一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釶SASP 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫以及用PSASP 進(jìn)行電力系統(tǒng)各種計(jì)算的方法。二、PSASP 概述PSASP (Power System Analysis Software Package)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解PSASP 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫以及用PSASP 進(jìn)行電力系統(tǒng)各種計(jì)算的方法。

二、PSASP 概述

PSASP (Power System Analysis Software Package) 是由中國電力科學(xué)研究院研發(fā)的一套功能強(qiáng)大、使用方便的電力系統(tǒng)分析綜合程序。主要用于電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員確定經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案；運(yùn)行調(diào)度人員確定系統(tǒng)運(yùn)行方式、分析系統(tǒng)事故、尋求反事故措施；科研人員研究新設(shè)備、新元件投入系統(tǒng)等新問題以及高等院校用于教學(xué)和研究。

基于電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，PSASP 可進(jìn)行電力系統(tǒng)(輸電、供電和配電系統(tǒng)) 的各種穩(wěn)態(tài)分析、故障分析及機(jī)電暫態(tài)分析計(jì)算。

1．PSASP

的三層體系結(jié)構(gòu)

PSASP 是一個(gè)資源共享、高度集成和開放的大型軟件包，其結(jié)構(gòu)分為三層，如下圖所示： 第一層是公用數(shù)據(jù)和摸型的的資源庫，其中包括：

（1）電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：包括發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、變壓器、交直流線等電網(wǎng)基本元件，提供了各種分析計(jì)算的基本數(shù)據(jù)支持。

（2）固定模型庫：包括發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、調(diào)壓器、調(diào)速器、PSS 、直流輸電、靜止無功補(bǔ)償器等模型，提供了電力系統(tǒng)常用的模型支持。

（3）用戶自定義模型庫：由用戶自定義(UD)方式建立的各種元件模型構(gòu)成，用以擴(kuò)充PSASP 的模型功能支持。

（4）用戶程序庫：由用戶程序接口(UPI)方式實(shí)現(xiàn)的一些模型和功能程序構(gòu)成，用以支持PSASP 運(yùn)行。

第二層是基于資源庫的應(yīng)用程序包，在電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持下，可進(jìn)行各種計(jì)算分析。其中包括：

（1）穩(wěn)態(tài)分析：潮流計(jì)算、網(wǎng)損分析、最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化、靜態(tài)安全分析、諧波分析、靜態(tài)等值等；

（2）故障分析：短路計(jì)算、復(fù)雜故障計(jì)算、繼電保護(hù)整定計(jì)算等；

（3）機(jī)電暫態(tài)分析：暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、直接法暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、電壓穩(wěn)定計(jì)算、小干擾穩(wěn)定計(jì)算、動(dòng)態(tài)等值、馬達(dá)起動(dòng)、控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與協(xié)調(diào)、電磁-機(jī)電暫態(tài)分析的次同步諧振計(jì)算等。 第三層是計(jì)算結(jié)果庫和分析工具，執(zhí)行各種分析計(jì)算后，即生成相應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)庫，以便進(jìn)一步采用不同的手段進(jìn)行分析。

2．PSASP 計(jì)算流程

PSASP 計(jì)算的流程和結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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各種計(jì)算公共部分

圖中，虛線以上是各種計(jì)算(潮流、暫態(tài)穩(wěn)定、短路等) 的公共部分，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。可通過文本和圖形兩種方式建立和編輯，最終生成可供各種計(jì)算分析的電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。虛線以下為各種計(jì)算特有的部分。其中需要用戶參與的有兩部分：

其一是計(jì)算作業(yè)的定義。確定電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行方式及計(jì)算的控制(計(jì)算方法，迭代誤差、控制功能的投入等) 。這里有文本和圖形兩種方式支持。

其二是計(jì)算結(jié)果的編輯和輸出。即選擇輸出的范圍和內(nèi)容，這里有文本和圖形兩種方式： 文本方式是生成報(bào)表、報(bào)表文件和簡單圖示；

圖形方式是在單線圖上直接標(biāo)識。

三、PSASP 的電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

1．電網(wǎng)數(shù)據(jù)分類

PSASP 中根據(jù)物理特性和計(jì)算需要將數(shù)據(jù)分為四類：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：基于物理特性的電力系統(tǒng)元件庫及元件公用參數(shù)庫，是電力系統(tǒng)分析計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，且與執(zhí)行什么計(jì)算無關(guān)。

（2）計(jì)算數(shù)據(jù)：根據(jù)不同計(jì)算的需要，與計(jì)算密切相關(guān)的數(shù)據(jù)。如：暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算所需的控制信息，故障信息，這部分?jǐn)?shù)據(jù)多是些臨時(shí)性的控制信息數(shù)據(jù)，需要不斷地調(diào)整和修改。

（3）結(jié)果數(shù)據(jù)：各種計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與執(zhí)行什么計(jì)算相關(guān)。

