《PSSE——一种先进的电力系统分析仿真软件.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PSSE——一种先进的电力系统分析仿真软件.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 第 3 1卷 第 1 期 6 0 2 0 0 5年 1月 高电压技术 Hi gh Vo l t a g e Eng i n e e r i n g V0 1 3 1 No 1 J a n 2 0 0 5 P S S E 一种先进 的 电力 系统分析仿真软件 江全元，彭旭 东?，张 宝星。(1 浙江大学电机 系 杭州 3 1 0 0 2 7；2 武汉大学电气_Y-程学院 武汉 4 3 0 0 7 2；3 珠海市供 电局 珠海 5 1 9 0 2 0)摘要：介绍 了 P S S E一2 9的基本功能及高级功能，与国内 B P A程序比较，2种软件的原始数据均基于文本格式 的填卡式输入，但前者基于
2、 自由书写格式，原始数据输入工作量大为减轻，且其动态模 型库更为全面，更适应 电力 系统新技术的发展。仿真一算例系统的结果表明它提供的模型可靠，结果可信。关键词：P S S E；P TI；电力系统分析软件；动态仿真 中图分类号：TP 3 9 1 9 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 3 6 5 2 0(2 0 0 5)0 1 0 0 6 0 0 3 P S S E a n Ad v a n c e d S o f t wa r e Pa c k a g e f o r P o we r S y s t e m Ana l y s i s a n d S i mu l a t i o n J
3、 I ANG Qu a n y u a n P E NG Xu d o n g ，Z HANG B a o x i n g。(1 Z h e j i a n g Un i v e r s i t y，Ha n g z h o u，3 1 0 0 2 7；2 Wu h a n Un i v e r s i t y，Wu h a n，4 3 0 0 7 4；3 Zh u h a i El e c t r i c a l Po we r Co mp a n y，Z h u h a i，5 1 9 0 2 0)Ab s t r a c t：P S s E 一a n s o f t wa r e p a
4、 c k a g e f o r p o we r s y s t e m a n a l y s i s a n d s i mu l a t i o n，r e l e a s e d b y P TI，i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r I t s f u n d a me n t a l f u n c t i o n s a n d s o me a d v a n c e d a p p l i c a t i o n s a r e b r i e f l y r e v i e we d At l a s t，t WO c
5、 a s e s a r e s i mu l a t e d b y P S S E Th e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e mo d e l s p r o v i d e d b y P S S E a r e r e l i a b l e K e y w o r d s：P S S E；P TI；p o we r s y s t e m a n a l y s i s s o f t w a r e；d y n a mi c s i mu l a t i o n 0 引 言 目前国内获得广泛应用的电力系统
6、仿真软件主 要有 3 大类：机电暂态仿真，如中国电力科学研究院 开发的 P S A S P、B P A以及本文介绍的 P S S E等；电 磁暂态仿 真，如 E MT P、A T P、E MT D C等；数模混 合实时仿真，如 R TD S。其 中机电暂态仿真类软件 主要用 于大型 电力 系统 的分 析研 究，对实 际 电 网的 规划运 行起 重要 的作用。P S S E是美 国 P TI电力技 术 咨 询公 司专 为输 电系统分析而设计 的综合仿真软件包，是世界 电力 工业中最广泛应用的电力系统分析软件之一。本文 对 P S S E-2 9 作一简单介绍。1 P S S E简介 P S S
