1、 第 35卷2007年 4月 云 南 电 力 技 术YUNNAN ELECTR IC POW ER Vol135 No12Ap r12007 收 稿 日 期 : 2006 - 11 - 28基 于 PSAT的 电 力 系 统 潮 流 计 算叶 利 东 1 , 喻 向 阳 2(11云 南 电 网 公 司 玉 溪 供 电 局 , 云 南 玉 溪 653100;21昆 明 理 工 大 学 , 云 南 昆 明 650224 )摘 要 : 潮 流 计 算 软 件 PSAT是 基 于 MATLAB的 , 以 图 形 用 户 界 面 为 基 础 , 集 绘 图 、 分 析 、 计 算 与 数 据 管理 为
2、一 体 的 自 由 软 件 。 首 先 简 要 概 述 PSAT的 功 能 和 特 点 , 结 合 两 个 潮 流 计 算 实 例 说 明 了 电 力 网 络 的 建立 、 模 型 参 数 的 设 置 等 关 键 问 题 , 最 后 得 到 了 正 确 的 结 果 。关 键 词 : PSAT, 潮 流 计 算 , 电 力 系 统 , MATLAB 语 言中 图 分 类 号 : TM 743 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号 : 1006 - 7345 (2007 ) 02 - 0008 - 021 引 言电 力 系 统 潮 流 计 算 研 究 电 力 系 统 稳 态 运 行 情况 ,
3、 根 据 给 定 的 发 电 运 行 方 式 及 系 统 接 线 方 式 求解 各 母 线 的 电 压 、 各 元 件 中 通 过 的 功 率 及 功 率 损耗 等 。 潮 流 计 算 在 数 学 上 是 多 元 非 线 性 方 程 式 组求 解 问 题 , 采 用 迭 代 算 法 。 20世 纪 50年 代 是 用计 算 机 解 潮 流 问 题 的 起 始 阶 段 , 有 基 于 节 点 导 纳矩 阵 的 高 斯 - 赛 德 尔 法 。 牛 顿 - 拉 夫 逊 方 法 的 出现 克 服 了 阻 抗 法 消 耗 内 存 大 、 计 算 量 大 的 缺 点 ,牛 顿 -拉 夫 逊 方 法 还 衍
4、 生 出 快 速 解 藕 法 等 。 之 后又 出 现 P - Q分 解 法 。 法 国 学 者 在 60年 代 提 出 最优 潮 流 , 它 是 一 个 非 线 性 规 划 问 题 。 随 之 而 来 的大 量 的 商 用 软 件 , 价 格 昂 贵 , 自 由 软 件 的 出 现 ,使 专 业 型 应 用 软 件 走 出 了 自 我 封 闭 , 更 好 地 服 务于 学 科 发 展 及 工 程 建 设 的 需 要 , 由 意 大 利 学 者Federico M ilano博 士 开 发 的 PSAT ( Power SystemAnalysis Toolbox) 就 是 这 样 的 自 由
5、 软 件 。2 P SAT简 介PSAT是 基 于 MATLAB的 电 力 系 统 静 态 和 动态 分 析 及 控 制 工 具 箱 。 它 提 供 这 样 一 些 功 能 : 潮流 计 算 , 延 拓 潮 流 计 算 , 最 优 潮 流 计 算 , 小 信 号稳 定 性 分 析 和 时 域 仿 真 等 。 以 上 均 采 用 图 形 用 户方 式 , 网 络 设 计 使 用 基 于 SIMUL INK的 模 型 库 。PSAT的 主 要 用 于 潮 流 分 析 。 PSAT支 持 如 下 一 些静 态 和 动 态 元 件 : 母 线 、 传 输 线 、 变 压 器 、 平 衡节 点 、 PV
6、 节 点 、 PQ 节 点 、 断 路 器 、 线 路 故 障 、母 线 频 率 测 量 、 电 压 依 赖 负 荷 、 频 率 依 赖 负 荷 、同 步 电 机 、 感 应 电 机 、 有 载 调 压 变 压 器 、 柔 性 交流 输 电 系 统 ( FACTS) 等 ; 同 时 还 包 括 以 下 的 工具 : 构 造 网 络 的 SIMUL INK库 、 设 置 参 数 的 图 形界 面 、 用 户 自 定 义 模 块 工 具 、 图 形 方 式 输 出 、 数据 格 式 转 换 及 命 令 记 录 工 具 。3 潮 流 计 算 实 例311 辐 射 型 网 络 的 潮 流 计 算辐 射
7、 型 网 络 潮 流 分 布 的 计 算 可 以 分 为 两 类 :一 类 已 知 同 一 点 的 电 压 和 功 率 ; 另 一 类 是 已 知 不同 点 的 电 压 和 功 率 。 图 1为 辐 射 型 网 络 , 有 一 条80km的 110kV的 线 路 向 变 电 站 B供 电 , 变 电 站内 装 设 有 一 台 20MVA 的 三 绕 组 变 压 器 , 电 压 比为 110 /3815 /613kV, 容 量 比 为 20000 /20000 /20000MVA, Pk (1 - 2) = 142kW , Pk (2 - 3) = 120kW ,Pk (3 - 1) = 151
