etap学习2015帮助chapter35直流潮流dc-load flow

1、第三十五章(DC Load Flowysis)35.1（DC Load Flowysis）直流电力系统是整个电力系统的一个不可缺少的部分，它作为备用电源在紧急情况下提供电源控制电路。直流电力系统包括直流电源，配电系统和对重要设备的供电系统。过去因为缺少分析工具，直流电力系统设计和验证都是手工进行的，所以只局限于配置简单的系统进行简单的计算。这种简单工计算已现代直流系统分析的需要，尤其是核电运行的需要。ETAP 潮流分析模块是一个进行直流系统研究的理想工具。它提供了各种不同的直流设备和指导直流电力系统设计及验证所需的计算。它适用于各种系统配置，如辐射型系统，环形系统和交-直流交互系统。进行直流电

2、力系统模拟的直流设备和交-直流变换设备如下：直流蓄电池直流母线和节点直流电缆直流电机、静态负荷、等效负荷和的匀速转动装置负荷直流保护设备如电路断路器、熔断器、开关和触点直流复合网络和直流电直流-直流变换器交-直流电力变换设备如充电器/整流器、逆变器和后备电源对直流系统设计和运行条件评定都是一门重要的研究。 ETAP 潮流程序计算母线电压曲线和用户设定负荷类型的支路潮流。它根据设备的运行极限计算运行条件，如母线最大/最小运行电压，支路出的颜色标识设备。电流和电源最大输出等。当系统不正常情况发生时， ETAP 在单线图中用突为了正确地模拟交-直流设备实际运行中的各种运行方式， ETAP 在潮流分析

3、中提供了不同模型表示这些设备。例如，一个充电器根据它终端母线电压和负荷条件的不同，可能作为一个恒定电压，恒定电流或其它待用模式。概述计算结果在 Crystal和单线图中。Crystal模式提供了关于分析的详细信息，包括所有的输入数据，系统电压曲线，支路潮流和过载判定结果等。单线图给出一个系统运行条件的直接的可视信息。35-2分析工具条35.2 分析工具条(Study Toolbar)当您处在模式中时，工具条会显示在屏幕上。运行(Run DC Load Flow Studies)点击该按钮使用在案例编辑器中所选的参数运行直流潮流计算。注意，如果系统计算不正确， ETAP 会给您提示错误信息。(D

4、C Load Flow Display Options)点击该选项来设定直流潮流模式显示在单线图中的信息和结果注释。直流潮流管理器(DC Load Flow Report Manger)选择 Crystal点击该选项打开直流潮流管理器，在这里允许你为模式。关于直流潮流管理器的详细解释在(Output Report)部分。暂停当前计算(Halt Current Calculation)点击该按钮中断当前计算。获取数据(Get On-Line Data)如果您所用的计算机安装的 ETAP 具有功能，可以数据到当前计算中。获取存档数据(Get Archived Data)如果您所用的计算机安装的 E

5、TAP 具有功能，可以存档数据到当前计算中。35-3案例编辑器35.3分析案例编辑器 (Study Case Editor)案例编辑器中可设定与直流潮流计算和相关的变量。分析案例标识(Study Case ID)输入不超过 12 个字母的标识，ETAP 自动分配的标识由 DCLF 加一个整数组成，整数从 1 开始，分析案例增加一个，整数就加 1。解决方案参数-逊法 (Solution Parameters (Newton-Raphson)ETAP使用-逊方法进行计算。最大迭代次数(um Iteration)输入最大迭代次数。在最大次数达到后，方案仍无法收敛，程序会发信息通知用户。精确度(Pre

6、ci)输入用于检验收敛的精确值，该值决定了您计算结果的精确度。如果两条母线间最大母线电压的单位差值小于设定的精确值，则得出结果。35-4案例编辑器负荷(Loading)类型(Category)从 10 种负荷类型中选择一个作为潮流分析的负荷类型。该类型适用于所有的直流负荷设备和后备电源。负荷调整系数(Load Diversity Factor)没有(None)选择没有按钮为所选的负荷类型使用每个符合的负荷百分数。母线最大值(Busum)选择该选项时，直接与每条母线相连的负荷将乘以该母线最大负荷调整系数，该因数可在每条母线的编辑器中输入。当考虑到将来电力系统负荷和每条母线有不同的最大负荷时，该选