7、E采用高效建模技术。P S S E一2 9版本 处理 的电力 网络 的最 大规 模 为 5万 条母线、1 0万条 线 路、1 0万个负荷 以及 1 2 0 0 0台发 电机。P S S E程序包主要包括潮流程序 p s s l f 4、动态 仿真程序 p s s d s 4、绘 图程序 p s s p l t以及数据转化 4 个程序，此外还有如 V C V、A C C等附加程序。潮流 程序的界面见图 1，p s s d s 4和 p s s p h 的界面风格与 p s s l f 4 相似。由图 1 可见，P S S E的用户 图形界面(G UI)较简洁，主要由菜单、结果显示和命令行输人 3
8、 个区组成。其 中命令行是全面控制 P S S E的主 要手段。尽管可通过菜单实现大部分常用的操作，但几乎所有的菜单项能实现的功能均可通过命令行 加 以替代，其 实现 的功能远 比菜单项 多，得益 于 命令行输入区 图 1 W o S E潮流程序用户图形界面 F i g 1 G UI o f V S E p o w e rfl o w p r o g r a m 国家重点基础研究发展规划(G1 9 9 8 0 2 3 1 9)；国家九五攀登计划(P E D 5 2 1 9 7)资助项 目 维普资讯 http:/ 2 0 0 5年 1 月 高电压技术 第 3 1 卷第 1 期6 1 P S S
9、E所提供的“作业”库。每个“作业”是一个能 实现某项功能的子程序或命令，类似于 MA T I A B 中的函数或 I I N UX中的指令。熟悉“作业”是掌握 P S S E的必由之路。2 基本 计算和部分 高级功能 2 1 潮流计算 潮流计算是电力系统分析软件最基本的功能。P S S E提供 了丰富的潮流计算方法，即 G a u s s S e i d e l 法、改进 的 Ga u s s S e i d e l 法、F u l l Ne wt o n R a p h s o n法、固定斜率的解偶 N e w t o n R a p h s o n法、解偶 Ne w t o n R a p
10、 h s o n 法等。与 B P A等其它程序一样，P S S E能考虑 无 功 限 制、有 载 调压 器 分 接 头 调整、区域功率交换、相位偏移调整、自动投切电容器组(或 电抗器组)、D C换 流变压 器 的分接头 调整 等，图 2给出了 P S S E潮流原始数据输入的顺序。P S S E 的潮流计算程序具有下列特点：1)P S S E能考 虑 变压 器 的 3 0。相 移，对 系统 有 功 和无 功 的分 布不会 造成 影 响，但 会影 响母 线 电压 的相角。如不考虑 变压 器 的相 移，在不 对 称故 障分 析中会导致计算结果的错误；2)P S S E提 供 了通用 F AC F
11、 S控 制器 卡，系 统 中含有 F A C T S控制器时，用 P S S E处理很方便。3)B P A对输入原始数据 的格式有很严格 的要 求，而 P S S E采用 的是 自由格式，显 然 它大 大减 少 了原始数据的输人工作量。4)P S S E提供 了电力 网络数据 编辑 器，可 以 图 形 用户界面形式 浏览 和修改 电网结 构和参数。5)P S S E提供了方便的外部接 口，可与 e x c e l，F ORT RAN接 口。6)P S S E提供单线 图和潮流结果报告图，利用 I P I AN 编程语言产 生地理 接线 图。耋 Ft F!H 羹 H 蓁 H 羹 H 幽 序 C
12、O NE C和 C ON E T。它们 由 P S S E自动产生，在动态仿真 中有很关键的作用。P S S E将模型子 程序库 中的许 多模 型(包括 用 户 自定 义 模 型)交 给 C ON E(；和 C ON E T处理，通过编译、链接这些模型 后形成的数据与稳定计算数据库一起组成完整的动 态仿 真数据。图 3 P S S E动态 仿真 程序 结构 图 F i g 3 P r o g r a m s t r u c t u r e o f P S S E d y n a mi c s i mMa t i o n P s s E的稳定计算程序的主要特点为：1)提供了丰富 的模型库。包括含
13、 T C S C、UP F C、S TATC ON、CE B S、S MES在 内许 多 F ACTS控 制 器 和 基 于 电 压 源 换 流 器 的 HVD C，即 所 谓 的“HVD C I i g h t”等 最 新 电 力技 术，提 供 了详 细 的众 多直 流系统模 型以适 应不 同的仿 真。2)提供了强大的数据纠错检查调试功能，通过 DOC U、S TRq、RUN、VC V、E S T R E RUN、GS TR G R UN等作业有效纠错，大大简化了调试过程。3)用户 自定义模 型功能较强 大。4)提供 I P I AN语言全面控制仿真过程。5)采用高效算法，计算速廖陕。6)可
14、进行电力系统暂态和中长期动态仿真。2 3 故障分析 故障分析为 P s s E另一项基本功能。由对称 分量法理论可知，不对称故障计算除需潮流计算 中 的正序网络外，还需系统负、零序 网络。在 P s s E 中，故障分析数据和潮流原始数据一起组成完整 的 故障分析数据文件。不对称故障计算 的步骤见 图 4。P S S E提供 了丰富的故障和开关操作类 型，可 对各种结构的变压器精确模拟，此外可将短路计算 的结果直接送给继 电保护整定模 块(RE CAP)，二者 配合使用，可易实现继电保护装置的整定、核对。2 4 高级计算功能 除上述 3大基本 功 能，P S S E还 具有许 多其 它 的高级
