基于psasp的电网潮流计算及静态安全数值仿真分析

基于psasp的电网潮流计算及静态安全数值仿真分析

0各0.2行状态电气系统趋势计算是分析电气系统稳定运行的最基本电气计算方法。能够根据给定的运行条件和网络结构,确定整个电力系统的运行状态,例如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。在研究电力系统运行方式和规划方案时,都需要进行潮流计算以比较电力系统运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性对于电力系统而言,电网潮流的合理分布决定着系统的节点电压水平,并且对电网运行的安全性和供电的经济性有直接的影响1基于psasp的电网潮流分析电力系统分析综合程序(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage)简称PSASP,是一套电力系统分析程序,拥有我国自主知识产权,资源共享,开放和高度集成的大型软件包。其结构分为三层:第一层为公用数据和摸型的的资源库,第二层为基于资源库的应用程序包,第三层为计算结果库和分析工具。能够实现潮流计算、暂态稳定、短路电流、网损分析、电压稳定、静态安全分析等多种功能1.1用户跨线运行控制PSASP潮流计算的主要功能和特点可概括为以下几个方面:(1)强大的计算功能。(3)程序中提供了下列控制调节功能:用某一母线的电压或无功功率去控制同一母线或另一母线的电压值;用某一母线的电压或无功功率去控制某一线路的无功功率;用注入某一母线的有功功率去控制某一线路的有功功率;用某一线路的电抗(j(4)通过用户自定义建模方法,用户可建立各种模型实现多种功能:系统调度自动化中自动发电控制(AGC);联络线(一条或多条)功率控制;可控硅控制的静止补偿器、自动投切的电容器和电抗器;可控硅控制的移相器、可控串联电容补偿器等电力电子控制设备及其它灵活交流输电系统(FACTS)元件的模拟;各种负荷特性的模拟。1.2psasp动态计算方法由于潮流计算是否收敛,不仅与被计算的系统有关,而且和所选用的计算方法也紧密相关。因此PSASP潮流计算程序提供了下列方法供用户选择。(1)简化正方程系数矩阵该方法基于牛顿法原理,再根据电力系统线路参数R/X比通常很小的情况,对求解修正量的修正方程系数矩阵加以简化,使其变为常数阵(即所谓的等斜率),且P、Q迭代解耦。这样可减少每次迭代的计算时间,提高计算速度,又不影响最终结果,因此是通常选用的一种方法。但在低电压配电网中,当线路R/X比值很大时,可能出现不收敛情况,此时应考虑更换其它方法。(2)牛顿法功率公式该方法的数学模型是基于节点功率平衡方程式,再应用牛顿法形成修正方程,求每次迭代的修正量。该方法通常收敛性很好。(3)快速生成正量法该方法首先将潮流计算求解非线性方程组的问题化为无约束的非线性规划问题。在求解时把用牛顿法所求的修正量作为搜索方向,再根据所求出最佳步长加以修正。该方法属非线性规划原理,原则上能求出其解(若存在)或断定问题无解,但由于数值计算的因素比较复杂,实际应用时并非完全理想化。通常在迭代过程发生振荡的情况,若最佳乘子μ逼近于0,说明问题无解;若最佳乘子保持在1附近则要考虑其它的因素。(4)牛顿法电压公式该方法与牛顿法(功率式)的区别是其数学模型基于节点电流平衡方程式。该方法通常收敛性很好。(5)pq分解转牛顿法牛顿法迭代的特点是要求初值较好,且在迭代接近真解时,收敛速度非常快,为此设计了PQ分解转牛顿法。该方法是先用PQ分解法,当迭代达到一定精度时,转牛顿法,使牛顿法能获得较好的初值,这样可改善其收敛性,加快计算速度。2京变和石变同系统并网技术系统图如图1所示。220kV春变-老厂-新厂系统中,正常运行方式为:老厂通过东线带京变负荷,石线开关热备用,京变通过35kV京线代渤变负荷,渤线热备用;春变通过110kV春线带宁变负荷,通过110kV温线带升变负荷;升变、宁变通过110kV宁线进行联络;石变负荷通过升变110kV红线进行代送,石变110kV石线充电至京变热备用;石变35kV渤线充电至渤变热备用,石岩电厂通过110kV石变同系统并网。系统参数如图2。2013年11月,在该地区建成石岩电厂,装机容量30MW。下面讨论石岩电厂在夏季大负荷时,电网在何种运行方式下最经济,节点电压偏差最小,损耗最低。2.1京变第1、#2主变分接头选取结果京变带35kV渤变负荷,在夏季最大负荷情况下,根据潮流计算分析,京变110kV、渤变35kV电压不合格,如图3所示。根据计算结果,将老厂主变分接头调整至13位置,将京变#1、#2主变分接头从5位置调到9位置时,京变110kV、渤变35kV电压在合格范围之内,如图4所示。但石岩电厂发电负荷通过石变-升变-宁变-春变与系统并网,经过线路较多,功率损耗比较多,因此,该运行方式不适合。2.2京变带石变负荷的代送当石变由京变代送时,在夏季最大负荷、石岩电厂满发情况下,根据潮流计算结果,无法在夏季最大负荷情况下代送,根据计算结果,将渤变负荷压到(0.1+j0.08)MW时,京变可对石变负荷进行代送,但35kV电压较低,如图5所示,应调整京变主变分接头。因石变负荷较小,石岩电厂发电负荷必须通过石变-京变110kV线路-京变主变向渤变供电,经过线路较多,线路有功损耗较大,此方式不合适。2.3渤变压力过低,石变主变接收点过春变带石变,老厂带京变,当渤变负荷由石变代送时,在夏季最大负荷情况下,根据潮流计算结果,石变、升变、宁变110kV电压过低,根据计算,需将渤变负荷压至(0.18+j0.8)MW,且石变#1、#2主变分接头调整至13位置时,春变、主变分接头调整至12位置,石变、升变、宁变110kV,渤变35kV电压在合格范围内(需石岩电厂多发无功),如图6所示。要保证各变电所电压均在合格范围内,需调整变电所变压器分接头较多,此运行方式不适合。2.4石变/渤变主变电压下的发电负荷解决方案当石变带渤变35kV负荷(0.2+j0.6)MW时,如温变仅仅带宁变、升变负荷,石变负荷由京变代送,当石岩电厂满发时,石岩电厂发电负荷基本全部在石变、渤变消耗,电网有功损耗最小(图7),但此时,石变35kV、10kV电压过低,通过计算,将石变#1、#2主变110kV侧分接头从8位置调到14位置时,石变35kV、10kV电压、渤变35kV电压在合格范围内,通过计算此方案为最佳方案。2014年8月,石岩电厂并网发电后,在夏季大负荷情况下,将运行方式调整至上述方式时,实际潮流如下。石变负荷、电压情况大致与计算结果相同(见图8)。3确定了网的实际潮流和负荷情况,验证了其可效性文章通过应用PSASP软件对某地区电网进行潮流分析仿真计算,从仿真分析数据中可以看出,PSASP能够很好的分析电网的实际潮流和负荷情况,验证了其可效性。其次,该软件