潮流计算用户手册70版.docx
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潮流计算用户手册70版
1概述（1
1.1潮流计算问题简述（1
1.2PSASP潮流计算的主要功能和特点（2
1.3PSASP潮流计算方法（4
1.4PSASP潮流计算流程（5
2PSASP潮流计算概述（8
2.1PSASP潮流计算运行环境（8
2.2潮流计算菜单和工具栏（9
2.3PSASP潮流计算操作步骤（11
3PSASP潮流计算作业的建立（13
3.1潮流计算基础方案的建立（13
3.2潮流计算作业的定义（17
3.3潮流计算作业的相关数据（26
3.3.1发电和负荷修改比例因子数据（26
3.3.2断面潮流控制数据（27
3.3.3用户自定义模型调用数据（31
4PSASP潮流计算数据修改（34
4.1在潮流作业定义画面修改潮流计算数据（34
4.2在单线图上修改潮流计算数据（43
5PSASP潮流计算结果的编辑和输出（46
5.1潮流结果输出概述（46
5.2潮流结果报表输出（48
5.3潮流结果单线图输出（58
5.4潮流计算结果统计（61
6PSASP潮流计算不收敛的处理措施（64
第1章概述1
1概述
1.1潮流计算问题简述
（1潮流计算
潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件,确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。
通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。
待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角,以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
（2潮流计算的用途
潮流计算是电力系统非常重要的分析计算,用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。
对规划中的电力系统,通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求;对运行中的电力系统,通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全,系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内,系统中各种元件（线路、变压器等是否会出现过负荷,以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。
潮流计算是电力系统分析最基本的计算。
除它自身的重要作用之外,在《电力系统分析综合程序》（PSASP中,潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。
（3潮流计算问题的数学模型特点
潮流计算在数学上可归结为求解非线性方程组,其数学模型简写如下:
0（=XF为一非线性方程组
其中:
TnfffF,,,（21KK=为节点平衡方程式;
TnxxxX,,,（21KK=为待求的各节点电压。
2第一部分潮流计算
由此决定该问题有以下特点:
①迭代算法及其收敛性
对于非线性方程组问题,其各种求解方法都离不开迭代,因此,存在迭代是否收敛的问题。
为此,理论上提出了多种计算方法:
PQ分解法
牛顿法（功率式
最佳乘子法
牛顿法（电流式
PQ分解转牛顿法
供计算选择,以保证计算的收敛性。
②解的多值性和存在性
对于非线性方程组的求解,从数学的观点来看,应该有多组解。
如果设定的初值合理,一般都能收敛到合理解。
但也有收敛到不合理解（电压过低或过高的特殊情况。
这些解是数学解（因为它们满足节点平衡方程式而不是实际解。
为此需改变运行条件后再重新计算。
此外,对于潮流计算问题所要求的节点电压的分量（幅值和角度或实部和虚部,只有当其为实数时才有意义。
如果所给的运行条件无实数解,则认为该问题无解。
因此,当迭代不收敛时,可能有两种情况:
一是解（指实数解不存在,此时需修改运行方式;另一是计算方法不收敛,此时需更换计算方法。
1.2PSASP潮流计算的主要功能和特点
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