15、功能 以适应全球 电力系统 的发展。P S S E 所提供的优化潮流(O P F)功能以及最新增加的模块 考虑安全约束 的线性 网络优化模块(I NS C O)正是为了实现电力系统经济运行和调度而提供的有 效工具。其中 O P F模块可考虑各种约束和控制条 件 采用多 目标优化算法可快速可靠求解最复杂的 电力系统优化问题，是使电力系统运行费用达到最 小化的必要工具。而 I N S C O可在考虑发 电机、负 荷和移相变压器的边界条件和系统稳定的约束下快 维普资讯 http:/ 6 2 J a n 2 0 0 5 Hi g h Vo l t a g e E n g i n e e r i n g
16、 Vo 1 3 1 No 1 读潮 流原始 数据文件，建立正序网络(RF A D)增加零序和负序网络 到工作空间(RE S Q)保存完整的故障分忻 数据(S A V E)解得故障前系统稳态 故障应用和开关操作，l 解故 障后的 系统(s c M u)l 结果 数据文 件 结果输 出和处理 out 9 图 4 故 障分 析 的一 般 过程 H g 4 Ge n e r a l f a u l t a n a l y s i s p r o c e d u r e 速计算系统的最大传输功率，对于采用地区边际价 格的电力市场，它可快速计算能源交易的价格(含电 价)、分析仿真时间间隔内的生产成本。P
17、S S E还 有 网络线 性 化分 析 的 功能。程 序 I S Y S A N可线性化处理电力网络，求得系统的特征 值以及对应特征向量，计算参与因子，进行频率扫描 和频率响应分析，得到系统 B O D E图或极坐标图，小扰动分析系统，作基于线性理论的控制器设计。P S S E还通过作业 E E Q V、E X T R等来实现系 统静态等值的功能。2 5 附加程 序 P S S E提供的附加程序大大扩展了 P S S E的 功能，为用户提供 了强大的后续开发工具。从功能 上看，它们可分为数据转换、绘图、传输线路特征参 数计算 T MI C、编程语言一I P I AN、其它 5 类程序。数 据
18、转 换 类 程 序，如 P S A P 4、WS C F O R、R A W2 6、C O MD A T 等，它们 可 实现 P S A P格 式、I E E E格式、WS C C格式与 P S S E的数据转换 以及 低级版本的 P S S E向 P S S 2 8的格式转换。具有现 代化、简 洁 的图形 显示。P S S P I T 是 P S S E动态仿真输出通道的图形显示程序。它一 次最多可同时显示 6个通道的信息，以不同的线型 和颜色区分。这些 图形结果可输 出到各种数字终 端，如显示器、打印机、示波器、绘图仪等或存为 P S 文件 以供 进 一 步 处理。此 外，利用 P T I
19、开 发 的 F O R T R A N通用软件包(F U P)和独立于设备 的绘 图软件包(I n d e p l o t)对图形 的打印和绘制提供灵活 多变的控制手段。T MI C是 P S S E专门用来计算传输线路参数 特性的附加程序，可计算架空线和电缆的正序和负 序阻抗、导纳、自感、互感及其它特性参数。具有 良 好的图形用户界面，采用交互式的输入输出方式，其 结果可应用于 P S S E的其它分析计算程序。I P I AN是 P S S E为用户提供二次开发的一种 编程语 言。该语 言与 F ORTRAN很类 似，可在任意 文本编辑器中书写，最多1 万行。I P I AN 由一系 列的
20、函数和子程序组成，分别实现下列功能：1)检查 P S S E的计算结果并修改输人数据；2)利用 I P I AN做各种循环、判断和计算；3)利用 I P I AN产生所需图形和报表；4)允许用户 建立 自已的 图形用 户界 面，自动进 行复杂的分析计算；5)读写用户编写的 I P I A N程序。此外，P S S E还提供了 VC V、A c c c B r ws Gr i d、d b u i l d、p li n c、i m d等附加程序，且很实用。3 计算实例 应用 P S S E对两 区域 的 四机 电力 系统 进行 了 潮流计算和动态仿真。系统结构见图 5。系统参数 见文E l i。由
21、文E l i 知，该系统在 区域 1、2间存在低 频振荡。本文应用 P S S抑制该系统 的低频振荡。P S S的参数见文 1 ，故障为母线 9发生三相对地短 路，0 1 S 后重 合闸成功，仿真结果见 图 6。可见 P S S E的仿真结果与文E l i 结果一致。一 i 图 5两 区域 电力 系统 Fi g 5 Two-a r e a p o we r s y s t e m +G3 图 6 故障后线路 7 8潮流 Fi g 6 Lo a d f l o w o fLi n e 7-8 a f t e r f a u l t 4 结语 P S S E在华东 电网 已应用 了 5年，在计 算
