利用PSASP进行潮流计算.docx

1、利用PSASP进行潮流计算1设计目的 12 关于 PSASP. 12.1软件简介 12.2PSASP软件的体系结构 13关于牛顿一拉夫逊算法 23.1牛顿一拉夫逊算法简介 23.2牛顿一拉夫逊法计算潮流 44九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 96结论 137参考文献 131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PSASP

2、7(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。2.2PSASP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

3、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

4、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f 1 X1,X2,f 2 X1,X2,Xn,Xn*y2(3-1)fn X1,X2,Xny设其的初值0 0X1 X ,0,Xn，它与真解的误差为X1，X2，Xn，则式 3-1可写成(0)f 1 X1(0)(0)%X1,X2X2,XnXn(0)f 2 X1(0)(0)*2 (3-2)X1,X2X2,XnXn(0)f n X1(0)(0)ynX1,X2X2,XnXn再将上式2-1用泰勒级数

5、展开可得1 X1 0，X20 ,., Xn0f1X1f1X2 .f 1X10X20XnXn0y10 0 XX 0X1 ，X2 ，.，Xnf1X1f1X2 .f 1X10X20XnXn02(3-3)y2fn X10,X20，,Xn0取第一式为例(0)f 1 X1(0)X1,X2X2,(0)(0)X ,X2(0),XnX1X1 X2X2XnXnyn(0),XnX1X10f1、 f1X2入20XnXn1Xn0(3-4)式中：f1，f1f1X10 X20Xny1分别表示以01则是一包含0 0X1，X2Xn0代入这些偏导数表示式时计算所得,Xn的高次方与f的高阶偏导数乘积的函1数。如近似解X(0)与精确

6、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 1 f 1 X1 ，X2， ，Xn(0) (0) (0)y2 f 2 X1 ，X2， ，Xn丄X1 0丄X2 0丄Xn。yn(0) (0) n X1 ，X2，(0)Xn或者简写为f 2X1 0f 2X2 0f 2Xn 0X1X2(3-5)fnfnfnX10 X20Xn0Xn(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

7、得 X(0)，从而求得经第一次迭代后 Xi的新值x X(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

8、)2、 设各节点电压的初值 e ， f i ；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 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)e(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) () ()e e e ； f i f i f i ；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 ? nSs U s YisUi Ps jQsi 1线路功率为s?j UilijPijjQj（3-9）

9、Sji?U jl jiPjij Qj（3-10）从而，线路上损耗的功率为SijSij SjiPj j Qj（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?iil 33+lO ia0 2?1. JMjO 56/ c O.2+jD DS1（M54tbi ro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J侧连单位X1GmBmTk接方式接方式BASICT2w_11发电2GEN2-2308DYG10.0625001BASICT2w_21

10、发电3GEN3-2309DYG10.0586001BASICT2w_31发电1GEN1-2307DYG10.0576001BASICT2w_41发电2GEN2-23010DYG10.0625001BASICT2w_51发电2GEN2-2300DYG10.0625001ViO(kV)最高档位2最低档位2主抽头档位2VjstepVjO(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

11、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(M VA)Pn (MW)XdXd”X2TjBASICGen_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 3

12、1STNB-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-23

13、051110.0390.170.17999999999991BASICAC 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-230111110.00850.0720.07

14、4599999999991BASICAC 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21

15、18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

16、 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cos 0 g总有功负 荷总无功负 荷cos 0l总有功损 耗总无功损 耗发电10.698-0.0780.9942.10.80.9340.0140.026发电21.63-0.4870.9

17、581.050.40.9340.0030.0580.85-0.2690.9530000.01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：21:57:50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GEN2-2301.03546 :1.3771STNC-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GEN3-2301.04156 1.7067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

18、.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1V00.6979-0.0780.993

19、81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

20、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-230GEN1-2301.04045-0.2193-0.09481.04503-0.2

21、20.0729AC_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

22、-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