武大电气电力系统分析仿真实验报告.docx
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武大电气电力系统分析仿真实验报告
电力系统分析仿真实验报告
实验一电力系统分析综合程序PSASP概述
一、实验目的
了解用PSASP进行电力系统各种计算的方法。
二、PSASP简介
1.PSASP是一套功能强大,使用方便的电力系统分析综合程序,是具有我国自主知识产权的大型软件包。
2.
PSASP的体系结构:
第一层是:
公用数据和模型资源库,第二层是应用程序包,第三层是计算结果和分析工具。
3.PSASP的使用方法:
(以短路计算为例)
1).输入电网数据,形成电网基础数据库及元件公用参数数据库,(后者含励磁调节器,调速器,PSS等的固定模型),也可使用用户自定义模型UD。
在此,可将数据合理组织成若干数据组,以便下一步形成不同的计算方案。
✧文本支持环境:
点击“数据”菜单项,执行“基础数据”和“公用参数”命令,可依次输入各电网元件的参数。
✧图形支持环境:
在“编辑模式下”,利用工具箱,输入电网接线图。
作图时,若元件参数尚未输入,会自动弹出相关数据录入窗口,此时输入数据即可。
注意:
两种环境下,均应先输入母线数据,再处理其他元件
2).方案定义:
从基础数据库中抽取数据组,组合成不同方案,以确定电网的规模,结构和运行方式。
✧文本支持环境:
点击“计算”菜单项,执行“方案定义”命令。
✧图形支持环境:
“运行模式”下,点击“作业”菜单项,执行“方案定义”命令。
3)数据检查:
对确定的电网结构进行检查,检查网架结构的合理性,计算规模是否超出范围。
✧文本支持环境:
点击“计算”菜单项,执行“数据检查”命令。
✧图形支持环境:
“运行模式”下,点击“作业”菜单项,执行“数据检查”命令。
4)作业定义:
给出计算控制信息,明确具体的计算任务。
✧文本支持环境:
点击“计算”菜单项,执行“短路”命令。
✧图形支持环境:
“运行模式”下,点击“作业”菜单项,执行“短路”命令。
5)执行计算:
✧文本支持环境:
在上述“短路计算信息”窗口,完成作业定义之后,点击“计算”按钮即可。
✧图形支持环境:
“运行模式”下,
a.点击“视图”菜单项,执行“短路”命令,选择作业;
b.点击“计算”菜单项,执行“短路”命令,执行计算;
c.点击“格式”菜单项,执行“短路结果”命令,确定计算结果在图上的显示方式。
6)报表输出结果:
用户可选择期望的输出范围,输出内容和输出方式。
✧文本支持环境:
点击“结果”菜单项,执行“短路”命令。
✧图形支持环境:
“运行模式”下,点击“报表”菜单项,执行“短路”命令。
实验二基于PSASP的电力系统潮流计算实验
一、实验目的
掌握用PSASP进行电力系统潮流计算方法。
二、实验内容
以上为系统常规运行方式的单线图。
由于母线STNB-230处负荷的增加,需对原有电网进行改造,具体方法为:
在母线GEN3-230和STNB-230之间增加一回输电线,增加发电3的出力及其出口变压器的容量,新增或改造的元件如下图虚线所示:
其基础数据如下:
母线数据
母线名
基准电压
区域号
电压上限
电压下限
单相短路容量
三相短路容量
发电1
16.5000
2
18.1500
14.8500
0.00000
0.00000
发电2
18.0000
1
19.8000
16.2000
0.00000
0.00000
发电3
13.8000
1
15.1800
12.4200
0.00000
0.00000
GEN1-230
230.0000
2
0.0000
0.0000
0.00000
0.00000
GEN2-230
230.0000
1
0.0000
0.0000
0.00000
0.00000
GEN3-230
230.0000
1
0.0000
0.0000
0.00000
0.00000
STNA-230
230.0000
2
0.0000
0.0000
0.00000
0.00000
STNB-230
230.0000
2
0.0000
0.0000
0.00000
0.00000
STNC-230
230.0000
1
0.0000
0.0000
0.00000
0.00000
交流线数据
数据组
I侧母线
J侧母线
编号
所属区域
单位
正序电阻
正序电抗
正序充电电纳的1/2
零序电阻
零序电抗
零序充电电纳的1/2
常规
GEN1-230
STNA-230
1
I侧
标么
0.01
0.085
0.088
0.0
0.255
0.0
常规
STNA-230
GEN2-230
2
I侧
标么
0.032
0.161
0.153
0.0
0.483
0.0
常规
GEN2-230
STNC-230
3
I侧
标么
0.0085
0.072
0.0745
0.0
0.216
0.0
常规
STNC-230
GEN3-230
4
I侧
标么
0.0119
0.1008
0.1045
0.0
0.3024
0.0
常规
GEN3-230
STNB-230
5
I侧
标么
0.039
0.17
0.179
0.0
0.51
0.0
常规
STNB-230
GEN1-230
6
I侧
标么
0.017
0.092
0.079
0.0
0.276