7、项有很大作用。母线最小值(Bus Minimum)选择该选项时，直接与每条母线相连的负荷将乘以该母线最小负荷调整系数，该因数可在每条母线的编辑器中输入。最小母线负荷分析选项可用于在最小负荷的条件下检验系统电压。整体调整系数(Global Diversity Factor)选择该选项时，可在恒功率和恒阻抗复选框中输入 恒功率和恒阻抗负荷的调整系数。注意： 电负荷调整系数是 125%，说明所有母线的电负荷增加 25%的额定值。该值可大于也可小于 100%。恒功率(Constant kVA)输入恒功率负荷的整个调整系数。恒阻抗(Constant Z)输入恒阻抗负荷的整个调整系数。逆变器负荷(Inve

8、rter Loading)有两个选项中包含逆变器负荷：运行负荷和负荷类型负荷。运行负荷(Operating Load)选择这个选项来使用逆变器编辑器的负荷页，运行负荷部分中显示的负荷。使用运行负荷时，调整系数就不再适用于逆变器负荷了。注意，运行负荷值只能通过运行交流潮流计算才能更新。它们不能被用户直接编辑。负荷类型(Loading Category)35-5案例编辑器选择该选项，使用在类型栏所选的负荷类型电机负荷(Motor Load)如果电的终端电压接近于它的额定电压，电作为一个恒功率负荷。然而，当它的终端电压偏离额定电压时，电极限。就近似于一个静态负荷。在这部分中设定电作为恒功率负荷时的电

9、压如果电压变化功率恒定(Constant kW if V is within Range)选择该复选框设定最大电压值和最小电压值。不选，则不管终端电压如何，所有电都作为恒功率负荷。注意，如果系统中只有恒电流源，这个选项会潮流计算的进行。Vmin输入最小电压与额定电压的百分比，在这个极限以下的电负荷将作为恒阻抗负荷。Vmax输入最大电压与额定电压的百分比，在这个极限以上的电也作为恒阻抗负荷。初始条件(Initial Condition)使用母线电压(Use Bus Voltages)选择该选项使用母线编辑器中的初始电压值作为潮流计算中的初始电压。注意，母线初始电压在潮流计算中可自动更新。使用固定

10、值(Use Fixed Values)在这项中为潮流计算中的所有母线设定固定电压初始值。(Report)临界电压(Critical Voltage)选择该选项并输入母线可能达到的最小和最大电压值，超过这个极限，会在母线总结临界欠压或过压母线。中标识为边缘电压(Marginal Voltage)选择该选项并输入母线可能达到的最小和最大电压值，超过这个极限，会在母线总结边缘欠压或过压母线。中标识为母线电压(Bus Voltage)中显示的母线电压可以表示为 KV 或 母线额定电压的百分数，在该复选框中选择是电压KV 还是百分数。更新(Update)35-6案例编辑器选择在潮流计算后将要更新的选项。

11、初始母线电压(Initial Bus Voltage)选择该选项，则用潮流计算的结果更新母线电压幅值。充电器/后备电源运行负荷(Charger/UPS Operating Load)选择该选项则更新由充电器或整流器提供的负荷。当后备电源作为直流系统的电源时,它的运行负荷也被更新。这些电源的交流负荷、损耗、运行功率因数由他们提供的直流功率计算得出。研究注释(Study Remarks)在该注释框中输入不超过 120 个字母的信息。这些信息将打印在每页页眉的第二行 ，为每个分析案例提供信息。注意：页眉的第一行是对所有分析案例都适用的信息，在工程信息编辑器中输入。35-735.4（Display O

12、ptions）由一页结果属性页和三页注释属性页组成，他们分别是：交流注释AC,交直流注释 AC-DC,直流注释DC。每个分析的注释信息的显示颜色可自己设定。35.4.1 结果属性页35-8显示(Show Units)选择该复选框时，计算结果的也与结果一起显示在单线图中。电压(Voltage)母线(Bus)选择该复选框在单线图中显示母线电压。母线显示(Bus Display Unit)从下拉列表框中选择显示母线电压的V 或百分数。潮流(er Flows)潮流显示(er Flow Display Units)kW或 MW。选择显示潮流的功率和电流(kW and选择 kW 显示功率；选择)显示电流。

