PSD-OPF无功优化用户手册.doc

PSD-OPF无功优化程序
用户手册

(2.0版)

中国电力科学研究院
二〇〇九年五月

12

内 容 提 要

到目前为止，由电力科学研究院开发的《PSD-OPF无功优化程序》2.0版已推广到国内网调、省调、设计院、中试所及供电公司等多家电力单位。其应用取得了明显的社会经济效益。
为了更好地适应用户的要求、服务于生产，该程序一直在不断地更新改进。本说明书详细叙述了《PSD-OPF无功优化程序》2.0版的功能、特点、数据要求、数据文件的填写方法及怎样执行程序，并列出了一个典型的应用例子，以便于应用该程序解决实际问题。

目 录
内 容 提 要 1
1.概述 2
2.程序功能 2
2.1 电网电压与无功控制和规划计算分析功能 2
2.2 优化计算帮助功能 2
2.3 与《PSD-BPA程序》的联接 2
3.程序特点 3
4．参数设置 3
5. 数据要求 4
6. ***.DAT和***.OP文件的建立 5
6.1 ***.DAT文件的建立 5
6.1.1 B— 交流节点数据卡 5
6.1.2 L— 对称线路数据卡 6
6.1.3 E— 不对称线路数据卡 6
6.1.4 T—变压器卡 7
6.1.5 R— 带负荷调压变压器 7
6.1.6 PZ—按分区修改发电出力负荷百分数卡 8
6.1.7 注释卡或删除卡 8
6.1.8 结束卡 8
6.2 ***.OP文件的建立 8
6.2.2 B卡填写内容 9
6.2.2.1 101类型节点 9
6.2.2.2 -1类型节点 9
6.2.2.3 -2类型节点 9
6.2.2.4 1类型节点 10
6.2.2.5 -3类型节点 10
6.2.4 S卡填写内容 10
6.2.5 删除卡或说明卡 11
6.2.6 结束卡 11

7. 输出文件 11
8. 6节点无功优化数据文件输入格式 12
8.1 C6B.DAT 12
8.2 C6B.OP 13
参考文献 13

1.概述

《PSD-OPF无功优化程序》2.0版(以下简称《无功优化程序》)。输入数据采用《PSD-BPA程序》的潮流输入数据格式，优化计算结果还可以返回到《PSD-BPA程序》潮流输入数据格式，进行稳定计算。

2.程序功能

《无功优化程序》2.0版主要有下述几方面的内容：

2.1 电网电压与无功控制和规划计算分析功能

本程序可用于电力系统无功优化计算，可协助调度人员安排好各种运行方式下的无功调度计划，通过调节各发电厂(发电机组)的无功出力、调节无功电源(包括调相机、静止补偿器、可投切电容器及可投切电抗器等)的无功出力和调节有载调压变压器的抽头，使得在满足各种安全条件下，系统网损最小。
本程序也可方便的用于无功规划计算。

2.2 优化计算帮助功能

自程序推广应用、指导生产、服务生产以来，为电力系统优化分析工作提供了不少方便，取得了明显的社会经济效益。但由于工程实际千变万化，种种预想不到的原因会造成计算失败或发散等现象。根据以往用户大量的计算分析经验，针对这些问题加入了一定的诊断分析功能，当算题人员遇到不收敛问题或找不到理想的结果时，优化计算帮助功能会在终端屏幕及优化结果输出文件中，提示可能是什么原困造成，以便于分析，这样即部分解决了用户遇到异常现象时，感到束手无策的问题。

2.3 与《PSD-BPA程序》的联接

电网优化计算结果是一个静态的最佳点，为了系统能安全可靠的运行，有时需要对优化结果做各种稳定检查，另外，数据能相互通用，将为算题人员带来许多方便。所有这些，都要求优化程序与已有电网分析程序相联接。该程序与《PSD-BPA程序》以文件形式完全联接，数据文件可以相互通用。