可计算交直流混合电力系统
可考虑负荷静态特性除可考虑一般的PQ节点外,还可对该节点的电压值加以限制,如:
maxminVVV≤≤
除可考虑一般的PV节点外,还可对该节点的无功功率加以限制,如:
第1章概述3
max
minQQQ≤≤断面潮流控制功能
可通过调节指定的发电机的出力,以控制某个（或某些断面有功功率的交换值。
潮流计算前能自动进行全网的拓扑分析提供潮流数据检查功能
①检查全网的拓扑结构
②检查各元件的带电状态
③对发电、负荷按区域和全网进行统计几个孤立的电网可以同时计算。
此特点可通过设置多个系统的缓冲点（slackbus来实现。
（2强大的图形功能
可在单线图上方便地修改潮流方式
可在单线图和地理位置接线图上显示潮流初始数据
可在单线图和地理位置接线图上显示潮流计算结果无需用户绘制,可自动对潮流结果进行图示化输出
①可将某母线及其所连的线路、变压器等自动画出连接关系图。
并在图上标出其相应结果数据。
同时可在该图基础上继续追踪、扩展
②可以某一区域为中心自动画出与其他区域的连接图,标出区域间的功率交换、功率损耗等。
同时可在该图基础上继续追踪其他区域
可自动统计全网的总发电、总负荷和总损耗,并在图上显示图面显示内容可由用户定制
①输出单位（标幺值|有名值可选。
②输出数据的精度可选。
③各元件上的输出变量类型可选。
（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
4第一部分潮流计算
用某一线路的电抗（jX值去控制某母线电压或某线路的有功功率或无功功率用某一变压器的变比（Tk值去控制某母线的电压或某线路的无功功率
可模拟移相器的功能,其中包括给定幅值和相角（Tk∠θ的模型和给定幅值
（Tk并控制某线路有功功率（Pij为给定值的模型
（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
…………
1.3PSASP潮流计算方法
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。
（1PQ分解法
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最佳乘子法（非线性规划法
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。
第1章概述5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（电流式
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。
（5PQ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。
1.4PSASP潮流计算流程
PSASP潮流计算的流程和结构如下图所示:
6第一部分潮流计算
说明:
①虚线以上是各种计算（潮流、暂态稳定、短路等的公共部分,即基础数据准备。
数据的建立可通过数据浏览方式,也可通过边绘图边输入数据的方式,最终生成可供各种计算分析的电网基础数据库。
第1章概述7
②虚线以下为潮流计算特有的部分。
方案定义。
在进行潮流计算之前,需依照可能的潮流方式组织数据组、定义各种可能的方案,设置各潮流方式下的网架结构、发电和负荷功率。
潮流作业的定义。
即选择潮流要计算的方案、设置计算的控制（计算方法,迭代误差、控制功能的投入、潮流断面功率控制等。
潮流作业数据的查看和修改。
可通过在潮流作业定义画面进行修改,也可直接在单线图上修改。
潮流作业数据检查。
程序可自动对网络的拓扑结构和各元件的带电状态进行检查,并对发电、负荷按区域和全网进行统计。
执行潮流计算。
在潮流计算执行之前,程序会自动进行网络拓扑分析。
潮流计算结果的查看和输出。
即选择输出的范围和内容,包括报表输出、图示化输出、单线图和地理位置图上输出等4种方式:
报表输出方式,是以Excel报表或文本文件的形式,按照选定的范围和内容
输出;
图示化输出方式,是在不需要用户画图的情况下,以直观的拓扑图示方式输
出。
即用户任意选定系统元件后,就会自动根据拓扑关系,以简单的图示输
出选定的节点或支路本身和相互连接的信息;也可任意选定厂站或区域,输
出厂站或区域的详细信息,以及相连的厂站或区域的信息。