13、压降百分数(% Voltage Drop)35-9点击电缆/阻抗来显示通过电缆和阻抗 的电压降。支路损耗(Branch Losses)点击 kW 来显示支路损耗。潮流结果（Flow Results）点击这个复选框来显示不同类型的设备的潮流分析结果，如支路、电源、负荷、复合电机和复合网络等。35.4.2 交流属性页该页包含显示交流元件注释信息选项标识选择该复选框在单线图上显示所选交流元件的标识。额定值选择该复选框在单线图上显示所选交流元件的额定值。35-10设备类型发电机 等效电网电机负荷 配电板变压器支路阻抗支路电抗电缆/线路母线节点 断路器熔断器继电器额定值 kW/MW MVAsc HP/k

14、W kVA/MVA连接类型(# 相- # 线) kVA/MVA基准容量 MVA连续电流# 电缆 - # o 导体电缆-尺寸耐受电流 kA母线耐受电流 (kA)额定开断电流(kA)开断电流 (kA) 50/51 过流继电器电压 kV选择该复选框在单线图上显示所选元件的额定或标称电压。对于电缆/线路，点击复选框在单线图上显示电缆/线路以及尺寸、长度和类型。电流 A选择该复选框在单线图上显示所选元件的额定电流（连续电流或满载电流）。对于电缆/线路，点击复选框在单线图上显示电缆/线路以及尺寸、长度和类型。阻抗 Z选择该复选框在单线图上显示所选交流元件的额定阻抗。设备类型发电机 等效电网电机变压器 支路

15、阻抗支路电抗电缆/线路阻抗次暂态电抗Xd”正序阻抗百分数 100 MVA 基准(R + j X)% LRC阻抗百分数阻抗欧姆值或百分数阻抗欧姆值正序阻抗(R + j X 欧姆值或长度)连接组别 D-Y选择该复选框在单线图上显示所选元件的连接组别。对于变压器运行的同样显示一次、二次、三次绕组的运行分接头设置。运行分接头设置包含固定分接头加上有载调压开关的分接头位置。35-11复合电机点击该复选框在单线图上显示交流复合电机标识。然后选择标识显示的颜色。使用默认选项点击复选框显示 ETAP 默认。该页复选框将变灰。显示设备电缆电机该复选框显示设备电缆标志，该选项不显示电缆信息。双击设备电缆标志打开电

16、缆编辑器。35.4.3 交流-直流属性页该页包含显示交流-直流元件和复合网络的信息注释选项。标识选择复选框在单线图上显示所选交流-直流元件的标识。额定值选择复选框在单线图上显示所选交流-直流元件的额定值。设备类型充电器额定值AC kVA & DC kW (or MVA/MW)35-12DC kW & AC kVA (or MW/MVA) kVAHP/kW逆变器UPS变频器电压 kV选择复选框在单线图上显示所选元件的额定或标称电压。.电流 A选择复选框在单线图上显示所选元件的额定电流。设备类型充电器 逆变器 UPS电流交流满载电流 & 直流满载电流直流满载电流 & 交流满载电流输入, 输出, &

17、直流满载电流复合网络选择复选框在单线图上显示复合网络标识，然后选择标识显示的颜色。使用默认选项点击复选框使用 ETAP 默认35.4.4 颜色属性页该页包含设定元件在单线图上的注释的颜色。35-13颜色可以在列表中选择事先定义好的颜色，选择好选项按钮将使用选择的颜色。注释该部分可以指定交流、直流元件、复合网络以及显示结果的颜色。该选项可以在颜色列表中选择应用在所有图形中元件注释的颜色。选择该选项，指定应用的颜色名称同样显示在按钮右侧。用户自定义选择该选项为元件注释选择颜色。该选项关闭时，出现直流元件注释颜色选项。按钮点击该选项出现编辑器。35-14编辑器编辑器可以选择一个当前的或定义一个新的颜

