PSD-BPA電力系統(tǒng)分析程序 報告

1、四川大學(xué)電氣信息學(xué)院PSD-BPA電力系統(tǒng)分析程序PSD-BPA電力系統(tǒng)分析程序一、實驗?zāi)康?了解并掌握電力系統(tǒng)計算機(jī)算法的相關(guān)原理。2了解和掌握PSD-BPA電力系統(tǒng)分析程序穩(wěn)態(tài)分析方法（即潮流計算）。3了解并掌握PSD-BPA電力系統(tǒng)分析程序單線圖和地理接線圖的使用。二、實驗背景隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展，電網(wǎng)通過互聯(lián)變得越來越復(fù)雜，同時也使系統(tǒng)穩(wěn)定問題越來越突出。無論是電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計還是運行，對其安全穩(wěn)定進(jìn)行分析都是極其重要的。PSD-BPA軟件包主要由潮流和暫穩(wěn)程序構(gòu)成，具有計算規(guī)模大、計算速度快、數(shù)值穩(wěn)定性好、功能強等特點，已在我國電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度、生產(chǎn)運行

2、及科研部門得到了廣泛應(yīng)用。 本實驗課程基于PSD-BPA平臺，結(jié)合電力系統(tǒng)分析計算機(jī)算法課程，旨在引導(dǎo)學(xué)生將理論知識和實際工程相結(jié)合，掌握電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分析的原理、分析步驟以及結(jié)論分析。清晰認(rèn)知電力系統(tǒng)分析的意義。三、原理和說明1. 程序算法PSD-BPA電力系統(tǒng)分析程序穩(wěn)態(tài)分析主要是潮流計算，軟件中潮流程序的計算方法有P_Q分解法，牛頓_拉夫遜法，改進(jìn)的牛頓拉夫遜算法。采用什么算法以及迭代的最大步數(shù)可以由用戶指定。注：采用P-Q分解法和牛頓拉夫遜法相結(jié)合，以提高潮流計算的收斂性能，程序通常先采用P-Q分解法進(jìn)行初始迭代，然后再轉(zhuǎn)入牛頓拉夫遜法求解潮流。2. 程序主要功能可進(jìn)行交流系統(tǒng)潮流

3、計算，也可進(jìn)行包括雙端和多端直流系統(tǒng)的交直流混合潮流計算。除了潮流計算功能外，該軟件還具有自動電壓控制、聯(lián)絡(luò)線功率控制、系統(tǒng)事故分析（N-1開斷模擬）、網(wǎng)絡(luò)等值、靈敏度分析、節(jié)點PV、QV和PQ曲線、確定系統(tǒng)極限輸送水平、負(fù)荷靜特性模型、靈活多樣的分析報告、詳細(xì)的檢錯功能等功能。3. 輸入、輸出相關(guān)文件*.dat 潮流計算數(shù)據(jù)文件*.bse 潮流計算二進(jìn)制結(jié)果文件（可用于潮流計算的輸入或穩(wěn)定計算）*.pfo 潮流計算結(jié)果文件*.map 供單線圖格式潮流圖及地理接線圖格式潮流圖程序使用的二進(jìn)制結(jié)果文件*.pff，*.pfd 中間文件（正常計算結(jié)束后將自動刪除。不正常時，將留在硬盤上，可隨時刪除）

4、pwrflo.dis 儲存一個潮流作業(yè)計算時屏幕顯示的信息。pfcard.def 定義潮流程序卡片格式文件，用戶可更改及調(diào)整該文件。該文件安裝時放在與潮流程序相同的目錄中。打開TextEdit應(yīng)用程序時先讀入該文件。4. 程序常用控制語句常用的控制語句主要包括：(1) 指定潮流文件開始的一級控制語句“(POWERFLOW, CASEID=方式名, PROJECT=工程名)”(2) 指定計算方法和最大迭代次數(shù)的控制語句“/SOL_ITER, DECOUPLED=PQ法次數(shù), NEWTON=牛拉法次數(shù)”；(3) 指定計算結(jié)果輸出的控制語句“/P_OUTPUT_LIST, ”；(4) 指定計算結(jié)果輸

5、出順序的控制語句“/RPT_SORT= ”；(5) 指定計算結(jié)果分析列表的控制語句“/P_ANALYSIS, LEVEL= ？”；(6) 指定潮流結(jié)果二進(jìn)制文件名的控制語句“/NEW_BASE, FILE = 文件名”；(7) 指定潮流圖和地理接線圖使用的結(jié)果文件控制語句“/PF_MAP，F(xiàn)ILE=文件名”；(8) 指定網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的控制語句“/NETWORK_DATA”；(9) 指定潮流數(shù)據(jù)文件結(jié)束的控制語句“(END)”；5. 程序常用卡片BPA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以卡片形式輸入，數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格按規(guī)定的格式錄入，否則軟件無法識別。潮流計算中，常用的卡片有B卡：節(jié)點參數(shù)、L/E卡：線路參數(shù)、T/R卡：變壓器