0.0
新建
GEN3-230
STNB-230
11
I侧
标么
0.039
0.17
0.179
0.0
0.51
0.0
变压器数据
数据组
I侧母线
J侧母线
编号
连接方式
单位
正序
电阻
正序
电抗
零序
电阻
零序
电抗
常规
发电1
GEN1-230
7
三角形/星形接地
标么
0.000
0.05760
0.000
0.05760
常规
发电2
GEN2-230
8
三角形/星形接地
标么
0.000
0.06250
0.000
0.06250
常规
发电3
GEN3-230
9
三角形/星形接地
标么
0.000
0.05860
0.000
0.05860
新建
发电3
GEN3-230
9
三角形/星形接地
标么
0.000
0.04500
0.000
0.04500
续上表
激磁电导
激磁电纳
变比
I侧主抽头电压
J侧主抽头电压
J侧抽头级差
J侧抽头位置
J侧最大抽头电压
J侧最小抽头电压
0.000
0.000
1.00
16.5
230.0
1.25
9
253.00
207.00
0.000
0.000
1.00
18.0
230.0
2.5
3
241.50
218.50
0.000
0.000
1.00
13.8
230.0
2.5
3
241.50
218.50
0.000
0.000
1.00
13.8
230.0
2.5
3
241.50
218.50
发电数据
数据组
母线名
母线类型
单位
额定容量(MVA)
有功发电
无功发电
母线电压幅值
母线电压相角
无功上限
无功下限
有功上限
常规
发电1
Vθ
标么
100.0
0.00
0.0
1.040
0.0
0.0
0.0
0.0
常规
发电2
PV
标么
100.0
1.63
1.0
1.025
0.0
0.0
0.0
0.0
常规
发电3
PV
标么
100.0
0.85
1.0
1.025
0.0
0.0
0.0
0.0
新建
发电3
PV
标么
100.0
1.30
1.0
1.025
0.0
0.0
0.0
0.0
续上表
有功上限
d轴暂态电抗Xd’
d轴次暂态电抗Xd’’
负序电抗X2
转子惯性时间常数Tj(s)
0.0
0.0608
0.0608
0.0608
47.28
0.0
0.1198
0.1198
0.1198
12.8
0.0
0.1813
0.1813
0.1813
6.02
0.0
0.1813
0.1813
0.1813
6.02
负荷数据
数据组
母线名
编号
母线类型
单位
有功负荷
无功负荷
母线电压幅值
母线电压相角
无功上限
无功下限
有功上限
有功上限
常规
STNA-230
300
PQ
标么
1.250
0.500
0.000
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
常规
STNB-230
301
PQ
标么
0.900
0.300
0.000
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
常规
STNC-230
302
PQ
标么
1.000
0.350
0.000
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
新建
STNB-230
301
PQ
标么
1.500
0.300
0.000
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
区域定义数据
区域名
区域号
区域-1
1
区域-2
2
方案定义
方案名
数据组构成
说明
常规方式
常规
常规运行方式
规划方式
常规+新建
规划运行方式
潮流计算作业定义
潮流作业号
方案名
计算方法
允许误差
迭代次数上限
电压上限
电压下限
1
常规方式
牛顿法功率式
0.0001
50
1.10
0.90
2
规划方式
PQ分解法
0.0001
50
1.15
0.95
三、实验步骤
(1)点击|“电力系统分析综合程序(PSASP)”;
(2)点击“创建”,创建文件;
(3)点击“图形支持环境”;
(4)点击“编辑模式”,可进行绘图和参数录入:
a、绘制出所有母线,输入母线数据;
b、添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路,输入该元件数据;
(5)关闭“编辑模式”窗口;
(6)点击“运行模式”:
(7)点击“作业”菜单项,执行“方案定义”命令(例如方案为1,数据组选择BASIC),点击“确定”。
(8)点击“作业”菜单项,执行“潮流”命令,定义作业;
(9)点击“视图”菜单项,执行“潮流数据”命令,作业选择。
(10)点击“计算”菜单项,执行“潮流”命令;
(11)点击“格式”菜单项,进行元件参数格式选择;
(12)点击“报表”菜单项,执行“潮流”命令,计算结果输出有图示、报表输出两种方。
四、实验注意事项
(1)本系统文件请存入D:
\PSASP\学号\潮流\下;
(2)严禁删除或更改计算机中除上述目录以外的一切内容。
五、实验结果
1、查看作业号1的计算结果
潮流计算摘要信息报表
PSASP(LoadFlow)EPRI,China
计算日期:
2011/06/16时间:
19:
19:
57
