李惜玉，葉澤瓊，江青云，吳周華

（廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院，廣東 廣州 510006）

基于PSASP對WDT－Ⅲ電力系統(tǒng)潮流分布的分析

李惜玉，葉澤瓊，江青云，吳周華

（廣東工業(yè)大學(xué) 自動化學(xué)院，廣東 廣州 510006）

電力系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)變化的復(fù)雜系統(tǒng)。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最基本的計(jì)算，潮流計(jì)算的結(jié)果對研究系統(tǒng)的運(yùn)行方式及確定電網(wǎng)規(guī)劃中的供電方案有極其重要的作用。該文利用實(shí)際潮流分布數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，完善線路電抗等系統(tǒng)未知參數(shù)設(shè)置，并采用PSASP仿真比較。實(shí)踐表明，在線路電抗值遠(yuǎn)大于電阻值的系統(tǒng)中，可利用潮流分布數(shù)據(jù)準(zhǔn)確推算出系統(tǒng)各運(yùn)行元件參數(shù)。

PSASP仿真；電力系統(tǒng)；潮流計(jì)算；WDT－Ⅲ

電力工業(yè)是支撐國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，電力的發(fā)展與國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)非常重要的分析計(jì)算，用以研究系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中提出的各種問題［1－2］。面對生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)實(shí)際所提出的各種新要求，潮流計(jì)算問題無論從其深度和廣度來看，都在不斷地發(fā)展［3］。一直以來，潮流計(jì)算的精確性和快速性被認(rèn)為是最重要的兩個(gè)問題［4］。潮流計(jì)算作為電力系統(tǒng)非常重要的分析計(jì)算，根據(jù)給定系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，主要是各節(jié)點(diǎn)的電壓（幅值和相角）、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布及功率損耗等［5］。

1 PSASP簡介

PSASP是一套由中國電力科學(xué)院所研發(fā)的功能強(qiáng)大、使用方便的電力系統(tǒng)分析大型軟件包，該軟件廣泛應(yīng)用于我國的高校研究人員和電力系統(tǒng)現(xiàn)場［6］。PSASP的結(jié)構(gòu)分為3層：第一層，公用數(shù)據(jù)和模型的資源庫；第二層，基于資源庫的應(yīng)用程序包；第三層，各種計(jì)算結(jié)果庫和分析工具［7］，PSASP擁有包括短路計(jì)算、復(fù)雜故障計(jì)算及繼電保護(hù)整定計(jì)算的故障分析，包含潮流分析、網(wǎng)損分析、最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化的穩(wěn)態(tài)分析和具有暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、電壓穩(wěn)定計(jì)算和控制參數(shù)優(yōu)化的機(jī)電暫態(tài)分析功能［8］。

2 WDT－Ⅲ電力系統(tǒng)簡介

WDT－Ⅲ電力系統(tǒng)綜合自動化試驗(yàn)臺是由華中科技大學(xué)自主研制的一個(gè)自動化程度很高的多功能實(shí)驗(yàn)平臺，它由發(fā)電機(jī)組、實(shí)驗(yàn)操作臺、無窮大系統(tǒng)等設(shè)備組成［9－10］?？赏ㄟ^開斷不同的開關(guān)改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式，本次實(shí)驗(yàn)采用運(yùn)行圖如圖1所示，發(fā)電機(jī)G－C、發(fā)電機(jī)G－D與無窮大系統(tǒng)之間構(gòu)成三節(jié)點(diǎn)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其中，各母線電壓分別為：VA＝212.46 V；VC＝218.18 V；VD＝202.65 V；VE＝227.48 V；VF＝208.42 V；各線路傳輸功率為：S′A＝（0.222＋j0.612）kVA；S″A＝（0.448＋j1.247）kVA；S′E＝（0.4＋j1.020）kVA；S″E＝（0.353＋j0.658）kVA；SF＝（1.225＋j3.065）kVA；各負(fù)荷功率為：SLC＝（0.331＋j0.309）kVA；SLD＝（2.720＋j0.950）kVA。

圖1 WTD－Ⅲ電力系統(tǒng)潮流分布圖

3 WDT－Ⅲ電力系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算

從潮流分布圖可知WDT－Ⅲ系統(tǒng)中輸電線路為純電抗線路，但線路電抗和發(fā)電機(jī)輸出功率都未知。

3.1 線路參數(shù)計(jì)算

設(shè)輸電線路的一相等值電路如圖2所示，其中R和X分別為一相的電阻和等值電抗，V和I表示相電壓和相電流。線路的電壓降落為首末端兩點(diǎn)電壓的相量差，由圖2可知：V·1－V·2＝（R＋j X）I·

圖2 線路等值電路圖

若以相量V·2為參考軸，假設(shè)I和φ2已知，則可作出相量圖如圖3所示。圖3中就是電壓降相量（R＋j X）·I。把電壓降相量分解為電壓相量V·2同方向和相垂直的兩個(gè)分量，記這兩個(gè)分量的絕對值為ΔV2＝AD及δV2＝DB，由圖3可以寫出：

圖3 電壓降落相量圖

于是線路的電壓降落可以表示為：

由于WDT－Ⅲ系統(tǒng)中線路為純電抗線路，即電阻R＝0，各點(diǎn)電壓之間的相角差φ1不大，可忽略電壓降落橫分量，近似地認(rèn)為電壓損耗就等于電壓降落的縱分量［11］，則線路電壓損耗可表示為：