6、參數(shù)。交流數(shù)據(jù)節(jié)點通常填寫B(tài)卡，可以表示發(fā)電機(jī)端點、線路連接點、變壓器端點、負(fù)荷節(jié)點等，其中可以填寫值包括負(fù)荷、發(fā)電機(jī)有功無功出力、無功補償、電壓值等變量；可選的節(jié)點類型：PQ節(jié)點、PV節(jié)點、V節(jié)點；根據(jù)不同的節(jié)點填寫不同的節(jié)點類型和數(shù)據(jù)，必須填寫類型、節(jié)點名、基準(zhǔn)電壓。圖1 B卡節(jié)點數(shù)據(jù)卡格式對稱線路卡一般填寫L卡，該卡用于模擬對稱的型支路。圖2 L卡對稱線路數(shù)據(jù)卡變壓器支路通常填寫T、TP卡，本卡模擬的是兩繞組變壓器和移相器。三繞組變壓器先按常規(guī)方法化為三臺兩繞組變壓器后再用此卡模擬。變壓器和移相器抽頭可以是固定的，也可以是可調(diào)的。如為可調(diào)的，則要附加填寫R卡。圖3 T變壓器數(shù)據(jù)卡注：不同

7、卡片規(guī)定的格式中，各字段所代表的意義具體見PSD-BPA潮流程序說明書6. 計算結(jié)果介紹（PFO文件）潮流計算結(jié)果文件內(nèi)容主要分下述幾個方面：1） 程序控制語句列表。2） 輸入、輸出文件及輸出的內(nèi)容列表。3） 錯誤信息。如為致命性錯誤，則中斷計算。4） 誤差控制參數(shù)列表。5） 迭代過程。6） 計算結(jié)果輸出：詳細(xì)計算結(jié)果列表：按節(jié)點、與該節(jié)點相聯(lián)接支路順序，并根據(jù)用戶的要求（通過控制語句控制）可按照字母、分區(qū)或區(qū)域排序輸出潮流計算結(jié)果。分析報告列表：并根據(jù)用戶的要求（通過控制語句控制），輸出各種潮流分析報告。7） 錯誤信息統(tǒng)計。7、潮流計算的原理： 1. 潮流計算的基本模型1.1潮流方程電力系統(tǒng)

8、是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路及負(fù)荷等組成，其中發(fā)電機(jī)及負(fù)荷是非線性元件，但在進(jìn)行潮流計算時，一般可以用接在相應(yīng)節(jié)點上的一個電流注入量來代表。因此潮流計算所用的電力網(wǎng)絡(luò)系由變壓器、輸電線路、電容器、電抗器等靜止線性元件所構(gòu)成，并用集中參數(shù)表示的串聯(lián)或并聯(lián)等值支路來模擬。結(jié)合電力系統(tǒng)的特點，對這樣的線性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，普通采用的是節(jié)點法，節(jié)點電壓與節(jié)點電流之間的關(guān)系I=YV（11）1.2潮流方程的討論和節(jié)點類型的劃分對于電力系統(tǒng)中的每個節(jié)點，要確定其運行狀態(tài)，需要由四個變量：有功注入注入有功 P、無功注入Q、電壓幅值U及電壓相角q。對于有n個獨立節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，其潮流方程有n 2個，變量數(shù)為n4個。根據(jù)

9、電力系統(tǒng)的實際運行情況，一般每個節(jié)點4個變量中總有兩個是已知的，兩個是未知的。按各個節(jié)點所已經(jīng)變量的不同，可把節(jié)點分成三種類型。(1) PQ節(jié)點。這類節(jié)點已知節(jié)點注入有功功率iP、無功功率iQ，待求的未知量是節(jié)點電壓值iU及相位角iq，所以稱這類節(jié)點為PQ節(jié)點。一般電力系統(tǒng)中沒有發(fā)電設(shè)備的變電所母線、發(fā)固定功率的發(fā)電廠母線可作為PQ節(jié)點，這類節(jié)點在電力系統(tǒng)中占大部分。(2) PV節(jié)點。這類節(jié)點已經(jīng)節(jié)點注入有功功率iP和電壓值iU，待求的未知量是節(jié)點注入無功功率iQ及相位角iq，所以稱這類節(jié)點為PV節(jié)點。這類節(jié)點一般為有一定無功功率儲備的發(fā)電廠母線和有一定無功功率電源的變電所母線，這類節(jié)點在電力

10、系統(tǒng)中位數(shù)不多，甚至可有可無。(3)平衡節(jié)點。潮流計算時，一般只設(shè)一個平衡節(jié)點，全網(wǎng)的功率由平衡節(jié)點作為平衡機(jī)來平衡。平衡節(jié)點電壓的幅值sU及相位角sq是已知的，如果給定0.1=sU、0.1=sq，待求的則是注入功率Ps、Qs。2. 潮流計算的數(shù)值解法潮流計算問題最基本的方程式，是一個以節(jié)點電壓節(jié)點電壓U &為變量的非線性代數(shù)方程組。由此可見，采用節(jié)點功率作為節(jié)點注入量式造成方程組成非線性的根本原因。由于方程組為非線性，因此必須采用數(shù)值計算方法、通過迭代來求解。而根據(jù)計算中對這個方程組的不同應(yīng)用和處理，就形成了不同的潮流算法。牛頓拉夫遜法是目前求解非線性方程最好的一種方法。這種方法的特

