基于psasp的電網(wǎng)潮流計算及靜態(tài)安全數(shù)值仿真分析

基于psasp的電網(wǎng)潮流計算及靜態(tài)安全數(shù)值仿真分析

0各0.2行狀態(tài)電氣系統(tǒng)趨勢計算是分析電氣系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的最基本電氣計算方法。能夠根據(jù)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),確定整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),例如各母線上的電壓(幅值及相角)、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。電力系統(tǒng)潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎(chǔ)。在研究電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案時,都需要進(jìn)行潮流計算以比較電力系統(tǒng)運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性對于電力系統(tǒng)而言,電網(wǎng)潮流的合理分布決定著系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓水平,并且對電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和供電的經(jīng)濟(jì)性有直接的影響1基于psasp的電網(wǎng)潮流分析電力系統(tǒng)分析綜合程序(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage)簡稱PSASP,是一套電力系統(tǒng)分析程序,擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán),資源共享,開放和高度集成的大型軟件包。其結(jié)構(gòu)分為三層:第一層為公用數(shù)據(jù)和摸型的的資源庫,第二層為基于資源庫的應(yīng)用程序包,第三層為計算結(jié)果庫和分析工具。能夠?qū)崿F(xiàn)潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定、短路電流、網(wǎng)損分析、電壓穩(wěn)定、靜態(tài)安全分析等多種功能1.1用戶跨線運(yùn)行控制PSASP潮流計算的主要功能和特點(diǎn)可概括為以下幾個方面:(1)強(qiáng)大的計算功能。(3)程序中提供了下列控制調(diào)節(jié)功能:用某一母線的電壓或無功功率去控制同一母線或另一母線的電壓值;用某一母線的電壓或無功功率去控制某一線路的無功功率;用注入某一母線的有功功率去控制某一線路的有功功率;用某一線路的電抗(j(4)通過用戶自定義建模方法,用戶可建立各種模型實(shí)現(xiàn)多種功能:系統(tǒng)調(diào)度自動化中自動發(fā)電控制(AGC);聯(lián)絡(luò)線(一條或多條)功率控制;可控硅控制的靜止補(bǔ)償器、自動投切的電容器和電抗器;可控硅控制的移相器、可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器等電力電子控制設(shè)備及其它靈活交流輸電系統(tǒng)(FACTS)元件的模擬;各種負(fù)荷特性的模擬。1.2psasp動態(tài)計算方法由于潮流計算是否收斂,不僅與被計算的系統(tǒng)有關(guān),而且和所選用的計算方法也緊密相關(guān)。因此PSASP潮流計算程序提供了下列方法供用戶選擇。(1)簡化正方程系數(shù)矩陣該方法基于牛頓法原理,再根據(jù)電力系統(tǒng)線路參數(shù)R/X比通常很小的情況,對求解修正量的修正方程系數(shù)矩陣加以簡化,使其變?yōu)槌?shù)陣(即所謂的等斜率),且P、Q迭代解耦。這樣可減少每次迭代的計算時間,提高計算速度,又不影響最終結(jié)果,因此是通常選用的一種方法。但在低電壓配電網(wǎng)中,當(dāng)線路R/X比值很大時,可能出現(xiàn)不收斂情況,此時應(yīng)考慮更換其它方法。(2)牛頓法功率公式該方法的數(shù)學(xué)模型是基于節(jié)點(diǎn)功率平衡方程式,再應(yīng)用牛頓法形成修正方程,求每次迭代的修正量。該方法通常收斂性很好。(3)快速生成正量法該方法首先將潮流計算求解非線性方程組的問題化為無約束的非線性規(guī)劃問題。在求解時把用牛頓法所求的修正量作為搜索方向,再根據(jù)所求出最佳步長加以修正。該方法屬非線性規(guī)劃原理,原則上能求出其解(若存在)或斷定問題無解,但由于數(shù)值計算的因素比較復(fù)雜,實(shí)際應(yīng)用時并非完全理想化。