（4）用戶自定義模型數(shù)據(jù)：作為擴(kuò)充PSASP 功能的用戶自定義(UD)模型及其參數(shù)庫。這部分雖與執(zhí)行什么計(jì)算有關(guān)，如有潮流計(jì)算的UD 模型和暫穩(wěn)計(jì)算的UD 模型之分，但它一次建好，可為多個(gè)電網(wǎng)所使用，因此是非常穩(wěn)定的。

2．基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)容

電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是支持PSASP 各種計(jì)算的公用數(shù)據(jù)庫，分為基本元件庫和元件公用參數(shù)庫，由這兩個(gè)庫共同完成電力系統(tǒng)各元件的數(shù)據(jù)描述。每個(gè)數(shù)據(jù)庫按元件不同又設(shè)置了若干個(gè)數(shù)據(jù)表。

（1）基本元件數(shù)據(jù)庫

該庫主要存放輸電線、變壓器，一次設(shè)備(發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、直流、靜補(bǔ)) 和二次裝置(調(diào)壓器、調(diào)速器，PSS 等) 等系統(tǒng)元件的數(shù)據(jù)。

（2）元件公用參數(shù)數(shù)據(jù)庫

在基本元件數(shù)據(jù)庫中，其中有些元件，如：發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器(調(diào)壓，調(diào)速，PSS) 、負(fù)荷、靜補(bǔ)、直流等存在著不同的記錄中含有相同數(shù)據(jù)的情況。因此，把相同的數(shù)據(jù)抽出來，作為公用參數(shù)庫，這樣系統(tǒng)各種元件(如發(fā)電機(jī)) 的參數(shù)，只需填寫一個(gè)參數(shù)組號，就可共享參數(shù)庫中的相應(yīng)參數(shù)，從而

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四、PSASP 的使用方法（以短路計(jì)算為例）

1．輸入電網(wǎng)數(shù)據(jù)，形成電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及元件公用參數(shù)數(shù)據(jù)庫，（后者含勵(lì)磁調(diào)節(jié)器， 調(diào)速器，PSS 等的固定模型），也可使用用戶自定義模型UD 。在此，可將數(shù)據(jù)合理組織成若干數(shù)據(jù)組，以便下一步形成不同的計(jì)算方案。

（1）文本支持環(huán)境

點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”和

“公用參數(shù)”命令，可依次輸入各電網(wǎng)元件的參數(shù)。

（2）圖形支持環(huán)境：

在“編輯模式下”，利用工具箱，輸入電網(wǎng)接線圖。作圖時(shí)，若元件參數(shù)尚未輸入，會(huì)自動(dòng)彈出相關(guān)數(shù)據(jù)錄入窗口，此時(shí)輸入數(shù)據(jù)即可。

注意：兩種環(huán)境下，均應(yīng)先輸入母線數(shù)據(jù)，再處理其他元件?。?！

2．方案定義

從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)組，組合成不同方案，以確定電網(wǎng)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式。

（1）文本支持環(huán)境：點(diǎn)擊“計(jì)算”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“方案定義”命令。

（2）圖形支持環(huán)境：“運(yùn)行模式”下，點(diǎn)擊“作業(yè)”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“方案定義”命令。

3．?dāng)?shù)據(jù)檢查

對確定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，檢查網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的合理性，計(jì)算規(guī)模是否超出范圍。

（1）文本支持環(huán)境：點(diǎn)擊“計(jì)算”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“數(shù)據(jù)檢查”命令。

（2）圖形支持環(huán)境：“運(yùn)行模式”下，點(diǎn)擊“作業(yè)”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“數(shù)據(jù)檢查”命令。

4．作業(yè)定義

給出計(jì)算控制信息，明確具體的計(jì)算任務(wù)。

（1）文本支持環(huán)境：點(diǎn)擊“計(jì)算”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令。

（2）圖形支持環(huán)境：“運(yùn)行模式”下，點(diǎn)擊“作業(yè)”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令。

5．執(zhí)行計(jì)算

（1）文本支持環(huán)境：在上述“短路計(jì)算信息”窗口，完成作業(yè)定義之后，點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕即可。

（2）圖形支持環(huán)境：運(yùn)行模式”下，

a. 點(diǎn)擊“視圖”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令，選擇作業(yè)；

b. 點(diǎn)擊“計(jì)算”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令，執(zhí)行計(jì)算；

c. 點(diǎn)擊“格式”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路結(jié)果”命令，確定計(jì)算結(jié)果在圖上的顯示方式。

6．報(bào)表輸出結(jié)果

用戶可選擇期望的輸出范圍，輸出內(nèi)容和輸出方式。

（1）文本支持環(huán)境：點(diǎn)擊“結(jié)果”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令。

（2）圖形支持環(huán)境：“運(yùn)行模式”下，點(diǎn)擊“報(bào)表”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令。

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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