11、點就是把對非線性方程的求解過程變成反復(fù)對相應(yīng)的線性方程求解的過程，通常稱為逐次線性化過程，就是牛頓拉夫遜法的核心?？焖俜纸夥ㄊ前压?jié)點功率表示為電壓向量的極坐標(biāo)方程式，以有功功率誤差作為修正電壓向量角度的依據(jù)，以無功功率誤差作為修正電壓幅值的依據(jù)，把有功功率和無功功率的迭代分開來進(jìn)行。快速分解法根據(jù)電力系統(tǒng)實際運行狀態(tài)的物理特點，對牛頓-拉夫遜法潮流計算的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行合理的簡化。實驗1節(jié)點參數(shù)、線路參數(shù)及變壓器參數(shù)分別見表1表3。表1 IEEE 9節(jié)點算例節(jié)點參數(shù)表2 IEEE 9節(jié)點算例線路參數(shù)表3 IEEE 9節(jié)點算例變壓器參數(shù)注：表1-表3中功率基準(zhǔn)值為100MVA；電阻、電感值為標(biāo)幺值。

12、程序如下：(POWERFLOW,CASEID=IEEE9,PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM) /SOL_ITER,DECOUPLED=2,NEWTON=15,OPITM=0 ./P_INPUT_LIST,ZONES=ALL /P_OUTPUT_LIST,ZONES=ALL/RPT_SORT=ZONE/NEW_BASE,FILE=IEEE90.BSE /PF_MAP,FILE = IEEE90.MAP /NETWORK_DATABS GEN1 16.5 999. 999. 1.04 B GEN1 230.BE GEN2 18.0 163.0999 1.02 B GEN2

13、 230 BE GEN3 13.8 85.0 999 1.02 B GEN3 230 B STATIONA230 125.050.0 B STATIONB230 90.0 30.0 B STATIONC230 100.035.0 .L-Transmission Line-L GEN1 230 STATIONA230 0.01000.0850 0.0440 L GEN1 230 STATIONB230 0.01700.0920 0.0395 L STATIONA230 GEN2 230 0.03200.161 0.0765 L STATIONB230 GEN3 230 0.03900.17 0.

14、0895 L GEN2 230 STATIONC230 0.00850.0720 0.0372 L STATIONC230 GEN3 230 0.01190.1008 0.0522 .T-Transformer-T GEN1 16.5 GEN1 230 0.0576 16.5 230.T GEN2 18.0 GEN2 230 0.0625 18.0 230.T GEN3 13.8 GEN3 230 0.0586 13.8 230.(END)試驗結(jié)果為：計算結(jié)果是收斂的由此建立的系統(tǒng)單線圖為：心得體會：以后學(xué)習(xí)中，不僅要知道怎么做，還必須親手去經(jīng)歷過，否則，誰也不知道會出現(xiàn)什么樣的攔路虎。本次試

15、驗，我學(xué)會了BPA的簡單使用，能用它進(jìn)行簡單的潮流計算了，為我以后走上工作崗位打下了很好的基礎(chǔ)。實驗2（課后作業(yè)2-5）節(jié)點參數(shù)、線路參數(shù)及變壓器參數(shù)分別見表4表6 表4.節(jié)點參數(shù)節(jié)點名電壓基準(zhǔn)節(jié)點類型有功負(fù)荷無功負(fù)荷有功輸出無功輸出負(fù)荷11.0PQ0.320.2負(fù)荷21.0PQ0.560.16發(fā)電機(jī)31.0PV(V=1.10)0.5發(fā)電機(jī)41.0V(V=1.05)表5.線路參數(shù)首端節(jié)點名電壓基準(zhǔn)末端節(jié)點名電壓基準(zhǔn)RXB/2發(fā)電機(jī)41.0負(fù)荷11.00.120.510.019發(fā)電機(jī)41.0負(fù)荷21.00.080.400.014負(fù)荷11.0負(fù)荷21.00.110.400.015表6.變壓器參數(shù)首

16、端節(jié)點名電壓基準(zhǔn)末端節(jié)點名電壓基準(zhǔn)RX變比發(fā)電機(jī)31.0負(fù)荷11.00.070.351.1程序如下：(POWERFLOW,CASEID=IEEE9,PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM)/SOL_ITER,DECOUPLED=2,NEWTON=15,OPITM=0./P_INPUT_LIST,ZONES=ALL/P_OUTPUT_LIST,ZONES=ALL/RPT_SORT=ZONE/NEW_BASE,FILE=IEEE90.BSE/PF_MAP,FILE = IEEE90.MAP/NETWORK_DATAB 負(fù)荷1 1.0 0.32 0.2 B 負(fù)荷2 1.0 0.56 0.16 BE 發(fā)電機(jī)3 1.0 999 0.5 999 1.10 BS 發(fā)電機(jī)4 1.0 999 999 1.050 .L-transmission lines-L 發(fā)電機(jī)4 1.0 負(fù)荷1 1.0 0.12 0.51 0.019 L 發(fā)電