基于PSASP对WDT－Ⅲ电力系统潮流分布的分析

李惜玉，叶泽琼，江青云，吴周华

（广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006）

基于PSASP对WDT－Ⅲ电力系统潮流分布的分析

李惜玉，叶泽琼，江青云，吴周华

（广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006）

电力系统是一种实时变化的复杂系统。潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，潮流计算的结果对研究系统的运行方式及确定电网规划中的供电方案有极其重要的作用。该文利用实际潮流分布数据对电力系统运行状态进行分析，完善线路电抗等系统未知参数设置，并采用PSASP仿真比较。实践表明，在线路电抗值远大于电阻值的系统中，可利用潮流分布数据准确推算出系统各运行元件参数。

PSASP仿真；电力系统；潮流计算；WDT－Ⅲ

电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业，电力的发展与国家经济的发展密切相关。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［1－2］。面对生产经济实际所提出的各种新要求，潮流计算问题无论从其深度和广度来看，都在不断地发展［3］。一直以来，潮流计算的精确性和快速性被认为是最重要的两个问题［4］。潮流计算作为电力系统非常重要的分析计算，根据给定系统的网络结构及运行条件确定整个系统的运行状态，主要是各节点的电压（幅值和相角）、网络中的功率分布及功率损耗等［5］。

1 PSASP简介

PSASP是一套由中国电力科学院所研发的功能强大、使用方便的电力系统分析大型软件包，该软件广泛应用于我国的高校研究人员和电力系统现场［6］。PSASP的结构分为3层：第一层，公用数据和模型的资源库；第二层，基于资源库的应用程序包；第三层，各种计算结果库和分析工具［7］，PSASP拥有包括短路计算、复杂故障计算及继电保护整定计算的故障分析，包含潮流分析、网损分析、最优潮流和无功优化的稳态分析和具有暂态稳定计算、电压稳定计算和控制参数优化的机电暂态分析功能［8］。

2 WDT－Ⅲ电力系统简介

WDT－Ⅲ电力系统综合自动化试验台是由华中科技大学自主研制的一个自动化程度很高的多功能实验平台，它由发电机组、实验操作台、无穷大系统等设备组成［9－10］。可通过开断不同的开关改变系统的运行方式，本次实验采用运行图如图1所示，发电机G－C、发电机G－D与无穷大系统之间构成三节点的环形网络系统。其中，各母线电压分别为：VA＝212.46 V；VC＝218.18 V；VD＝202.65 V；VE＝227.48 V；VF＝208.42 V；各线路传输功率为：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；各负荷功率为：SLC＝（0.331＋j0.309）kVA；SLD＝（2.720＋j0.950）kVA。

图1 WTD－Ⅲ电力系统潮流分布图

3 WDT－Ⅲ电力系统的参数计算

从潮流分布图可知WDT－Ⅲ系统中输电线路为纯电抗线路，但线路电抗和发电机输出功率都未知。

3.1 线路参数计算

设输电线路的一相等值电路如图2所示，其中R和X分别为一相的电阻和等值电抗，V和I表示相电压和相电流。线路的电压降落为首末端两点电压的相量差，由图2可知：V·1－V·2＝（R＋j X）I·

图2 线路等值电路图

若以相量V·2为参考轴，假设I和φ2已知，则可作出相量图如图3所示。图3中就是电压降相量（R＋j X）·I。把电压降相量分解为电压相量V·2同方向和相垂直的两个分量，记这两个分量的绝对值为ΔV2＝AD及δV2＝DB，由图3可以写出：

图3 电压降落相量图

于是线路的电压降落可以表示为：

由于WDT－Ⅲ系统中线路为纯电抗线路，即电阻R＝0，各点电压之间的相角差φ1不大，可忽略电压降落横分量，近似地认为电压损耗就等于电压降落的纵分量［11］，则线路电压损耗可表示为：

