利用PSASP进行潮流计算.docx

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利用PSASP进行潮流计算

1设计目的1

2关于PSASP.1

2.1软件简介1

2.2PSASP软件的体系结构1

3关于牛顿一拉夫逊算法2

3.1牛顿一拉夫逊算法简介2

3.2牛顿一拉夫逊法计算潮流4

4九节点电力系统的单线图及元件数据5

4.1单线图5

4.2元件数据6

5潮流计算结果9

6结论13

7参考文献13

1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•（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PSASP

2.1软件简介

PSASP是电力系统分析综合程序（PowerSystemAnalysisSoftwarePackage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。

2.2PSASP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PSASF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PSASF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。

PSASF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关于牛顿一拉夫逊算法

3.1牛顿一拉夫逊算法简介

牛顿一拉夫逊法（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。

牛顿一拉夫逊法早在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

f1X1,X2,

f2X1,X2,

（3-1）

nX1,X2,

设其的初值

X1X,

，它与真解的误差为

X1，

X2，…，Xn，则式3-1

可写成

（0）

f1X1

（0）

X2,,

（0）

f2X1

（0）

*2（3-2）

X2,,

（0）

fnX1

（0）

X2,,

再将上式2-1用泰勒级数展开可得

1X10，X20,...,Xn0

X2...

00XX0

X1，X2，...，Xn

X2...

（3-3）

fnX10,X20，…,Xn0

取第一式为例

（0）

f1X1

（0）

X1,X2

X2,

（0）

X,X2

（0）

X1——

（0）

、‘f1

入2

（3-4）

式中：

，f1

0X2

分别表示以

1则是一包含

X1，X2

代入这些偏导数表示

式时计算所得,

的高次方与f的高阶偏导数乘积的函

数。

如近似解X（0）与精确解相差不大，则Xi的高次方可略去，从而

1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

（0）（0）（0）

目1f1X1，X2，，Xn

（0）（0）（0）

y2f2X1，X2，，Xn

丄

X10

丄

X20

丄

Xn。

（0）（0）nX1，X2，

（0）

或者简写为

X10

X20

Xn0

（3-5）

0X2

（3-6）

式中：

J称为函数fj的雅可比矩阵；x为由Xi组成的列向量；f则称不平衡量的

列向量。

将X（0）代入，可得f、J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X（0），从而求得经第一次迭代后Xi的新值xX（0）X（0）。

再将求得的x

（1）代入,

又可求得f、J中各元素的新值，从而解得X

（1）以及X

（2）X

（1）X

（1）。

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牛顿一拉夫逊法计算潮流

形成了雅可比矩阵后并建立了修正方程式，运用牛顿一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，但牛顿一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Yb；

（0）r（0）

2、设各节点电压的初值e，fi；

3、将各节点电压初始值代入式（2—9）中，求修正方程式中的不平衡量p（0）,Q：

0）和

u（°）

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

（0）

i；

（3-7）

（3-8）

6、计算各节点电压的新值，即修正后的值

（0）（0）（°）（°）

eee；fififi；

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

SsUsYisUiPsjQs

线路功率为

s「

jUilij

Pij

jQj

（3-9）

Sji

Ujlji

Pji

jQj

（3-10）

从而，线路上损耗的功率为

Sij

SijSji

PjjQj

（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,

_ccr?

□l33+lOia

02?

1.JMjO56/cO.£2+jDDS

1（M5

4tbiro

图4-1

4.2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

J侧连

单位

接方式

BASIC

T2w_1

发电2

GEN2-230

0.0625

BASIC

T2w_2

发电3

GEN3-230

0.0586

BASIC

T2w_3

发电1

GEN1-230

0.0576

BASIC

T2w_4

发电2

GEN2-230

0.0625

BASIC

T2w_5

发电2

GEN2-230

0.0625

ViO（kV）

最高档

位2

最低档

位2

主抽头

档位2

Vjstep

VjO（kV）

Vjpos

零序连

接方式

物理参

数组号

2.5

230

####

99999

13.8

2.5

####

99999

16.5

1.25

230

####

99999

2.5

230

####

99999

2.5

230

####

99999

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

电压幅值

Sn（MVA）

Pn（MW）

Xd'

Xd”

