB-2301230发电1GEN1-230GEN1-2301230发电1发电1发电1116.5发电15 潮流计算结果经潮流计算后以表格形式输出各表如下所示表5-1潮流计算摘要信息报表PSASP（Load Flow） EPRI， China潮流计算日期： 2015/06/17 时间： 21:57:50作业名： 作业_1作业描述：计算方法： Newton(Power Equation) (牛顿法(功率式)基准容量： 100.0000允许误差： 0.000100本系统上限母线：95000发电机：31500负荷：33000交流线：106000直流线：020两绕组变压器：56000三绕组变压器：02000UD模型调用次数：0200UP调用个数：010表5-2结果综述报表作业名：作业_1 计算日期：2015/06/17 时间：21:57:50单位：p.u.厂站总有功发电总无功发电cosg总有功负荷总无功负荷cosl总有功损耗总无功损耗发电10.698-0.0780.9942.10.80.9340.0140.026发电21.63-0.4870.9581.050.40.9340.0030.058发电30.85-0.2690.9530000.010.044表5-3物理母线作业名：作业_1 计算日期：2015/06/17 时间：21:57:50单位：p.u.区域分区厂站全网区域-1发电2母线名称电压幅值电压相角GEN2-2301.035461.3771STNC-2301.03015-0.0079发电21.025033.2117区域分区厂站全网区域-1发电3母线名称电压幅值电压相角GEN3-2301.041561.7067发电31.025044.3825区域分区厂站全网区域-2发电1母线名称电压幅值电压相角GEN1-2301.04503-2.1197STNA-2301.03432-2.6389STNB-2301.04045-3.1745发电11.040表5-4发电机作业名：作业_1 计算日期：2015/06/17 时间：21:57:50单位：p.u.区域分区厂站全网区域-1发电2发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_1发电2PV1.63-0.48720.95812区域分区厂站全网区域-1发电3发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_2发电3PV0.85-0.26910.95336区域分区厂站全网区域-2发电1发电机名称母线名类型有功发电无功发电功率因数Gen_3发电1V0.6979-0.0780.99381表5-5负荷结果报表作业名：作业_1 计算日期：2015/06/17 时间：21:57:50单位：p.u.区域分区厂站全网区域-1发电2负荷名称母线名类型有功负荷无功负荷功率因数Load_1STNC-230PQ1.050.40.93449区域分区厂站全网区域-2发电1负荷名称母线名类型有功负荷无功负荷功率因数Load_2STNA-230PQ1.150.550.90213Load_3STNB-230PQ0.950.250.96707表5-6交流线结果报表作业名：作业_1 计算日期：2015/06/17 时间：21:57:50单位：p.u.区域分区全网区域-1交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功AC_1GEN2-230STNC-2301.035460.3625-0.0421.030150.36150.108AC_2STNC-230GEN3-2301.03015-0.3271-0.18411.04156-0.32840.0295AC_9GEN2-230STNC-2301.035460.3625-0.0421.030150.36150.108区域分区全网区域-2交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功AC_10STNB-230GEN1-2301.04045-0.2193-0.09481.04503-0.220.0729AC_5GEN1-230STNA-2301.045030.1290.0211.034320.12870.2089AC_6STNB-230GEN1-2301.04045-0.2193-0.09481.04503-0.220.0729AC_8GEN1-230STNA-2301.045030.1290.0211.034320.12870.2089区域分区全网分区间交流线名称I侧母线J侧母线I侧电压I侧有功I侧无功J侧电压J侧有功J侧无功AC_3STNA-230GEN2-2301.03432-0.4465-0.0661.03546-0.45270.2303AC_4GEN3-230STNB-2301.041560.5218-0.2841.040450.51170.06AC_7STNA-230GEN2-2301.03432-0.4465-0.0661.03546-0.45270.2303表5-7两绕组变压器结果报表作业名：作业_1 计算日期：2015/06/17 时间：21:57:50单位：p.u.区域分区厂站全网区域-1发电2两绕组变压器名称I侧母线J侧母线I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功T2w_1发电2GEN2-2300.5437-0.16240.5437-0.1816T2w_4发电2GEN2-2300.5437-0.16240.5437-0.1816T2w_5发电2GEN2-2300.5437-0.16240.5437-0.1816区域分区厂站全网区域-1发电3两绕组变压器名称I侧母线J侧母线I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功T2w_2发电3GEN3-2300.8506-0.26910.8506-0.3135区域分区厂站全网区域-2发电1两绕组变压器名称I侧母线J侧母线I侧有功I侧无功J侧有功J侧无功T2w_3发电1GEN1-2300.6979-0.0780.6979-0.10426 结论电力系统潮流计算就是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布，用以检查系统个元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率的分布和分配是否合理以及功率损耗。该设计使用计算机软件PSASP并利用牛顿拉夫逊算法对给出的9节点电力系统进行了潮流计算并导出了结果。精确的潮流计算可以节约能源使能源充分的发挥作用，并使电力网处于稳定且平衡的状态，对电网的安全运行起到了重要作用。在经过了这个学期中对电力系统分析的学习，我对电力系统各方面有了新的了解，也有了一定的能力去理解现实生活中复杂的电力系统是如何建立、如何运行的。理论需要联系实践，这次课程设计给了我良好的契机去实践我所掌握的知识，并让我熟悉并掌握了使用PSASP软件进行电力系统稳态的潮流计算的方法。7 参考文献1孟祥萍,高嬿.电力系统分析（第2版）M.北京:高等教育出版社,2010.122祝淑萍等.电力系统分析课程设计与综合实验M.北京:中国电力出版社,20073华智明,张瑞林.电力系统M.重庆大学出版社,19974徐政电力系统分析学习指导M.北京机械工业出版社,2002 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）