3.程序特点

本程序包用标准C/C++语言写成，解题规模为1000节点，1500条支路，300台发电机，300个无功可调节点，(包括调相机、电容器、电抗器、静止补偿器)，300台有载调压变压器。如果解题规模大于上述指标，请与我们联系。
如果在一定的迭代次数内找不到离散化的最优解，程序自动改变初始值，然后继续重新开始计算，最多可以重复计算三次。
程序可以预生成优化文件，改后缀为OP文件后就可以方便的用于优化计算，大大降低建立优化文件的工作量。
程序可以快速(缺省)计算，选择打开优化文件或潮流数据文件所对应的同目录同名的潮流输入文件或优化文件方便的进行优化计算。
本程序的另一特点是与《PSD-BPA程序》相接，对于已有这个程序包的用户，使用该优化程序甚为方便。
4．参数设置

参数设置主要设置计算方法、迭代次数和参数缺省值等重要参数。位置为：PSD-OPF主菜单->计算->参数设置。
详细设置内容见图1和图2。

图1 参数设置1

图2 参数设置2
系统缺省基准功率为100Mvar,系统缺省电压上限为1.15，缺省电压下限为0.85。

5. 数据要求

对原始数据的要求包括两方面的内容，一是普通潮流计算所要求的数据，包括网络参数、节点参数等基本数据。二是优化计算所需要的各种信息及数据，包括有功无功调节范围，电容器及电抗器的分组信息，有载调压变参数，安全约束范围等数据。
该优化方法对初值的要求不敏感，程序内部指定优化均从平值(即0，1初值)开始寻优计算，算题人员勿需提供潮流初值。
在进行优化计算时，应建立两个属性不同的数据文件，一个文件***.DAT，一个文件***.OP。 ***.DAT与《PSD-BPA程序》潮流输入数据文件相同，仅需做部分的修改，视用户惯例而定。***.OP则是一个补充优化计算信息的文件。
在程序计算菜单栏的子菜单参数设置里面可以设置计算方法、迭代次数和参数缺省值等重要参数。
采用不同的***.DAT格式，就要建立相应的***.OP文件，以下将分别说明。

6. ***.DAT和***.OP文件的建立

6.1 ***.DAT文件的建立

《PSD-BPA 程序》潮流计算输入数据文件中有许多卡片〔2〕，用于优化计算时，只有个别卡片起作用。起作用的卡片中，有些要作必要的修改。以下对优化计算中所要求的B卡、L卡、E卡、T卡、R卡、注释卡或删除卡，以及结束卡分别进行说明。

6.1.1 B— 交流节点数据卡

所有节点（包括无源节点）都要填写B卡。

列 格式 内 容
1 A1 卡片类型-B
2 A1 卡片子型，各子型如下：
(1) 空白—PQ节点
(2) Q—无功有限制的PV 节点
(3) S—Vθ节点
7-18 A8，F4.0 节点名称(7-14) 和基准电压(kV)(15-18)
21-30 2F5.0 以MW和Mvar表示的恒定负荷：
(+)=感性，(-)=容性
35-38 F4.0 以Mvar表示的，在基准电压下的节点并联导纳负荷：
(+)=感性，(-)=容性
43-47 F5.0 ：实际有功出力（MW）
48-52 F5.0 对于PQ节点此项填所安排的无功出力值Mvar);
对于其他节点此项可不填写。
(+)=感性，(-)=容性
58-61 F4.3 所安排的电压值或者（标幺值）
62-65 F4.3 所安排的值（标幺值）。
其余位置的数据无效。

6.1.2 L— 对称线路数据卡

该卡用于模拟对称的π型支路。
在模拟母线之间连接线或母线的常闭分段断路器时，可使用电抗值X=0.005（标幺值）的一条线路。

列 格式 内容
1 A1 卡片类型-L
7-18 A8，F4.0 节点名1(7-14) 和基准电压(kV)(15-18)
20-31 A8，F4.0 节点名2(20-27)和基准电压(kV)(28-31)
32 A1 回路标志（用于并联线路），既回路号。
39-50 2F6.5 在系统基准电压和基准容量下的阻抗标幺值：
R(39-44)，X(45-50)
57-62 F6.5 线路对地导纳标幺值（对称支路只需填一侧值）：B/2
其余位置的数据无效。