通常在迭代過程發(fā)生振蕩的情況,若最佳乘子μ逼近于0,說明問題無解;若最佳乘子保持在1附近則要考慮其它的因素。(4)牛頓法電壓公式該方法與牛頓法(功率式)的區(qū)別是其數(shù)學(xué)模型基于節(jié)點(diǎn)電流平衡方程式。該方法通常收斂性很好。(5)pq分解轉(zhuǎn)牛頓法牛頓法迭代的特點(diǎn)是要求初值較好,且在迭代接近真解時,收斂速度非?？?為此設(shè)計了PQ分解轉(zhuǎn)牛頓法。該方法是先用PQ分解法,當(dāng)?shù)_(dá)到一定精度時,轉(zhuǎn)牛頓法,使牛頓法能獲得較好的初值,這樣可改善其收斂性,加快計算速度。2京變和石變同系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)圖如圖1所示。220kV春變-老廠-新廠系統(tǒng)中,正常運(yùn)行方式為:老廠通過東線帶京變負(fù)荷,石線開關(guān)熱備用,京變通過35kV京線代渤變負(fù)荷,渤線熱備用;春變通過110kV春線帶寧變負(fù)荷,通過110kV溫線帶升變負(fù)荷;升變、寧變通過110kV寧線進(jìn)行聯(lián)絡(luò);石變負(fù)荷通過升變110kV紅線進(jìn)行代送,石變110kV石線充電至京變熱備用;石變35kV渤線充電至渤變熱備用,石巖電廠通過110kV石變同系統(tǒng)并網(wǎng)。系統(tǒng)參數(shù)如圖2。2013年11月,在該地區(qū)建成石巖電廠,裝機(jī)容量30MW。下面討論石巖電廠在夏季大負(fù)荷時,電網(wǎng)在何種運(yùn)行方式下最經(jīng)濟(jì),節(jié)點(diǎn)電壓偏差最小,損耗最低。2.1京變第1、#2主變分接頭選取結(jié)果京變帶35kV渤變負(fù)荷,在夏季最大負(fù)荷情況下,根據(jù)潮流計算分析,京變110kV、渤變35kV電壓不合格,如圖3所示。根據(jù)計算結(jié)果,將老廠主變分接頭調(diào)整至13位置,將京變#1、#2主變分接頭從5位置調(diào)到9位置時,京變110kV、渤變35kV電壓在合格范圍之內(nèi),如圖4所示。但石巖電廠發(fā)電負(fù)荷通過石變-升變-寧變-春變與系統(tǒng)并網(wǎng),經(jīng)過線路較多,功率損耗比較多,因此,該運(yùn)行方式不適合。2.2京變帶石變負(fù)荷的代送當(dāng)石變由京變代送時,在夏季最大負(fù)荷、石巖電廠滿發(fā)情況下,根據(jù)潮流計算結(jié)果,無法在夏季最大負(fù)荷情況下代送,根據(jù)計算結(jié)果,將渤變負(fù)荷壓到(0.1+j0.08)MW時,京變可對石變負(fù)荷進(jìn)行代送,但35kV電壓較低,如圖5所示,應(yīng)調(diào)整京變主變分接頭。因石變負(fù)荷較小,石巖電廠發(fā)電負(fù)荷必須通過石變-京變110kV線路-京變主變向渤變供電,經(jīng)過線路較多,線路有功損耗較大,此方式不合適。2.3渤變壓力過低,石變主變接收點(diǎn)過春變帶石變,老廠帶京變,當(dāng)渤變負(fù)荷由石變代送時,在夏季最大負(fù)荷情況下,根據(jù)潮流計算結(jié)果,石變、升變、寧變110kV電壓過低,根據(jù)計算,需將渤變負(fù)荷壓至(0.18+j0.8)MW,且石變#1、#2主變分接頭調(diào)整至13位置時,春變、主變分接頭調(diào)整至12位置,石變、升變、寧變110kV,渤變35kV電壓在合格范圍內(nèi)(需石巖電廠多發(fā)無功),如圖6所示。要保證各變電所電壓均在合格范圍內(nèi),需調(diào)整變電所變壓器分接頭較多,此運(yùn)行方式不適合。2.4石變/渤變主變電壓下的發(fā)電負(fù)荷解決方案當(dāng)石變帶渤變35kV負(fù)荷(0.2+j0.6)MW時,如溫變僅僅帶寧變、升變負(fù)荷,石變負(fù)荷由京變代送,當(dāng)石巖電廠滿發(fā)時,石巖電廠發(fā)電負(fù)荷基本全部在石變、渤變消耗,電網(wǎng)有功損耗最小(圖7),但此時,石變35kV、10kV電壓過低,通過計算,將石變#1、#2主變110kV側(cè)分接頭從8位置調(diào)到14位置時,石變35kV、10kV電壓、渤變35kV電壓在合格范圍內(nèi),通過計算此方案為最佳方案。2014年8月,石巖電廠并網(wǎng)發(fā)電后,在夏季大負(fù)荷情況下,將運(yùn)行方式調(diào)整至上述方式時,實(shí)際潮流如下。石變負(fù)荷、電壓情況大致與計算結(jié)果相同(見圖8)。3確定了網(wǎng)的實(shí)際潮流和負(fù)荷情況,驗(yàn)證了其可效性文章通過應(yīng)用PSASP軟件對某地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行潮流分析仿真計算,從仿真分析數(shù)據(jù)中可以看出,PSASP能夠很好的分析電網(wǎng)的實(shí)際潮流和負(fù)荷情況,驗(yàn)證了其可效性。其次,該軟件