3.2 發(fā)電機(jī)輸出功率計(jì)算

輸電線路功率損耗包括電流通過線路的電阻和電抗時(shí)產(chǎn)生的功率損耗以及電壓施加于線路對地等值導(dǎo)納時(shí)產(chǎn)生的損耗，由于線路為純電抗線路，故輸電線路功率損耗可表示為：

由功率傳輸方向分析可得各發(fā)電機(jī)的輸出功率如下。

發(fā)電機(jī)G－C輸出功率為：

發(fā)電機(jī)G－D輸出功率為：

SGD＝SLD＋ΔSLFD－SF＝（1.495－j2.017）kVA

4 電力系統(tǒng)的建模及潮流計(jì)算

在PSASP 6.22仿真環(huán)境下對WDT－Ⅲ電力系統(tǒng)進(jìn)行建模，并使用計(jì)算所得參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算，對比分析軟件仿真結(jié)果及系統(tǒng)的實(shí)際潮流分布的差異。

圖4 PSASP仿真模型圖

4.1 PSASP仿真建模

WDT－Ⅲ電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)E為平衡節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)D，C為負(fù)荷PQ節(jié)點(diǎn)。線路參數(shù)：ZAF＝j(luò)1.40Ω；ZEF＝j(luò)4.25Ω；ZAC＝j(luò)0.97Ω；ZEC＝j(luò)3.22Ω；ZFD＝j(luò)0.39Ω；PQ節(jié)點(diǎn)參數(shù)：PLC＋j QLC＝（0.331＋j0.390）kVA；PGC＋j QGC＝（0.426＋ j0.970）kVA；PLD＋j QLD＝（2.720＋j0.950）kVA；PGD＋j QGD＝（1.495－j2.017）kVA；平衡節(jié)點(diǎn)E參數(shù)：VE＝（0.22748＋j0）kV。

仿真步驟：1）根據(jù)仿真模型在編輯模式中進(jìn)行繪圖和參數(shù)的錄入；2）進(jìn)入運(yùn)行模式定義作業(yè)方案；3）執(zhí)行潮流計(jì)算選擇需要輸出的數(shù)據(jù)輸出報(bào)表［12］，其仿真模型連接圖如圖4所示。

4.2 PSASP潮流計(jì)算仿真結(jié)果與分析

經(jīng)過PSASP仿真建模，可得PSASP潮流計(jì)算仿真結(jié)果與系統(tǒng)的實(shí)際潮流分布數(shù)據(jù)比較如表1和表2所示：

表1 PSASP仿真結(jié)果

表2 實(shí)際潮流分布數(shù)據(jù)

經(jīng)過對上述數(shù)據(jù)的分析比較可得：PSASP仿真所得節(jié)點(diǎn)電壓與系統(tǒng)的實(shí)際值十分接近，其中最大相對誤差僅為0.06。而PSASP仿真所得平衡節(jié)點(diǎn)有功功率和無功功率存在較大誤差，其中有功功率相對誤差為1.99，無功功率相對誤差為1.39。

5 結(jié)束語

潮流分布能夠準(zhǔn)確地表示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在純電抗線路或線路電抗值遠(yuǎn)大于電阻值的系統(tǒng)中，既可由給定的運(yùn)行條件確定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，也可通過系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的潮流分布確定系統(tǒng)中各運(yùn)行元件的參數(shù)。利用PSASP對WDT－Ⅲ系統(tǒng)進(jìn)行仿真，由于PSASP中系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量的最小值為1 MVA，對只有幾千瓦的小容量系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由于其以標(biāo)幺值迭代的算法，在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值時(shí)出現(xiàn)“淹沒”小數(shù)點(diǎn)后面幾位重要有效數(shù)字，導(dǎo)致平衡節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率誤差過大。另外，由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)WDT－Ⅲ實(shí)驗(yàn)平臺使用年限較長，設(shè)備出現(xiàn)老化，線路間存在較大接觸電阻，進(jìn)一步加大平衡節(jié)點(diǎn)有功功率的誤差。

［1］中國電力科學(xué)研究院.電力系統(tǒng)分析綜合程序潮流計(jì)算用戶手冊［M］.北京：中國電力科學(xué)研究院，2001.

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Analysis Based on PSASP about Flow Distribution of Power System WDT－Ⅲ

LIXiyu，YE Zeqiong，JIANG Qingyun，WU Zhouhua
（School of automation，Guangdong university of technology，Guangzhou 510006，China）

The power system is a complex dynamic system.The power flow calculation is one of the most basic methods in the power system analysis.It plays a very important role in studying the operationmode of the power system and determining the power sup ply scheme in the planning of power grid.In this paper，the actual power distribution data are used to analyze the operating state of the power system，and the unknown parameters of the system are improved.，And the PSASP simulation is used to compare the parame ters.Practice shows that the circuit reactance value ismuch larger than the resistance value of the system，you can use the tidal current distribution data to accurately calculate the system operating parameters of the components.

PSASP simulations；electrical power system；load flow calculation；WDT－Ⅲ

TM744

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.008

2016－07－21；修改日期：2017－02－20

2012廣東工業(yè)大學(xué)校級重點(diǎn)項(xiàng)目（2012Z010）；2013年廣東省廣東工業(yè)大學(xué)省級大學(xué)生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（1184513164）；2014年廣東省廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目（201411845181）；2013年廣東省電力工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心項(xiàng)目（400140087）；2013年廣東省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（粵財(cái)教［2012］361號）；2015年度廣東工業(yè)大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（262523312）。

李惜玉（1971－），女，碩士，高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定與運(yùn)行控制的研究。