6.1.3 E— 不对称线路数据卡

该卡与L卡不同之处在于：可用于模拟不对称的π型路，既具有不均匀分布参数的输电线路，例如装有电抗器并联补偿设备的线路。

列 格式 内容
1 A1 卡片类型-E
7-18 A8，F4.0 节点名1(7-14)和基准电压(kV)(15-18)
20-31 A8，F4.0 节点名2(20-27) 和基准电压(kV)(28-31)
32 A1 回路标志（用于并联线路），既回路号。
39-50 2F6.5 在基准电压和基准容量下的阻抗标幺值：
R (39-44) ，X (44-50) 。
57-62 F6.5 在线路节点1 端的对地导纳标幺值：B1
69-74 F6.5 在线路节点2 端的对地导纳标幺值：B2
其余位置的数据无效。

6.1.4 T—变压器卡

本卡模拟的是两绕组变压器，三绕组变压器先按常规方法化为三台两绕组变压器后再用此卡。变压器抽头可以是固定的，也可以是可调的，如为可调的，则要填写R 卡。

列 格式 内容
1 A1 卡片类型-T
7-18 A8，F4.0 节点名1( 7-14)和基准电压(kV)(15-18)
20-31 A8，F4.0 节点名2(20-27) 和基准电压(kV)(28-31)
39-50 2F6.5 R—由铜损引起的等效电阻（标幺值）(39-44)
X—漏抗（标幺值） (45-50)
63-67 F5.2 节点1 的固定分接头(kV)
68-72 F5.2 节点2 的固定分接头(kV)
T 卡其余位置数据无效。

6.1.5 R— 带负荷调压变压器

该卡用于控制带负荷调压(LTC )变压器的调节状态，它定义了可调节的抽头范围。该卡和T卡成对出现，T卡中指定的抽头为初始参量，最好包含在R卡指定的抽头范围内。

列 格式 内容
1 A1 卡片类型-R，要与T 卡成对出现
7-18 A8，F4.0 节点名1(7-14) 和基准电压(kV)(15-18)
19 I1 可调抽头端确定：
填1：表示节点1是可调端
填2：表示节点2是可调端
20-31 A8，F4.0 节点名2(20-27)和基准电压(kV)(28-31)
46-55 2F5.2 T（46-50）—最大抽头
T（51-55）—最小抽头
必须填写
56-57 I2 LTC总抽头数（整数, 后对齐），不许空白。
其余位置参数无效。

6.1.6 PZ—按分区修改发电出力负荷百分数卡

按分区进行百分数修改，即对指定的分区内的交流节点和延续节点的负荷和发电出力及负荷按给定的因子修改。

列 格式 内容
1 A1 卡片类型-P
2 A1 卡片子型-Z,按分区修改
4-5 A2 分区代码
10-14 F5.0 负荷P修改因子
16-20 F5.0 负荷Q修改因子
22-26 F5.0 发电出力P修改因子
28-32 F5.0 发电出力Q修改因子
其余位置的数据无效。

6.1.7 注释卡或删除卡

要注释或删除的行的第一列写一个“.”号。

6.1.8 结束卡

结束卡放在数据文件的最后一行，从第一列写起，“(END)”表示数据结束。

6.2 ***.OP文件的建立

***.OP文件是一个优化数据文件，其内容包括可调节点的类型，可调节点的调节范围、电压范围、负荷特性等，以下将分别进行详细说明。程序可以预生成优化文件，改后缀为OP文件后就可以方便的用于优化计算，大大降低建立优化文件的工作量。该功能的参数可在参数设置选项设置。
6.2.2 B卡填写内容

B卡是节点调节类型说明卡，共有5 种调节类型，它们是-1，-2，101，1及-3类型，下面将分别说明。没有设置母线类型的节点，其电压约束值采用参数设置中的的系统电压上下限。