18、色。注意：颜色 这一页的颜色是整体应用到一个工程文件中的。如果颜色可能也会影响到其它模块。选项已经事先设置好，改变显示在35-15计算方法35.5 计算方法(Calculation Methods)因为有恒功率负荷和功率变换设备的存在，erSion 直流潮流计算是一个迭代的过程。潮流计算的目的是在设定的系统负荷和电源条件下得到母线电压值。在所得母线电压结果的基础上计算支路潮流。在直流潮流计算中使用-值的要求相对较高。逊方法。该方法有很快的收敛速度，但对初始母线电压在直流潮流计算中，系统负荷是恒功率负荷和恒阻抗负荷。电源是恒电压源或恒电流源。一个恒电压源会保持其终端母线电压为常数，而一个恒电流源

19、则为系统提供一个恒定电流。有些变换设备如充电器，有最大电流极限，只有在它的输出电流不比它的电流极限大的情况下才作为恒电压源。因此，变换设备的运行模式是不能事先设定的。它根据系统配置的变化而变化，在计算过程中决定其模式。-逊方法(Newton-Raphson Method)用-逊方法反复求解以下潮流方程式：J 其中 I 是输入母线电流的设定值和计算值之间差的矢量。这种情况下，恒功率负荷变换成恒电流源。V 是母线电压增量的矢量值。J 是一个矩阵系统叫做函数行列式矩阵。-逊方法有一个独特的两次收敛特性。它通常比其它潮流计算方法收敛得要快。然而，这种方法过多依赖于初始母线电压值，所以在选择初始母线电压

20、值时要分外仔细。应该注意的是，系统包含恒功率负荷并只有一个源(充电器或后备电源)的情况，如果电源过载变换成恒电流源，在达到收敛精度时可能会出现问题。当源变换成恒电流源时，它提供的电流比作为恒电压源时提供的要少，这种现象很可能发生。对于恒功率负荷，当它电流小的时候，为维持功率恒定，终端电压要增加。这也可能导致 不正常的高压值。高压时，电负荷作为恒阻抗负荷运行。为了解决这种问题，应该点击编辑器中电压极限选项来设定最大值和最小值。35.5.1 设备模式和运行(Component M充电器(Charger)s and Operations)模式(M)直流计算中，充电器可表现为三种形式：恒电压源模型、恒

21、电流源模型和待用的模式模型。充电器通常作为一个恒电压源，在充电器编辑器中设定调节值的条件下维持电压恒定。然而，当充电器输出电流大于 Imax,时，它能提供的最大电流在维持终端电压的同时会变成一个恒电流源。 如果输出电流一直保持在 Imax, 终端电压会下降，下降程度由系统负荷和其它电源决定。35-16计算方法只要终端母线电压比充电器调节电压低，它会尽量增加电压值到调节值，直到充电器电流达到 Imax.。相反，如果因为其它原因，如与其它电源连接到同一条母线，终端母线电压就会比充电器调节电压高， 充电器就变为待用的模式模型从系统中切除。运行模式(Operating Mode)作为恒电压源时，充电器

22、根据在充电器编辑器的额定值属性页中的设定的不同，可运行在恒电压模式或固定相角模式。在恒电压模式时，充电器输出电压根据充电器编辑器的额定值属性页中的选择，可在漂移电压或补偿电压时调节。在固定相角模式时，输出电压取决于相角和输入母线电压值。 当充电器负荷改变时， 它的输出电压也随着改变。然而，因为计算中不考虑充电器恒值。电压降，在潮流分析中认为充电器输出电压是变换器(Converter)可从充电器编辑器的信息属性页中选择充电器原类型作为变换器，实际上是一个整流器。整流器通常与充电器相同，只是不能有漂移电压值和补偿电压值。当运行在恒电压模式时，其调节电压等于额定输出电压。后备电源(UPS)后备电源作

23、为电源或负荷(UPS as Source or Load)在直流系统中，后备电源可以作为电源或负荷。与通电的交流输入母线相连接，而且后备电源又没有二极管，它作为直流系统的一个电源。后备电源 不与一个通电的交流输入母线相连接时作为直流系统的负荷。当后备电源与一个通电交流输入母线相连接，而它有二极管时，二极管可以电流流入到直流系统，所以，后备电源在这种情况下就不是一个电源。这时，直流系统和交流输入母线都可以为与后备电源所连的负荷提供电能，根据直流母线和交流输入母线的电压决定由谁提供。用后备电源额定变换率变换成后备电源交流输出终端后，如果直流母线电压比交流母线电压高，直流母线将为后备电源输出负荷提供