22、速 度、界面图形化、可处理的系统规模及计算功能方面(下转 第 7 6页)号 维普资讯 http:/ H i g h Vo l t a g e En g i n e e r i n g Vo 1 3 1 No 1 问题，MHMe-2 Y型 4 2 0 5 5 0 k V S F 6断 路器 共有 3 台，近两年来该种断路器在分、合闸后空气操作机构 频出压缩空气泄压的问题，已严重危及电网的安全 运行。经检查分 析主要有 以下 几个原因：2 1 合闸和分闸二级阀内密封圈老化 合闸和分 闸二级 阀内有两种密封圈(见 图 2、3)，一种是镶嵌在活塞上在活塞运行时起密封作用 的圆形密封圈 2 2 5、2
23、3 2、1 9 1，另一种是与构件 2 3 4、1 8 0连 为一体 的在活塞静止 时起密封作用 的密封 垫，因设备运行 时间久，两种密封 圈均已老化起不 到 密封作用，更不能密封高压气体。2 2 合闸和分闸二级阀上弹簧弹性强度下降 合闸和分闸二级阀内用于静密封的密封垫只在 分合闸瞬间打开，尔后一直关闭以防高压气体经排 气 口泄漏，其密封程度除取决于密封垫本身性能外，还靠弹簧 2 2 2和镶嵌在构件 1 7 2的弹簧弹性强度(见图 2、3)。因年代久远和动作次数多，其弹性强 度已远远不够，故导致密封不严。图 1 分合 闸一级 阀结构原理图 2 3 压缩空气压力过高 图 2 分闸二级阀结构原理图
24、 图 3 合闸二级阀结构原理图 正常情况下该断路器空气操作机构压缩机启动 压力为 1 8 MP a，停止压力为 1 8 4 MP a，辅助气罐 上安全 阀在 1 8 6 4-0 0 2 MP a时打开。而检 查这 3 台断路器时，发现空气操作系统的压缩空气压力均 高达 1 9 0 MP a。这说明控制停泵的压力开关定值 已发生漂移增大，且辅助气罐上安全阀已损坏，即密 封圈长期承受比额定压力大的压力，加速了其老化。3采取 的措施 分合闸二级阀上用于动密封的两个圆形橡胶密 封圈，拆卸后因无原备件已用国产的替代，发现根本 无法与阀体配合；而用于静密封的橡胶密封垫和弹 簧无法拆卸，故须整体更换分合闸二
25、级阀。结合年 度停电预试，重新按要求整定所有压力开关的定值 和更换辅助气罐上的安全阀。4 结束语 对 已运 行很 久的设 备特 别 国外 设备，平 时加 强 监测 和及 早备 好 备件 十分 必 要。对 MHMe _ 2 Y 型 4 2 0-5 5 0 k V S F 断路器所暴露的问题经过 以上技 改后，效果 良好。参考文献 1 N u o v a Ma g r i n i G a l ie S F 6 c i r c u it b r e a k e r s 4 2 0 5 5 0 MHMe-2 Y i n s t a l l a t io n o p e r a t i o n a n
26、d m a i n t e n i m e e z I n t a l y：Mu o v a m a g r l n a O a li e o 1 9 8 6 2 范锡普 发电厂电气部分 M 北京：中国电力出版社 1 9 9 5 (收稿 E t 期2 0 0 4 0 7-0 8)肖辉 吴 学斌 曾祥 君 1 9 7 5年生 硕士 讲师 从事电力 自动化方 面的研究。电话：(0 7 3 1)2 6 1 8 7 4 1 1 9 7 2年生 本科，工程师，从事配电自动化方面的研究。1 9 7 2 年生 博士后 副教授 从事电力系统自动化方面的研究。(上接第 6 2页)都有很大改进。除了进一步完善已有
27、 的基本功能 外，最新版本的 P S S E 2 9还增加了考虑安全约束 的线性网络优化模块(L N S C O)以及更为庞大的模 型库，更便捷 的模型自定义能力。但须注意到，由于 P S S E较复杂，功能强大，因此学习难度较大。我 国应 用 PS S E的 范 围较小，引进 消化 的时 间较短，应用水平不高，很多高级功能还未开发和利用，在汉 化和数据转换等方面还有待提高，以适应电网运行 和用户 的使 用习惯。参考文献 1：P K u n d u r P o w e r s y s t e m s t a b i l it y a n d c o n t r o l M U S A Mc Gr a w-H l n e 1 9 9 4 (收稿 日期2 0 0 4 0 3 3 0)江全元1 9 7 5年生 博士 讲师，研 究方 向为电力系统稳定 与控 制。电话：(0 5 7 1)8 7 9 5 2 8 6 9 彭旭东1 9 7 6年生 博士生 主要研究方向为电力系统 自动化与在线监测。电话：(0 2 7)8 7 4 4 5 9 l 1 襄 一篆 落 慧 维普资讯 http:/