BASIC

Gen_1

发电2

-1

1.63

1.025

100

172.8

BASIC

Gen2

发电3

-1

0.85

1.025

100

115.2

BASIC

Gen3

发电1

1.04

100

222.75

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

电压幅

值

BASIC

Load_1

STNC-230

302

1.05

0.4

BASIC

Load2

STNA-230

300

1.15

0.55

BASIC

Load3

STNB-230

301

0.95

0.25

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

侧开关状态

单

位

B1/2

所属区域

BASIC

AC1

GEN2-230

STNC-230

0.0085

0.072

0.0745

99999

BASIC

AC2

STNC-230

GEN3-230

0.0119

0.1008

0.1045

99999

BASIC

AC3

STNA-230

GEN2-230

0.032

0.161

0.153

99999

BASIC

AC4

GEN3-230

STNB-230

0.039

0.17

0.179

99999

BASIC

AC5

GEN1-230

STNA-230

0.01

0.085

0.088

99999

BASIC

AC6

STNB-230

GEN1-230

0.017

0.092

0.079

99999

BASIC

AC7

STNA-230

GEN2-230

0.032

0.161

0.153

99999

BASIC

AC8

GEN1-230

STNA-230

0.01

0.085

0.088

99999

BASIC

AC9

GEN2-230

STNC-230

0.0085

0.072

0.0745

99999

BASIC

AC10

STNB-230

GEN1-230

0.017

0.092

0.079

99999

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2

19.8

16.2

GEN2-230

发电2

230

STNC-230

发电2

230

GEN3-230

发电3

230

发电3

13.8

15.18

12.42

STNA-230

发电1

230

STNB-230

发电1

230

GEN1-230

发电1

230

发电1

16.5

18.15

14.85

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

GEN2-230

230

发电2

STNC-230

230

发电2

GEN3-230

230

发电3

13.8

发电3

STNA-230

230

发电1

STNB-230

230

发电1

GEN1-230

230

发电1

16.5

发电1

5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（LoadFlow）EPRIChina

潮流计算日期：

2015/06/17时间：

21:

57:

作业名：

作业1

作业描述：

计算方法：

Newton（PowerEquation）（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：

5000

发电机：

1500

负荷：

3000

交流线：

6000

直流线：

两绕组变压器：

6000

三绕组变压器：

2000

UD模型调用次数：

200

UP调用个数：

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:

单位：

p.u.

厂站

总有功发电

总无功发电

cos0g

总有功负荷

总无功负荷

cos0

总有功损耗

总无功损耗

发电

0.698

-0.078

0.994

2.1

0.8

0.934

0.014

0.026

发电

1.63

-0.487

0.958

1.05

0.4

0.934

0.003

0.058

0.85

-0.269

0.953

0.01

发电

0.044

表5-3物理母线

作业名：

作业_1计算日期：

2015/06/17时间：

21:

57:

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

GEN2-230

1.03546:

1.3771

STNC-230

1.03015

-0.0079

发电2

1.02503

3.2117

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

GEN3-230

1.04156「

1.7067

发电3

1.02504

4.3825

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

GEN1-230

1.04503

-2.1197

STNA-230

1.03432

-2.6389

STNB-230

1.04045

-3.1745

发电1

1.04

表5-4发电机

作业名：

作业1计算日期：

2015/06/17时间：

21:

57:

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2

1.63

-0.4872

0.95812

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

Gen2

发电3

0.85

-0.2691

0.95336

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

Gen3

发电1

0.6979

-0.078

0.99381

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:

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

Load1

STNC-230

1.05

0.4

0.93449

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

Load2

STNA-230

1.15

0.55

0.90213

Load3

STNB-230

0.95

0.25

0.96707

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:

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_1

GEN2-230

STNC-230

1.03546

0.3625

-0.042

1.03015

0.3615

0.108

AC_2

STNC-230

GEN3-230

1.03015

-0.3271

-0.1841

1.04156

-0.3284

0.0295

AC_9

GEN2-230

STNC-230

1.03546

0.3625

-0.042

1.03015

0.3615

0.108

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_10

STNB-230

GEN1-230

1.04045

-0.2193

-0.0948

1.04503

-0.22

0.0729

AC_5

GEN1-230

STNA-230

1.04503

0.129

0.021

1.03432

0.1287

0.2089

AC6

STNB-230

GEN1-230

1.04045

-0.2193

-0.0948

1.04503

-0.22

0.0729

AC8

GEN1-230

STNA-230

1.04503

0.129

0.021

1.03432

0.1287

0.2089

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

AC3

STNA-230

GEN2-230

1.03432

-0.4465

-0.066

1.03546

-0.4527

0.2303

AC4

GEN3-230

STNB-230

1.04156

0.5218

-0.284

1.04045

0.5117

0.06

AC7

STNA-230

GEN2-230

1.03432

-0.4465

-0.066

1.03546

-0.4527

0.2303

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:

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

T2w1

发电2

GEN2-230

0.5437

-0.1624

0.5437

-0.1816

T2w4

发电2

GEN2-230

0.5437

-0.1624

0.5437

-0.1816

T2w5

发电2

GEN2-230

0.5437

-0.1624

0.5437

-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

T2w2

发电3

GEN3-230

0.8506

-0.2691

0.8506

-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

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