作业号:
1
作业描述:
计算方法:
Newton(PowerEquation)
基准容量:
100.0000
允许误差:
0.000100
本系统上限
母线:
910000
发电机:
33000
负荷:
36000
交流线:
610000
直流线:
010
两绕组变压器:
37000
三绕组变压器:
02000
移相变压器:
0200
UD模型调用次数:
0200
UP调用个数:
010
结果综述报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
18:
52:
21
单位:
kA\kV\MW\Mvar
区域名
区域号
总有功发电
总无功发电
cosθg
总有功负荷
总无功负荷
cosθl
总有功损耗
总无功损耗
区域-1
1
248
-4.206
1
100
35
0.944
1.917
-44.282
区域-2
2
71.641
27.046
0.936
215
80
0.937
2.724
-47.878
全网
319.641
22.84
0.997
315
115
0.939
4.641
-92.16
全网母线(发电、负荷)结果报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
18:
52:
21
单位:
kA\kV\MW\Mvar
母线名
电压幅值
电压相角
GEN1-230
235.93133
-2.2168
GEN2-230
235.92696
3.7197
GEN3-230
237.44118
1.9667
STNA-230
228.9951
-3.9888
STNB-230
232.9105
-3.6874
STNC-230
233.653
0.7275
发电1
17.16
0
发电2
18.45
9.28
发电3
14.145
4.6648
全网交流线结果报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
18:
52:
21
单位:
kA\kV\MW\Mvar
I侧母线名
J侧母线名
编号
I侧有功
I侧无功
I侧充电功率
J侧有功
J侧无功
J侧充电功率
GEN1-230
STNA-230
1
40.937
22.893
9.26
40.68
38.687
8.723
GEN2-230
STNC-230
3
76.38
-0.797
7.839
75.905
10.704
7.689
GEN3-230
STNB-230
5
60.817
-18.075
19.077
59.463
13.457
18.356
STNA-230
GEN2-230
2
-84.32
-11.313
15.167
-86.62
8.381
16.099
STNB-230
GEN1-230
6
-30.537
-16.543
8.101
-30.704
-1.03
8.313
STNC-230
GEN3-230
4
-24.095
-24.296
10.785
-24.183
-3.12
11.137
全网两绕组变压器结果报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
18:
52:
21
单位:
kA\kV\MW\Mvar
I侧母线名
J侧母线名
编号
I侧有功
I侧无功
J侧有功
J侧无功
GEN1-230
发电1
7
-71.641
-23.923
-71.641
-27.046
发电2
GEN2-230
8
163
6.654
163
-9.178
发电3
GEN3-230
9
85
-10.86
85
-14.955
2、改用PQ分解法重复计算作业1,查看计算结果,与牛顿法结果做比较
潮流计算摘要信息报表
PSASP(LoadFlow)EPRI,China
计算日期:
2011/06/12时间:
16:
17:
10
作业号:
1
作业描述:
计算方法:
PQDecoupled
基准容量:
100.0000
允许误差:
0.000100
本系统上限
母线:
910000
发电机:
33000
负荷:
36000
交流线:
610000
直流线:
010
两绕组变压器:
37000
三绕组变压器:
02000
移相变压器:
0200
UD模型调用次数:
0200
UP调用个数:
010
结果综述报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
19:
14:
40
单位:
kA\kV\MW\Mvar
区域名
区域号
总有功发电
总无功发电
cosθg
总有功负荷
总无功负荷
cosθl
总有功损耗
总无功损耗
区域-1
1
248
-4.201
1
100
35
0.944
1.916
-44.281
区域-2
2
71.641
27.049
0.936
215
80
0.937
2.724
-47.878
全网
319.641
22.848
0.997
315
115
0.939
4.64
-92.159
全网母线(发电、负荷)结果报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
19:
14:
40
单位:
kA\kV\MW\Mvar
母线名