8、kW , Uk (1 - 2) % = 1015, Uk (2 - 3) % =615, Uk (3 - 1) % = 1715, P0 = 3917kW , I0 % =2185。 线 路 始 端 电 压 UA = 121kV, 变 电 站 高 压 母线 负 荷 为 ( 15 + j10 ) MVA , 中 压 母 线 负 荷 为(10 + j8) MVA, 低 压 母 线 负 荷 为 (5 + j3) MVA时 , 确 定 变 电 站 的 中 、 低 压 侧 母 线 的 电 压 。图 1 辐 射 型 网 络 潮 流 计 算8第 35卷 基 于 PSAT的 电 力 系 统 潮 流 计 算 2
9、007年 第 2期 图 1为 利 用 PSAT L ibrary建 立 的 Simulink模型 , 采 用 标 幺 制 , 基 准 容 量 为 100MVA , 母 线 A为 平 衡 节 点 , 母 线 B、 C、 D 为 PQ 节 点 , 无 PV节 点 。 图 2为 线 路 的 参 数 设 置 , 图 3为 三 卷 变 的参 数 设 置 , 采 用 牛 顿 - 拉 夫 逊 方 法 , 经 四 次 迭 代就 可 以 得 到 : UC = 3615 - 5106 kV , UD = 6124 - 2108 kV。图 2 线 路 的 参 数 设 置图 3 三 卷 变 的 参 数 设 置312
10、环 型 网 络 的 潮 流 计 算环 形 网 络 包 括 环 式 和 两 端 供 电 网 络 。 计 算 可以 分 为 两 类 : 已 知 功 率 分 点 电 压 ; 已 知 电 源 端 的电 压 , 此 种 情 况 较 多 见 。 图 4为 环 形 网 络 结 线 的Simulink模 型 , 各 支 路 阻 抗 和 各 节 点 功 率 及 类 型以 标 幺 值 标 于 图 中 。 其 中 节 点 2连 接 的 实 际 是 发给 定 功 率 的 发 电 厂 。 节 点 1电 压 保 持 为 1106。 图中 已 是 等 值 电 路 , 参 数 设 置 较 为 简 单 , 只 要 给 出阻 抗
11、 即 可 , 采 用 牛 顿 - 拉 夫 逊 方 法 , 得 到 潮 流 结果 如 表 1所 示 。图 4 环 型 网 络 潮 流 计 算表 1 环 型 网 络 潮 流 计 算 结 果BUS V p1u Phase rad 1 1106 02 110365 - 01046073 110088 - 01083914 110073 - 01089615 110016 - 0110441From Bus To Bus L INE FLOW S1 3 0140866 + j0110583 4 0118908 - j01012122 5 0154887 + j01133321 2 018895 + j0
12、1138672 3 0124688 + j01081462 4 0127932 + j01080614 5 0106332 + j01003274 结 束 语由 以 上 算 例 , 说 明 Matlab /PSAT具 有 用 户 界面 友 好 , 使 用 方 便 , 结 果 清 晰 的 特 点 , 为 工 程 设计 及 理 论 研 究 提 供 了 一 个 平 台 。 配 合 云 南 省 华 宁县 磷 化 工 发 展 的 需 要 , 青 龙 变 电 站 的 建 设 中 , 使用 PSAT进 行 了 三 个 方 案 的 2007年 及 2010年 枯 季丰 季 大 小 方 式 的 潮 流 计 算
13、, 获 得 了 良 好 的 结 果 。作 为 自 由 软 件 的 PSAT, 我 们 可 以 自 由 使 用 、 修 改和 发 布 软 件 , 为 我 们 进 一 步 的 开 发 创 造 了 条 件 。参 考 文 献 1 Federico M ilano1Documentation for PSAT1http: / / thunderbox1uwaterloo1ca 2 王 锡 凡 1现 代 电 力 系 统 分 析 M 1北京 : 科 学 出 版 社 , 20031 3 陈 衍 1电 力 系 统 稳 态 分 析 (第 二 版 )M 1北 京 : 中 国 电 力 出 版 社 , 19951 4 刘 军 , 刘 学 军 1MATLAB在 电 力 系 统 分析 中 的 应 用 J 1电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 ,2000, 12 (2) 19
