基于PSASP的电力系统潮流分析①

于永进等

摘 要：电力系统分析课程是电气工程及其自动化专业的一门重要专业课，课程内容囊括了电力系统的基本概念、基本理论以及计算方法等。在实践中，由于本课程教学及实验学时较短，多数学生感到难度较大。为提高本课程的教学效果，提高学生的应用能力，将理论与实际相结合，在电力系统分析课程实验中引入电力系统综合程序具有重要意义。针对电力系统分析基础课程实验定位，该文采用电力系统分析综合程序（PSASP）结合四节点系统实例进行潮流计算，阐述了电力系统建模过程中需要注意的几个问题，实现潮流结果的文本输出和图形输出交互化。

关键词：电力系统 分析综合程序 建模 交互化

中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（b）-0178-02

随着电力系统集中式大电网的发展，系统规模日益庞大，节点数目众多，传统的手工计算越来越不能满足系统稳态分析的要求，计算机计算普遍用于电力系统的各种潮流计算。电力系统分析综合程序（Power System Analysis Software Package， PSASP） 是由中国电力科学研究院研发的潮流分析软件，PSASP有着友好、方便的人机界面，如基于图形的数据输入和图上操作，自定义模型图以及图形、曲线、报表等各种形式输出。为提高该课程的教学效果以及让学生做到理论联系实际，特将电力系统分析综合程序引入该课程的实验中[1]。基于此软件的电力系统潮流计算仿真实验可以提高学生对电力系统潮流的感性认识和对稳态运行各种电气参数的理解。

1 PSASP在电力系统分析潮流计算应用

在图1所示的两机四节点系统中，网络各元件参数的标幺值如下：

系统中节点1、2为PQ节点，节点3为PV节点，节点4为平衡节点，已给定

容许误差。试用牛顿法计算潮流分布。

潮流计算作为电力系统分析的基础，在电力系统分析过程中起到举足轻重的作用，在没有计算机辅助的情况下计算量大，结果不精确，潮流计算结果不直观[2]。它是教学中的重点内容，由于计算复杂，也是难点。首先利用PSASP建立电力系统模型，然后再对潮流计算结果分析。

实验模型建立步骤：

PSASP程序通过文本和图形两种方式建立和编辑基础数据，生成可供各种分析的基础数据库[3]。先选择文本输入，然后再进行图形输入。在文本输入形式下：

原始数据输入：选择菜单“数据→基础数据”，按如下顺序输入：

（1）母线：定义“母线名”和“基准电压”。

（2）交流线：输入“编号、连接信息”、及“阻抗”参数。

（3）双绕组变压器：输入“编号、连接信息、连接方式”，其中编号不得与交流线编号重复。

（4）发电机及其调节器：选择母线名及母线类型；引导学生复习节点类型及其特点，引导学生思考为什么每个系统需要指定一个平衡节点[4]。

（5）负荷：选择母线名及母线类型，输入“负荷号”，在“负荷功率”中输入有功P和无功Q数据。

假定按照节点对应关系1—A，2—B，3—C，4—D录入原始数据。

录入数据需要注意的几个问题：

（1）定义节点电压有名值。假设C节点对应10kV，节点A、B、D组成110 kV高压环网。

（2）PSASP软件中的双绕组变压器等值电路模型如图2所示，因此需要对A、C支路间双绕组变压器做等值变换，将1：K变为1/K：1，从而使阻抗Z13连接到变比为1的一侧，TK=1/K，励磁支路忽略。

其中A、C支路间较特殊，录入数据如下图3所示：

（3）负荷数据录入：由于A、B母线上负荷参考方向指向母线，与正常负荷参考方向相反，因此录入数据时P、Q都是正的。

（4）定义潮流作业，用分别用牛顿拉夫逊法和PQ分解法进行计算，允许误差：0.0001，迭代过程如图4、5所示。

可以看出：牛拉法经过3次迭代后误差小于10-4，PQ分解法经过4此迭代后误差小于10-4 ，迭代结束后平衡节点功率相等。两种方法计算全网母线（发电、负荷）结果报表如图6，图7所示。

比较两种计算方法的迭代次数和计算结果可以得到结论：PQ分解法是极坐标形式牛顿拉夫逊潮流计算的一种简化算法。由于这些简化只涉及修正方程的系数矩阵，并未改变节点功率平衡方程和收敛判据，因而不会降低计算结果的精度。

潮流计算作为电力系统分析的基础，手机计算工作量大，结果不精确，采用PSASP以后可以方便的设置潮流计算各种约束条件，计算结果直观、可靠。图形输出方式下潮流结果如下图所示：

通过图8可以看出A、B节点电压偏低，不能满足电力系统电能质量要求，需要调压，可以考虑在A、B节点加装无功补偿装置调压。

2 结论

将PSASP仿真软件引入到电力系统分析基础实验教学环节中，计算电力系统潮流，简化计算过程，学生可以自己动手搭建各种电力系统元件模型，加深对元件建模理论知识的理解，从而提高学生学习潮流积极性，培养学生分析问题和解决问题的能力。通过具体算例，证明方法的实用性。

参考文献

[1] 张伟，基于PSASP的《电力系统分析》课程实验教学改革初探[J].中国电力教育，2008，8：105-106.

[2] 李宏玉，徐建军，任爽.PSASP在电力系统分析实验教学中的应用 Proceedings of 2012 Third International Conference on Information，Communication and Education Application（ICEA 2012） Volume 12 2012，12，30：247-251.

[3] 張良海.基于PSASP的电网潮流分析[J].长春工业大学学报：自然科学版，2012，8（4）：4432-4436.

[4] 钟慧荣，蒋秀洁.PSASP在电力系统分析实验中的应用[J]实验科学与技术 2008，12（6）：72-75.