24、电能。否则，交流输入母线为负荷提供电能。后备电源 作为直流系统源(UPS as Source to theystem)作为直流系统电源时，后备电源充电器很相似。它可表现为三种形式：恒电压源模式 ，恒电流源模式和待用的模式模型。后备电源作为一个恒电压源时，维持其终端电压为额定值。然而，当后备电源输出电流大于Imax,时，它能提供的最大电流在维持终端电压的同时会变成一个恒电流源。 如果输出电流一直保持在Imax,终端电压会下降，下降程度由系统负荷和其它源决定。只要终端母线电压比后备电源调节电压低，它会尽量增加电压值到调节值，直到后备电源电流达到 Imax。相反，如果因为其它原因如与其它电源连接到同

25、一条母线，终端母线电压就会比后备电源调节电压高， 后备电源就变为待用的模式模型从系统中切除。35-17计算方法恒压源运行模式(Constant Voltage Source Operating Mode)作为恒电压源时，后备电源根据在编辑器的额定值属性页中的设定的不同，可运行在恒电压模式，或固定相角模式。在恒电压模式时，后备电源输出电压根据后备电源编辑器的额定值属性页中的选择，可在漂移电压或补偿电压时调节。在固定相角模式时，输出电压取决于相角和输入母线电压值。 当后备电源负荷改变时， 它的输出电压也随着改变。然而，因为计算中不考虑后备电源电压是恒值。电压降，在潮流分析中认为后备电源输出后备电源

26、作为直流系统负荷(UPS as Load to theystem)当后备电源作为直流系统负荷时，认为它是一个恒电压负荷。在潮流分析中使用负荷类型负荷。蓄电池(Battery)在正常运行情况下，电流作为备用电源。只有在充电器等其它电源不通电或无法维持系统电压在要求的等级时，蓄电池才为负荷供电。在中，电池可表现为两种模式：恒电压源模式和待用的模式。当终端电压比电池额定电压高或相等时， 它处于待用的模式而不对系统供电。刚放过电的蓄电池实际上是系统的一个负荷。因为确定充电电池作为负荷时负荷数量的复杂性，所以在而在蓄电池容量计算中考虑到它。中并不把它作为负荷。当蓄电池的终端母线电压比它的额定电压高的时候

27、，蓄电池变为待用的源。所以它只能在额定电压时，表现为 一个带电池电阻的恒电压源。直流变换器(DC Converter)直流变换器可以将直流电压从一个等级变换到另一个等级，或增加电压值或降低电压值。它也可以在不过载的情况下调节输出电压。它的潮流是单向的，只允许电流从输入端流向输出端。在直流潮流计算中，直流变换器可表现为三种模式：恒电压源模式，恒电流源模式和待用的模式。直流变换器通常作为一个恒电压源，在变换器编辑器中设定的调节值的条件下维持电压恒定。然而，当变换器输出电流大于 Imax,时，它能提供的最大电流在维持终端电压的同时会变成一个恒电流源。如果输出电流一直保持在 Imax, 终端电压会下降

28、，下降程度由系统负荷和其它源决定。只要终端母线电压比直流变换器调节电压低，它会尽量增加电压到调节值，直到直流变换器电流达到 Imax。相反，如果因为其它原因如与其它电源连接到同一条母线，终端母线电压就会比直流变换器调节电压高， 直流变换器就变为待用的模式从系统中切除。当直流变换器作为一个恒电压源或恒电流源时，它是输入母线的恒功率负荷，功率等于输出功率加上变换损耗。35-18计算方法35.5.2 在直流潮流计算中要考虑到的Load Flow Calculations)潮流收敛(Load Flow Convergence)(Factors Considered in DC因为计算潮流和所用的-逊方