3.2 发电机输出功率计算

输电线路功率损耗包括电流通过线路的电阻和电抗时产生的功率损耗以及电压施加于线路对地等值导纳时产生的损耗，由于线路为纯电抗线路，故输电线路功率损耗可表示为：

由功率传输方向分析可得各发电机的输出功率如下。

发电机G－C输出功率为：

发电机G－D输出功率为：

SGD＝SLD＋ΔSLFD－SF＝（1.495－j2.017）kVA

4 电力系统的建模及潮流计算

在PSASP 6.22仿真环境下对WDT－Ⅲ电力系统进行建模，并使用计算所得参数进行潮流计算，对比分析软件仿真结果及系统的实际潮流分布的差异。

图4 PSASP仿真模型图

4.1 PSASP仿真建模

WDT－Ⅲ电力系统中节点E为平衡节点，节点D，C为负荷PQ节点。线路参数：ZAF＝j1.40Ω；ZEF＝j4.25Ω；ZAC＝j0.97Ω；ZEC＝j3.22Ω；ZFD＝j0.39Ω；PQ节点参数：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；平衡节点E参数：VE＝（0.22748＋j0）kV。

仿真步骤：1）根据仿真模型在编辑模式中进行绘图和参数的录入；2）进入运行模式定义作业方案；3）执行潮流计算选择需要输出的数据输出报表［12］，其仿真模型连接图如图4所示。

4.2 PSASP潮流计算仿真结果与分析

经过PSASP仿真建模，可得PSASP潮流计算仿真结果与系统的实际潮流分布数据比较如表1和表2所示：

表1 PSASP仿真结果

表2 实际潮流分布数据

经过对上述数据的分析比较可得：PSASP仿真所得节点电压与系统的实际值十分接近，其中最大相对误差仅为0.06。而PSASP仿真所得平衡节点有功功率和无功功率存在较大误差，其中有功功率相对误差为1.99，无功功率相对误差为1.39。

5 结束语

潮流分布能够准确地表示系统的运行状态，在纯电抗线路或线路电抗值远大于电阻值的系统中，既可由给定的运行条件确定系统运行状态，也可通过系统稳定运行时的潮流分布确定系统中各运行元件的参数。利用PSASP对WDT－Ⅲ系统进行仿真，由于PSASP中系统的基准容量的最小值为1 MVA，对只有几千瓦的小容量系统进行计算时，由于其以标幺值迭代的算法，在内部转换为标幺值时出现“淹没”小数点后面几位重要有效数字，导致平衡节点的有功功率和无功功率误差过大。另外，由于实验室内WDT－Ⅲ实验平台使用年限较长，设备出现老化，线路间存在较大接触电阻，进一步加大平衡节点有功功率的误差。

［1］中国电力科学研究院.电力系统分析综合程序潮流计算用户手册［M］.北京：中国电力科学研究院，2001.

［2］王锡凡.现代电力系统分析［M］.北京：科学出版社，2003：55－56.

［3］杨清，高雁.基于PSASP的潮流计算及应用［J］.电测与仪表，2010，47（7A）：78－81.

［4］邱家驹，韩祯祥，江晓东.潮流计算中的PI＿f节点［J］.中国电机工程学报，1995，15（5）：323－327.

［5］王守相，刘玉田.电力系统潮流计算研究现状［J］.山东电力技术，1996（5）：8－12.

［6］中国电力科学研究院.电力系统分析综合程序概述用户手册［M］.北京：中国电力科学研究院，2001.

［7］陆超，唐义良，谢小荣，等.仿真软件MATLAB（PSB）与PSASP模型及仿真分析［J］.电力系统自动化，2000，24（9）：23－27.

［8］李广凯，李庚银.电力系统仿真软件综述［J］.电气电子教学学报，2005，27（3）：61－65.

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［11］何仰赞，温增银.电力系统分析（下册）［M］.3版．武汉：华中科技大学出版社，2002.

［12］张伟，郭伟.基于PSASP的电力系统潮流计算研究［J］.中国现代教育装备，2010（7）：74－75.

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广东工业大学校级重点项目（2012Z010）；2013年广东省广东工业大学省级大学生创新基金资助项目（1184513164）；2014年广东省广东工业大学大学生创新基金资助项目（201411845181）；2013年广东省电力工程实验教学示范中心项目（400140087）；2013年广东省高等教育教学改革项目（粤财教［2012］361号）；2015年度广东工业大学本科实验教学改革与研究项目（262523312）。

李惜玉（1971－），女，硕士，高级实验师，主要从事电力系统安全稳定与运行控制的研究。