基于PSASP的电网潮流分析

张良海

（大同煤矿集团有限责任公司，山西 大同 037003）

0 引 言

经过多年的扩建和改建，同煤集团供电系统已经形成了一个完整的供电网络，但由于很多变电站的变压器为损耗较高的国家73标准和86标准变压器，从而导致庞大的网损过高，部分母线节点电压越限，严重地影响了同煤集团煤矿供电系统安全供电。为了保证同煤集团煤矿的安全生产，同时降低损耗，提高经济效益，使整个供电电网运行在经济、合理的状态中，节约电能，降低电力成本，必须对同煤电网现状进行分析，对电网实施改造，提升同煤集团供电系统的供电能力。文中利用PSASP电力系统综合仿真程序对大同煤矿云岗地区电网进行潮流分析，获得了其潮流分布结果，为网损计算、静态安全分析和暂态稳定计算奠定基础[1－10]。

1 潮流分析数学模型及基础数据库建立

1.1 数学模型

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：

为一非线性方程组，其中：

为节点平衡方程式。

为待求的各节点电压。

1.2 电网基础数据库建立

PSASP程序通过文本和图形两种方式建立和编辑基础数据，生成可供各种计算分析的电网基础数据库。大同煤矿云岗地区电网地理接线图如图1所示。

图中，云岗与兴旺变电站是国网110kV变电站，榆涧、郭家坡、姜家湾和晋华宫变电站为35kV变电站，其中，榆涧、郭家坡和晋华宫变电站均有2台双绕组变压器，而姜家湾变电站有3台双绕组变压器，各变电站主接线均为单母线分段接线形式。在PSASP程序中，变压器的分析模型使用“T”型等值电路，交流电力线路的数学模型为“π”型等值电路。对于负荷，考虑各段母线上的总负荷，根据已知各变电站的负荷曲线，将每个负荷节点均设为PQ节点。对于国网变电站，将其等效为无穷大系统，设为平衡节点，35kV母线的基准电压设置为37kV，6kV母线的基准电压设置为6.3kV。为了模拟母联断路器，采用小阻抗交流线进行模拟。榆涧、郭家坡、姜家湾和晋华宫变电站均为并联电容器补偿，分析中对电容器按组建模。

图1 云岗地区电网地理接线图

目前，榆涧、姜家湾和晋华宫变电站各变压器型号及参数见表1。

表1 改造前各变压器型号及参数

2 电网潮流分析

2.1 变电站运行方式及负荷情况

同煤电网云岗地区各变电站运行方式如下：

1）姜家湾变电站1＃和2＃变压器运行，3＃变压器备用；

2）晋华宫变电站2台变压器均运行；

3）其余变电站均为1台变压器运行，另1台变压器备用的方式。

根据同煤电网云岗地区各变电站的负荷曲线，取各变电站负荷见表2。

表2 各变电站的负荷

2.2 潮流分析与结果

PSASP程序中关于潮流计算提供了5种算法：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。文中利用牛顿法（功率式）进行求解。

2.2.1 变电站改造前潮流分析

同煤云岗地区变电站改造前电网潮流分析结果见表3～表6。

表3 结果综述表

表4 各变电站母线电压结果

表5 电网线路潮流结果

表6 各变电站变压器损耗结果

功率潮流方向如图2所示。

图2 功率潮流方向

表3结果表明，电网有功功率总损耗为0.49MW，无功功率总损耗为3.27Mvar。

表4结果说明，各变电站母线电压均不越限。

表6给出了各变电站变压器的损耗水平，由于晋华宫、榆涧和姜家湾变电站的变压器均为国家淘汰系列的高损耗变压器，所以整体损耗水平较高。

2.2.2 拟改造后的潮流分析

将晋华宫、榆涧和姜家湾变电站的变压器更换型号变压器进行分析见表7。

变压器损耗对比结果见表8。

表7 拟改造后的各变压器型号及参数

表8 改造前后变电站损耗对比

有功损耗减少0.07MW，总有功损耗降低了14.28%；无功损耗减少0.06Mvar，总无功损耗降低了1.83%。

3 结 语

利用PSASP电力系统综合仿真程序建立了大同煤矿云岗地区电网单线图，分析了晋华宫、榆涧和姜家湾变电站改造前和拟改造后的潮流，分析结果表明，变电站改造后有功损耗减少0.07MW，总有功损耗降低了14.28%；无功损耗减少0.06Mvar，总无功损耗降低了1.83%。大同煤矿云岗地区电网潮流结果为网损计算、静态安全分析和暂态稳定计算奠定了基础。

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