29、法都有一个迭代的过程，对于一些条件的系统或特殊运行条件系统会有收敛问题。假设一个系统中有电机负荷并且只有一个充电器(或后备电源)作为系统唯一的电源。如果该电源过载变成一个恒电流源，则方案可能就不可行了。 这是因为，变化为恒电流源时， 它所提供的电流就 电压源小了。对于恒功率负荷，当它电流下降时，为维持功率恒定，它的终端电压就增加，从而的自动高压会使计算过程无法 收敛。实际中，高电压时，电作为恒功率负荷的电作为一个恒阻抗负荷。为了解决这种问题，程序中可设定负荷的电压极限。可在案例编辑器中设定电压最大值和最小值。一旦电终端电压超过了这个极限，就作为恒阻抗负荷。然而，逆变器或后备电源负荷通常会作为恒

30、功率负荷。35-19需求数据需求数据(Required Data)电源(Source)充电器(Charger)信息页(Info Page)充电器标识 母线连接数据额定值页(Rating Page)需要该页所有数据不间断电源(UPS)信息页(Info Page)不间断电源标识母线连接数据额定值页(Rating Page)需要该页所有数据负荷页(Loading Page)负荷数据。如果不间断电源是直流系统的负荷，那么，当它没有连接到一个有电压的交流输入母线或是在负荷页中选择了最大值二极管选项，则所输入的数据用来决定直流系统的不间断电源负荷。蓄电池(Battery)信息页(Info Page)蓄电池

31、标识 母线连接数据组数蓄电池库类型数据。每个阳极板电阻(Rp)用来计算蓄电池电阻。额定值页(Rating Page)电池数 额定电压短路页(SC Page)外部电阻 R35-20需求数据35.6.2 负荷(Load)直流电机(DC Motor)信息页(Info Page)电机标识母线连接数据配置状态需求因子数量额定值页(Rating Page)额定部分数据负荷类型数据等效负荷(Lumped Load)信息页(Info Page)等效负荷标识母线连接数据配置状态需求因子额定值页(Rating Page)额定部分数据电机/静态负荷百分数负荷类型数据静态负荷(Sic Load)信息页(Info Pa

32、ge)静态负荷标识母线连接数据配置状态需求因子数量额定值页(Rating Page)额定部分数据负荷类型数据CCSD 负荷(CCSD Load)信息页(Info Page)35-21需求数据CCSD 负荷标识母线连接数据额定值页(Rating Page)额定部分数据负荷类型数据逆变器(Inverter)信息页(Info Page)逆变器标识 母线连接数据配置状态需求因子额定值页(Rating Page)交流额定部分数据直流额定部分数据负荷页(Loading Page)负荷类型数据35.6.3 支路(Branch)直流电缆(DC Cable)信息页(Info Page)电缆标识母线连接数据电缆长

33、度电缆每相数目阻抗页(Impedance Page)电缆电阻部分数据基准和最大的运行温度直流阻抗(DC Impedance)信息页(Info Page)直流阻抗标识母线连接数据阻抗电阻35-22需求数据固定保护设备( 断路器、熔断器、单刀和双刀开关)Tie PD (CB, Fuse, Single-Throw, and Double-Throw Switches)信息页(Info Page)标识母线连接数据配置状态35.6.4 直流逆变器(DC Converter)信息页(Info Page)直流逆变器数据母线连接数据额定值页(Rating Page)额定值部分数据运行的 Vout 值35-2

34、3分析案例35.7 分析案例(Study Case)与其它的分析相似，您要进行直流潮流计算。当直流潮流计算启动时，erSion 使用当前分析案例编辑器中显示的分析案例进行计算。每个分析案例都有它的默认值，当然在分析案例中设定一个正确的值满足计算的要求是很重要的。35-2435.8（Output Reports）直流潮流计算结果以两种格式显示：单线图和 Crystal果，支路潮流和电压降以及负荷功率损耗等。可使用。单线图中图形显示母线电压的计算结编辑器来设定要显示的内容。它也以运行参数如过载电缆和过压/欠压母线等。不同的颜色标识Crystal模式提供了的详细信息。可利用直流潮流管理器来查看。直流潮流管理器(DC Load Flow Report Manager)点击直流潮流工具条的查看管理器按钮即可打开管理器。编辑器包括四页，代表的不同部分，分别是：完整、输入、结果和总结。在管理器中可为选的不同部分选择格式，并通过 Crystal查看。有几个按钮是每页都有的，如下：名(Output Report