单线图和地理位置图上输出方式,是指在用户画好的单线图和地理位置接线
图上直接显示潮流结果。
用户可以自己设定输出数据的内容。
8潮流计算
2PSASP潮流计算概述
进行潮流计算,必须先在图模平台中,进入潮流运行环境。
在潮流运行环境下点击潮流菜单或潮流工具栏进行潮流计算的相关操作。
2.1PSASP潮流计算运行环境
在图模平台中,有三种方式进入潮流计算运行环境:
在菜单栏中点击“功能控制|潮流”,见下图:
在工具栏上点击。
如果工具栏中没有该按钮,则应在“视图|工具栏”选中“功能控制类”。
在工程管理窗口中,选中“计算|潮流计算”目录。
见下图:
第2章PSASP潮流计算概述9
如果没有“工程管理”窗口,则可以在菜单栏中点击“视图|工程管理”,即可显示出“工程管理”窗口。
2.2潮流计算菜单和工具栏
点击菜单中的“潮流”,显示潮流计算菜单,如下:
10潮流计算
潮流计算的工具栏,缺省显示位置为屏幕右方,该工具箱可移动,潮流计算工具栏如下图所示:
如果界面上没有显示潮流计算工具栏,则可通过点击并选中菜单中的“视图|工具栏|潮流计算类”显示,如下图所示:
潮流计算菜单和工具栏的各具体项目,说明如下:
或:
执行潮流初始数据检查;
或:
定义潮流作业
或:
在已绘制的单线图上显示潮流初始数据
或:
对网络进行拓扑分析,并执行潮流计算
或:
在已绘制的单线图上显示潮流计算结果
第2章PSASP潮流计算概述11
或
:
以Excel报表或文本文件的形式,按照选定的范围和内容输出
潮流计算结果
或
:
在图上显示出程序自动统计的全网总发电、总负荷和总损耗
:
以图示化输出方式输出潮流计算结果
2.3PSASP潮流计算操作步骤
一个潮流作业的计算操作流程如下图所示:
（1点击“元件数据|方案定义”,选择或定义方案。
确定待计算方案的电网结构和运行方式。
（2点击潮流菜单中的
或潮流工具栏中的
对选定的潮流作
业所基于的方案进行数据检查。
包括:
调用拓扑程序,检查拓扑前后元件状态的变化;
12潮流计算
检查元件数目是否越限:
检查每个电气岛是否均设置平衡机;最后统计全网以及各区域的发电、负荷的平衡情况。
（3
点击潮流菜单中的
或潮流工具栏中的,弹出潮流计算信
息窗口,在该窗口中需完成以下工作:
①选择或定义潮流计算作业。
②给出该作业相关信息和数据（参见3.3。
③点击“数据修改”按钮,修改作业数据。
如果已画好系统单线图,也可在单线
图上直接修改系统结线和运行方式。
点击潮流菜单中的或潮流工具栏中的,可在图上查看潮流数据。
（4执行计算
①点击潮流菜单中的或潮流工具栏中的,对选定的潮流作业进行潮流计算。
②在反馈窗口,将会显示拓扑分析结果以及潮流计算是否成功执行。
如成功执行则显示潮流计算的迭代过程以及潮流计算的收敛信息。
（5输出结果
①点击潮流菜单中的或潮流工具栏中的,可在已画好的单线图上显示选定的潮流作业的潮流结果。
潮流计算完毕,会自动的将结果显示在单线图上。
②点击潮流菜单中的或潮流工具栏中的,则可以EXECL报表或文本格式文件输出结果。
③点击潮流菜单中的或潮流工具栏中的,弹出“结果统计”窗口,可在选定的潮流作业的潮流结果图上加入该作业的有关统计信息,包括总有功出力、总有功负荷和总网损。
④点击潮流菜单中的,可在图示化输出方式下输出潮流计算结果。
第3章PSASP潮流计算作业的建立133PSASP潮流计算作业的建立
3.1潮流计算基础方案的建立
（1潮流计算的基础方案
在做电力系统分析计算之前,PSASP要求首先确定潮流计算的基础方案,即定义待计算电网的规模、结构和运行方式,以便从已建立的电网基础数据库中抽取数据,建立潮流计算的基础电网模型。
一个基础方案Scheme的数据由一个或任意多个有次序的数据组Group（给出网络结构、参数和节点发电、负荷等计算基本数据相叠加组成,如下图所示:
Scheme
基础方案
不同数据组的数据既可是电网中不同地区的计算数据,又可是同一电网不同年份、不同运行方式的数据。
各组数据叠加的结果为各数据组的“合集”,其中各数据组Group重叠部分的内容由顺序在后的数据组决定,即顺序在后者对前者加以修改。
如下图所示:
由此即确定了所要计算的基础电网模型。
（2基础方案定义案例
方案定义例一:
模拟规划中的电网
实际电网建成后并不是一成不变的,经常会由于区域负荷发展等原因,运行方式、网架结构都会发生变化。
但变化通常仅仅只是局部性的,所以要模拟规划中的电网情况,可以以目前电网的数据为基础,再考虑局部变化的数据。