6.2.2.1 101类型节点

当母线类型为101时，表示该节点有功无功均连续可调。目前只能有一台101类型节点，即平衡机。
101类型母线填写格式：
B NAME BASE 101
B 表示B 卡
NAME 节点名
BASE 基准电压
101 表示该节点是“101”类型。
发电机有功功率下限值
发电机有功功率上限值
发电机无功功率下限值
发电机无功功率上限值
节点电压下限值（pu）
节点电压上限值（pu）
注意：
（a）数据之间按先后顺序以空格隔开。节点名和基准电压之间也必须有空格。
（b）如在***.DAT中已填写过该节点的电压上下限值，此处可不填写。如果两处均没填写上下限值，则取程序参数设置中的缺省上限和缺省下限值，以下涉及到此问题时，均按此规定。
（c）节点注入有功及无功以及负荷均为有名值（MW，Mvar）

6.2.2.2 -1类型节点

当母线类型为-1时，表示该节点仅无功连续可调，有功固定不变，固定值取***.DAT中B卡给定的节点数据。这种类型的无功可调节点包括发电机，调相机，静补等具有平滑调节能力的无功电源。-1类型节点必须为*.DAT潮流数据文件中的BQ节点。
-1 类型母线填写格式：
B NAME BASE -1

具体说明和规定同5.2.2.1条。

6.2.2.3 -2类型节点

当母线类型为-2时，表示该节点无功分组可调，有功固定值取***.DAT中B卡给定值。这种类型的无功可调点包括分组投切电容器及电抗器等。
-2 类型母线填写格式：
B NAME BASE -2 CG ...

B 表示B 卡
NAME 节点名
BASE 基准电压
-2 表示该节点是“-2”类型。
CG 分组的组数。
第一组的值，也就是下限值。
节点电压下限值（pu）。
节点电压上限值（pu）。
... 依次填写分组的值，分组数CG包括下限和上限本身。
例如：某一节点挂有三组电容器，其容量分别为10Mvar、20Mvar、30Mvar。则三组电容器可组合容量为7组，0、10、20、30、40、50、60Mvar，第一组即=0 ，其余6组依次填写，=60。
其余说明参见5.2.2.1条。

6.2.2.4 1类型节点
当母线类型为1时，表示该节点在优化计算过程中作为PV节点处理，该点电压取给定值，在计算过程中不再参加调整。该节点的无功注入功率不做任何约束，注入的有功功率取***.DAT中B卡给定的值。1类型节点必须为*.DAT潮流数据文件中的BQ节点。
1 类型母线填写格式：
B NAME BASE 1 VS
说明：VS为给定电压值，其余说明参见5.2.2.1条。

6.2.2.5 -3类型节点

当母线类型为-3时，表示该节点的电压有特殊约束。
-3类型母线填写格式：
B NAME BASE -3

6.2.4 S卡填写内容

S卡为负荷静态特性说明卡，填写格式：
S Name BASE VLN KP1 KQ1

在本程序中，考虑负荷静特性的办法是把负荷功率当作该节点电压的线性函数，即：
ΔP1/Pis=KP1×ΔV1/VLN
ΔQ1/Qis=KQ1×ΔV1/VLN
其中KP1是有功静特性系数，一般KP1=0.6～1.0
KQ1是无功静特性系数，一般KQ1=2.0～3.5。
Pis、Qis是该节点在额定电压VLN情况下的负荷功率。
负荷静特性系数的缺省值以程序参数设置中的静特性系数KP及KQ值为准。S放第一列，其后数据之间按先后顺序以空格隔开
其它说明参见5.2.2.1条。

6.2.5 删除卡或说明卡
删除卡或说明卡是在该行的第1列位置写一个“.”号，表示该行不起作用。

6.2.6 结束卡
在***.OP文件最末一行，从第1列开始填写(END)，表示***.OP文件结束。

7. 输出文件
计算完毕后，可以产生两个文件，一个为***.OPO文件，存放优化结果，文件名与***.OP文件名相同。另一个文件是LF．DAT，此文件是否输出，由程序的参数设置来决定，每计算输出一次，LF．DAT刷新一次，LF．DAT可作为《PSD-BPA程序》的潮流输入文件。输出结果文件中几个表格信息说明如下：