电压幅值
电压相角
GEN1-230
235.93088
-2.2168
GEN2-230
235.92655
3.7197
GEN3-230
237.44093
1.9667
STNA-230
228.99422
-3.9888
STNB-230
232.90964
-3.6874
STNC-230
233.65245
0.7275
发电1
17.16
0
发电2
18.45
9.28
发电3
14.145
4.6647
全网交流线结果报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
19:
14:
40
单位:
kA\kV\MW\Mvar
I侧母线名
J侧母线名
编号
I侧有功
I侧无功
I侧充电功率
J侧有功
J侧无功
J侧充电功率
GEN1-230
STNA-230
1
40.937
22.895
9.26
40.68
38.689
8.723
GEN2-230
STNC-230
3
76.38
-0.796
7.839
75.905
10.705
7.688
GEN3-230
STNB-230
5
60.816
-18.073
19.077
59.463
13.458
18.356
STNA-230
GEN2-230
2
-84.32
-11.314
15.166
-86.62
8.379
16.099
STNB-230
GEN1-230
6
-30.537
-16.545
8.101
-30.704
-1.032
8.313
STNC-230
GEN3-230
4
-24.095
-24.297
10.785
-24.183
-3.121
11.137
全网两绕组变压器结果报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
19:
14:
40
单位:
kA\kV\MW\Mvar
I侧母线名
J侧母线名
编号
I侧有功
I侧无功
J侧有功
J侧无功
GEN1-230
发电1
7
-71.641
-23.927
-71.641
-27.049
发电2
GEN2-230
8
163
6.657
163
-9.175
发电3
GEN3-230
9
85
-10.858
85
-14.953
PQ分解法与牛顿法结果比较:
将牛顿法的计算结果与PQ分解法的结果进行比较可以发现,两种方法的最终计算结果相差很小,这说明PQ分解法虽然简化了计算过程,但是不会降低计算结果的精度。
其原因在于,PQ分解法是极坐标形式的牛顿—拉夫逊潮流计算的一种简化算法,由于这些简化只涉及修正方程的系数矩阵,并未改变节点功率平衡方程和收敛判据,因而不会降低计算结果的精度。
3、选图示化输出查看结果
图1区域1潮流计算结果
图2区域2潮流计算结果
图3母线GEN1-230潮流计算结果
图4母线GEN2-230潮流计算结果
图5母线GEN3-230潮流计算结果
图6母线STNA-230潮流计算结果
图7母线STNB-230潮流计算结果
图8母线STNC-230潮流计算结果
图9发电1潮流计算结果
图10发电2潮流计算结果
图11发电3潮流计算结果
4、在作业1基础上,点击“数据修改”按钮,修改数据(母线“发电2”PG=1.8)进行潮流计算,通过“图示化输出”查看母线“发电2”。
图12修改后发电2潮流计算结果
5、在作业1基础上,点击“刷新”按钮,再点击“数据修改”按钮,查看“发电2”PG=1.63
6、在作业1基础上,点击“数据修改”按钮,修改数据(母线“发电2”PG=1.8)进行潮流计算。
点击“数据回存”,给定数据组名为“发电2大”。
通过以上两步可以知道:
仅点击“数据修改”按钮,修改数据,然后进行潮流计算,此时数据只参与本次运算,并不改变数据组内的数据,对以后运算也不产生影响。
若要保存修改后的数据,需要在数据修改完后点击“数据回存”,便会生成新的数据组,可以用于以后的运算。
7、浏览“基础数据—发电机及其调节器数据”。
8、将潮流作业1的全部内容复制为作业3。
9、查看潮流作业3的数据。
10、“数据修改”中的“列替换”等功能
在作业3基础上,将光标指向“负荷有功PL”列,点击“列替换”按钮:
“替换范围”选“全部”
“替换为”选“原数值倍数”,倍数为1.1
“替换条件”选“无条件”
点击“替换”按钮,完成列替换后计算潮流,查看计算结果
潮流计算摘要信息报表
PSASP(LoadFlow)EPRI,China
计算日期:
2011/06/12时间:
16:
50:
19
作业号:
3
作业描述:
计算方法:
Newton(PowerEquation)
基准容量:
100.0000
允许误差:
0.000100
本系统上限
母线:
910000
发电机:
33000
负荷:
36000
交流线:
610000
直流线:
010
两绕组变压器:
37000
三绕组变压器:
02000
移相变压器:
0200
UD模型调用次数:
0200
UP调用个数:
010
结果综述报表
作业号:
1计算日期:
2011/06/17时间:
19:
45:
27
单位:
kA\kV\MW\Mvar
区域名
区域号
总有功发电
总无功发电
cosθg
总有功负荷
总无功负荷
cosθl
总有功损耗
总无功损耗
区域-1
1
248
-1