武大电气《电力系统分析综合实验》度PSASP实验报告.docx
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武大电气《电力系统分析综合实验》度PSASP实验报告
电气工程与自动化学院
《电力系统分析综合实验》
2019年度PSASP实验报告
学号：
姓名：
班级：
1、阐述基于PSASP的电力系统分析综合实验的目的。
实验目的：
掌握用PSASP进行电力系统潮流计算，短路计算，暂态稳定计算。
（1）潮流计算可以为短路计算和暂态稳定计算提供初始状态，是电力系统计算中的基本计算，要求掌握软件的操作步骤，并对比分析牛顿拉夫逊法和PQ分解法的区别，在实验过程中体会PQ分解法相比牛顿拉夫逊法的特点。
（2）短路计算的目的要求根据数据结合对称分量法加深对于短路计算的理论知识的理解。
（3）暂态稳定计算里最关键的是故障极限切除时间的确定，加深对复杂电力系统暂态的判定的认识。
2、简要阐述本实验课程的主要实验任务
（1）掌握用PSASP对电力系统进行建模。
（2）潮流计算，包括对常规方式和规划方式的电力系统进行潮流计算。
（3）短路计算，基于潮流作业1和2等5个单相接地短路、AB两相短路、复杂故障短路计算等短路计算并分析结果。
（4）暂态计算，基于潮流作业1和2的瞬时故障进行暂态稳定计算并分析结果。
3、实验方案原理图介绍。
图1（a）常规方式（b）规划方式
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：
4、计算分析用建模数据的整理
表1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
10.00000
30.00000
发电2
18.0000
1
19.8000
16.2000
10.00000
30.00000
发电3
13.8000
1
15.1800
12.4200
10.00000
30.00000
发电4
16.5000
2
18.1500
14.8500
10.00000
30.00000
GEN1-230
230.0000
2
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
GEN2-230
230.0000
1
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
GEN3-230
230.0000
1
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
STNA-230
230.0000
2
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
STNB-230
230.0000
2
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
STNC-230
230.0000
1
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
GEN4-230
230.0000
2
242.0000
227.0000
0.00000
0.00000
表2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
GEN4-230
6
I侧
标么
0.017
0.092
0.079
0.0
0.276
0.0
表3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
常规
发电4
GEN4-230
10
三角形/星形接地
标么
0.000
0.04500
0.000
0.04500
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
16.5
230.0
1.25
9
253.00
207.00
表3发电机用于潮流计算数据
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
常规
发电4
PV
标么
100.0
0.4
0.15
1.025
0.0
0.0
0.0
0.0
续上表（发电机用于暂态稳定计算数据）
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
表5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
5、按照下列作业要求，完成计算分析实验作业。
（1）基于实验二的潮流计算，对牛顿法和PQ法的原理做比较性的说明。
表6常规方式下PQ法和NR法的潮流计算摘要信息报表
PSASP（LoadFlow）EPRI,China
PSASP（LoadFlow）EPRI,China
计算日期：
2019/04/22时间：
12:
26:
29
计算日期：
2019/04/12时间：
12:
38:
12
作业号：
1
作业号：
2
作业描述：
5-
（1）-PQ分解法,误差0.0001迭代上限50
作业描述：
5-
（1）-NR法,误差0.0001迭代上限50
计算方法：
PQDecoupled
计算方法：
Newton（PowerEquation）
基准容量：
100.0000（MW）
基准容量：
100.0000（MW）
允许误差：
0.000100
允许误差：
0.000100
表7常规方式下PQ法和NR法的全网母线（发电、负荷）结果报表
PQ分解法
NR法
母线名
电压幅值
电压相角
母线名
电压幅值
电压相角
GEN1-230
235.93088
-2.2168
GEN1-230
235.93133
-2.2168
GEN2-230
235.92655
3.7197
GEN2-230
235.92696
3.7197
GEN3-230
237.44093
1.9667
GEN3-230
237.44118
1.9667
STNA-230
228.99422
-3.9888
STNA-230
228.9951
-3.9888
STNB-230
232.90964
-3.6874
STNB-230
232.9105
-3.6874
STNC-230
233.65245
0.7275
STNC-230
233.653
0.7275
发电1
17.16
0
发电1
17.16
0
发电2
18.45
9.28
发电2
18.45
9.28
发电3
14.145
4.6647
发电3
14.145
4.6648
牛顿拉夫逊法每次都对电压幅值和相位进行修正，且每次计算MAX（DVR,DVI）,判断是否小于允许误差0.0001，满足条件时停止迭代。
PQ分解法利用交流高压输电网中输电线路电抗远大于电阻的特点，对于牛顿拉夫逊法修正方程式的系数矩阵进行简化，节点的有功功率不平衡量只用于修正电压的相位，节点的无功功率不平衡量只用于修正电压的幅值，单次迭代计算量小，两个步骤分别轮流迭代，分别计算MAX（DP）,MAX（DQ），最终保证两者都小于允许误差0.0001。
由表6和表7的实验结果可知，牛顿拉夫逊法迭代次数少于PQ分解法，由于本实验网络复杂度不高，两个算法的计算时间都极短，无法比较计算速度。
常规方式下，PQ分解法的母线电压幅值，支路无功功率和牛顿拉夫逊法的结果相比存在较大偏差，母线电压相角，支路有功功率几乎不存在差别，原因在于停止迭代时PQ分解法的MAX（DQ）=0.000033，MAX（DP）=0.000003，MAX（DQ）大于MAX（DP
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