（1）计算收敛说明信息
OK! THE OPTIMAL RESULT IS REACHED !
如果文件中有此句，说明计算收敛，输出数据为优化计算结果；没有此句，说明计算没有收敛。

（2）越限及不匹配功率节点表
SUMMARY OF VIOLATION AND MISMATCH
说明不收敛结果中电压和功率的越限情况以及节点功率不匹配的情况。

（3）有载调压变压器抽头最佳放置位置表
^^^^^ TRANSFORMER TAP ADJUSTED ^^^^^
I J INITIAL TIJ-MIN ADJUSTED TIJ-MAX
I侧节点名 J侧节点名 初始分接头位置 最小分接头位置 最佳分接头位置 最大分接头位置

（4）节点发、受功率情况及节点电压表
BUS POWER
I TYPE PG QG PL QL V(PU) ANG(DE) INSTALLED
节点名 功率调节类型 有功出力 无功出力 有功负荷 无功负荷 电压 角度 待安排无功
此表中功率为有名值，电压为标么值。

（5）线路（或变压器）潮流、线损
BRANCH POWER
I J R X Y/K PIJ QIJ II
节点I 节点J 电阻 电抗 导纳（或变比）I®J有功潮流 I®J无功潮流 I节点注入电流
PJI QJI JJ PLOSS QLOSS CHARGE
J®I有功潮流 J®I无功潮流 J节点注入电流 有功线损 无功线损 充电功率
此表中线路功率均为标么值。

（6）全网发电、负荷、网损等统计结果
SYSTEM TOTAL : (MW),(MVA),(TEN THOUSAND YUAN)
PG QG PL QL PLOSS QLOSS TPLOS TQLOS
有功出力 无功出力 有功负荷 无功负荷 有功网损 无功网损 变压器有功损耗 变压器无功损耗

8. 6节点无功优化数据文件输入格式

8.1 C6B.DAT
(POWERFLOW,CASEID=EMS,PROJECT=TEST)
/P_INPUT_LIST,FULL\
/P_OUTPUT_LIST,FULL\
/P_ANALYSIS_RPT,LEVEL=4\
/NETWORK_DATA\
.234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890
B N884 220.2 30.
BS A1000 220.1 100 -20 1050
B N1 220.1 50. 5. 30.
BQ N2 220.1 50.134.3 1050
B N3 220.2 55. 13.
B N555 220.2 30. 18.
.234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890
L A1000 220. N1 220. .123 .518
L A1000 220. N884 220. .08 .37
E N884 220. N1 220. .097 .407 0.0001 0.0002
T N555 220. N1 220. 0.00010.300 220. 209.
R N555 220.2N1 220. 242. 198. 17
L N555 220. N2 220. 0.282 0.64
L N2 220. N3 220. 0.723 1.05
T N3 220. N884 220. 0.00010.133 220. 231.
R N3 220.2N884 220. 242. 198. 17
/ CHANGES \
.PZ 1 0.9 0.91 0.92 0.93
.PZ 2 0.9 0.91 0.92 0.93
.234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890*234567890
(END)

8.2 C6B.OP
B A1000 10.5 101 -50. 500. -20. 100. 1. 1.1
B N2 10.5 -1 -20. 100. 1.1 1.15
B N1 220. -2 4 -5. 0 2.5 5.
B N884 220. -2 5 -5. -2.5 0 2.5 5.
S N3 220. 1.02 0.9 2.5
(END)

参考文献

1. 电力系统分析综合程序（90版）用户手册，电力部电力科学研究院 1990年10月
2. BPA潮流程序用户手册，电力部电力科学研究院 1991年9月
3. 最优潮流与最优无功补偿程序使用说明(1992版)，电力部电力科学研究院 1992年5月
4. 最优潮流与最优无功补偿程序使用说明(2000年版)，中国电力科学研究院 2000年2月