如数据组可按如下方式定义:
数据组描述
“现有电网”目前电网的网架结构和运行方式
“规划电网”规划方式下发生改变的部分网架结构和运行方式
则计算方案可按如下方式定义
序号方案名方案内容（所含Group及次序
1“目前方式”“现有电网”
2“规划方式”“现有电网”+“规划电网”
方案定义例二:
模拟电网的典型运行方式
电网的四个典型运行方式（冬季大方式、冬季小方式、夏季大方式、夏季小方式,反映的是基于同一个电网结构,电网内负荷的有功、无功随季节变化,以及为适应负荷的需求,电网内发电厂有功、无功也相应变化的运行状态。
所以这四种方式的潮流数据仅仅只是发电、负荷数据有很大的变化,而反映电网结构的元件参数如交流线、变压器等实际上没有太大变化。
所以如要有效、简洁地模拟这四个典型运行方式,数据组的定义可如下所示:
数据组描述
“基本网架”交流线、并联电容电抗器、变压器、直流线等不随运行方式变化、参数基本保持不变的数据
“冬大方式“冬季大方式下的发电、负荷数据“冬小方式”冬季小方式下的发电、负荷数据“夏大方式”夏季大方式下的发电、负荷数据
“夏小方式”夏季小方式下的发电、负荷数据
相应的方案定义如下所示:
序号方案名方案内容（所含Group及次序
1“冬大方案”“基本网架”+“冬大方式”
2“冬小方案”“基本网架”+“冬小方式”
3“夏大方案”“基本网架”+“夏大方式”
4“夏小方案”“基本网架”+“夏小方式”
那么,基于这四种方案分别建立四个潮流作业,就可以对这四种运行方式的潮流
分布进行分析了。
方案定义例三:
模拟包含不同地区的电网
例如考虑整个华中电网数据,并对江西电网进行着重分析,其数据组的建立可按
如下方式:
元件数据组
交流线、变压器“河南”、“湖北”、“湖南”、“江西”（按地区
发电、负荷“河南”、“湖北”、“湖南”、“江西”、“江西夏”、“江西冬”（按地区和季节则计算方案可按如下方式定义:
序号方案名方案内容（所含Group及次序
1“华中全网”“河南”+“湖北”+“湖南”+“江西”
2“江西冬”“江西”+“江西冬”
3“江西夏”“江西”+“江西夏”
在输入实际电网时,用户应根据自己电网的特点和计算的目的,利用数据组更灵
活更高效的组织数据、定义系统的网架结构。
（3方案的定义方法
在图模一体化平台中,
点击“元件数据”下拉菜单中的“方案定义”,弹出方案定义窗口。
1在方案定义窗口中:
新建一个方案时,需给出方案名,并从窗口左侧候选的数据组中选择任意多个数据组到“已选项”中。
在“已选项”框中可以删除已选的数据组和改变其次序（该功
能待完善。
“已选项”框中的最终内容和次序,即是新定义的方案内容。
方案名:
方案名称,可为长度不超过20位的任意字符,如果全为汉字,则不超过10位。
“描述”:
可对所定义的方案给予简短的注释说明。
3.2潮流计算作业的定义
在执行潮流计算之前,还需要定义潮流计算的作业。
（1潮流计算作业的构成
潮流计算的基础方案给出了待计算电网的网络结构、参数和各节点发电、负荷等基本数据,再配以不同的计算控制信息（包括发电、负荷的按比例修改等,即可得到不同的潮流计算作业。
一个潮流计算作业的构成如下图所示:
发电和负荷按比例修改控制
潮流作业
迭代误差变电站主接线开关作用控制计算方法
母线电压上、下限
迭代次数上限区域功率控制自定义功能控制
（2潮流作业的定义方法
按上述潮流作业必备的内容,可以定义不同的潮流计算作业。
每一作业需给定一
个作业号。
在图模一体化平台窗口中,按照2.1中的三种方式进入潮流计算运行环境后,点击潮流菜单中的或工具栏中的,弹出潮流计算信息窗口:
在该窗口中选择或定义潮流作业名后,即可点击“确定”按钮,确认所定义的作业。
潮流作业工具栏说明如下:
:
翻至第一个潮流作业
:
翻至前一个潮流作业
:
翻至后一个潮流作业
:
:
翻至最后一个潮流作业
:
增加一个潮流作业
:
删除当前潮流作业
:
拷贝当前潮流作业
:
将拷贝的潮流作业粘贴至当前潮流作业
:
查找潮流作业
:
浏览所有潮流作业
:
输出所有潮流作业
潮流作业的定义由以下几部分组成:
作业定义基本信息
作业名:
可选择已有的或键入新的作业名,作业名可为任意字符,包括中文字符、英文字符或数字等。
作业名不允许重复。
方案名:
选择该作业所对应的方案。
“描述”,可对该潮流作业给予简短的注释。
点击“刷新”按钮,按作业定义从基础数据库中重新抽取数据,以刷新该潮流作业计算数据,其作用是:
一方面能把对基础数据库的修改反映到该计算作业中来;另一方面,曾通过“数据修改”按钮所做的修改,也被作废。
点击“编辑…”按钮,激活以下的数据栏,可进一步给出该潮流作业所包含的其它内容。
母线电压上、下限数据栏
指定母线电压上下限的缺省值。
在基础数据库中填写母线数据时,可以为每一条母线指定各自的电压上下限,也可以只指定某些特殊、重要母线的电压限值,其余的不设定。
在潮流计算时就会取此处设定的电压上下限作为这些没有设定限值的母线的上下限的标幺值。
需要注意的是,电压上下限数据在潮流计算中并不参与计算,也不会影响潮流收敛性和潮流结果,它只是作为衡量电压是否合格的一个标准,在潮流结果报表输出中可单独列出越限的母线,而且在单线图上显示潮流结果时也会对越限母线进行突出显示。
电压上限:
单位为标幺值（p.u.,缺省值为1.1。
电压下限:
单位为标幺值（p.u.,缺省值为0.9。
计算方法数据栏
计算方法:
有5种:
①PQ分解法
②牛顿法（功率式
③最佳乘子法
④牛顿法（电流式
⑤PQ-牛顿法（功率式
缺省方法为牛顿法（功率式,不收敛时可更换方法。
对于相同的收敛精度,如果多种方法都能收敛,绝大多数情况下计算结果都应该是完全一样的,只有在运行点、电网结构比较特殊的极少情况下,才可能出现多个方法收敛于不同的点的情况。
这种情况下,也只有一个解是实际可运行点,另外的解都只是数学上存在的解,实际运行不可能出现。
允许误差:
即迭代收敛判据。
迭代次数上限:
若在该给定次数之内达不到收敛精度时,则选择迭代过程中最小误差输出其结果,供参考。
控制信息栏
该栏包含是否考虑一些因素的信息:
①发电/负荷比例因子:
是否考虑发电和负荷按比例因子修改的选择。
为考虑;
为不考虑。
发电和负荷比例因子的作用是,可将指定范围（某区域或某电压等级的发电和负荷
值在原有数据基础上,按一定比例增减。
选中后,可点击其后的“编辑”按钮,弹出发电和负荷修改比例因子数据的录入窗口:
以录入和编辑其数据（参见3.3.1
②区域功率交换:
是否考虑区域功率交换控制的选择。
为考虑;为不考虑。
选中后,可点击其后的“编辑”按钮,弹出区域功率交换控制数据的录入窗口:
以录入和编辑其数据（参见3.3.2
③控制和UD功能:
是否考虑潮流计算中的控制调节功能（通过系统UD模型实
现和UD功能的选择。
为考虑,为不考虑。
若有用户自己定义UD模型需要调
用,则选中后,再点击其后的“编辑”按钮,弹出用户自定义模型调用数据的录入
窗口:
以录入和编辑其数据（参见2.3.3
④考虑变压器激磁阻抗:
是否考虑变压器的激磁阻抗。
为考虑,为不考虑。
作业数据文件栏（该功能待完善
通过点击“导入…”和“导出…”按钮,可实现潮流计算的作业数据与潮流固定格式数据文件（*.DAT的相互转换,用以作业数据的保存和交换（参见2.4。
点击“导出…”按钮,给出潮流作业数据文件名（*.DAT,点击“确定”按钮,即把当前潮流作业数据保存至*.DAT文件。
点击“导入…”按钮,选择潮流作业数据文件（*.DAT,点击“确定”按钮,即把该文件数据转换为当前作业数据,该作业原有数据即被覆盖。
数据修改
当选择或定义了一个作业之后,便生成了该作业的计算数据。
可以仅对计算数据
进行调整和修改,而不影响基础数据。
潮流计算的作业计算数据包括交流线、变压器、
发电机、负荷和直流线的数据（参见3.1.2。
数据回存
使用“数据回存”功能,可将计算数据所做的修改存回到基础数据中。
点击“数据回存”按钮,弹出数据回存窗口如下:
将改动数据保存至新数据组:
提供了两种数据保存方式,可通过该项进行设定。
:
按作业的方案定义,修改基础数据库中对应数据。
:
保持原有数据不变,将与原有数据不同部分,作为一个新的数据组保存到基础数据库中。
此时需给出新数据组名。
新数据组名:
在选择“将改动数据保存至新数据组”时,需要给出新数据组名。
数据组名最多由10个字符（5个汉字组成,不能为空或与已有数据组名相同。
确定:
按设定方式保存作业修改数据至基础数据库。
退出:
放弃保存,退出该窗口。
3.3潮流计算作业的相关数据
3.3.1发电和负荷修改比例因子数据
利用发电/负荷修改比例因子,可将指定范围（某区域或某电压等级的发电和负荷值在原有数据基础上,按比
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