理解電力系統(tǒng)分析中潮流計(jì)算的相關(guān)概念，掌握用PSASP 軟件對電力系統(tǒng)潮流進(jìn)行計(jì)算的方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1．PSASP 潮流計(jì)算概述

潮流計(jì)算是根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算。通常給定的運(yùn)行條件有系統(tǒng)中各電源和負(fù)荷點(diǎn)的功率、樞紐點(diǎn)電壓、平衡點(diǎn)的電壓和相位角。待求的運(yùn)行狀態(tài)參量包括電網(wǎng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。

以一個(gè)下圖所示9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，計(jì)算其在常規(guī)、規(guī)劃兩種運(yùn)行方式下的潮流。規(guī)劃運(yùn)行方式即在常規(guī)運(yùn)行方式下，其中接于一條母線（STNB-230）處的負(fù)荷增加，對原有電網(wǎng)進(jìn)行改造后的運(yùn)行方式，具體方法為：在母線GEN3-230和STNB-230

之間增加一回輸電線，增加發(fā)電機(jī)3的出力及其出口變壓器的容量，新增或改造的元件如下圖虛線所示。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1．雙擊PSASP 圖標(biāo)，彈出

PSASP 封面后，按任意鍵，即進(jìn)入PSASP 主畫面：

在該畫面中，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”按鈕，建立新目錄，如：C:CLJS。以后可通過“選擇”按鈕，選擇該目

錄。在系統(tǒng)基準(zhǔn)容量項(xiàng)中，鍵入該系統(tǒng)基準(zhǔn)容量，如100MV A 。

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在PSASP 主畫面中，點(diǎn)擊“圖形支持環(huán)境”按鈕，進(jìn)入圖形支持環(huán)境，再點(diǎn)擊“編輯模式”按鈕，即進(jìn)入系統(tǒng)單線圖編輯窗口，分別錄入系統(tǒng)母線、交流線、變壓器、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的數(shù)據(jù)，以下以變壓器為例：

注意：變壓器是發(fā)I 側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)側(cè)， I 、J 側(cè)互換后，變壓器的等效π型等值電路不同，故其I 、J 側(cè)不能互換。

3．在文本環(huán)境窗口中點(diǎn)擊“計(jì)算”下拉菜單中的“方案定義”或在圖形支持的運(yùn)行模式窗口中點(diǎn)擊“作業(yè)”下拉菜單中的“方案定義”，彈出方案定義窗口。

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在文本和圖形環(huán)境下均可以定義不同的潮流計(jì)算作業(yè)，每一作業(yè)需給定一個(gè)作業(yè)號。

點(diǎn)擊作業(yè)頁上的“刷新”按鈕，按作業(yè)定義從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中重新抽取數(shù)據(jù)，以刷新該潮流作業(yè)計(jì)算數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊“刪除”按鈕，可刪除該潮流作業(yè)；點(diǎn)擊“編輯...”按鈕，激活以下的數(shù)據(jù)欄，可進(jìn)一步給出該潮流作業(yè)所包含的其它內(nèi)容。

計(jì)算方法數(shù)據(jù)欄要選擇計(jì)算方法及給定迭代時(shí)允許誤差及迭代次數(shù)上限，在PSASP 時(shí)，提供了5種計(jì)算方法：① PQ分解法；② 牛頓法(功率式) ；③ 最佳乘子法；④ 牛頓法(電流式) ；⑤ PQ-牛頓法(功率式) ，在計(jì)算時(shí)可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)特性選擇合適的算法。

數(shù)據(jù)修改：當(dāng)選擇或定義了一個(gè)作業(yè)之后，便生成了該作業(yè)的計(jì)算數(shù)據(jù)?？梢詢H對計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和修改，而不影響基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。潮流計(jì)算的作業(yè)計(jì)算數(shù)據(jù)包括交流線、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷和直流線的數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)回存：使用“數(shù)據(jù)回存”功能，可將計(jì)算數(shù)據(jù)所做的修改存回到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中。

5．點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕，執(zhí)行定義好的作業(yè)的潮流計(jì)算，在計(jì)算過程窗口中顯示迭代過程。關(guān)閉該窗口，返回潮流計(jì)算信息窗口。

6．在文本支持窗口中，點(diǎn)擊“結(jié)果”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“潮流”命令，計(jì)算結(jié)果輸出有圖示、報(bào)表輸出兩種方式。

四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1. 本系統(tǒng)文件請存入D ：PSASP學(xué)號 姓名潮流下；

2．嚴(yán)禁刪除或更改計(jì)算機(jī)中除上述目錄以外的一切內(nèi)容。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1．在文本方式下查看作業(yè)號1的潮流計(jì)算結(jié)果報(bào)表。報(bào)表輸出格式選擇如下： 分區(qū)輸出 單位：p.u

輸出范圍：全網(wǎng)

輸出對象：摘要信息、結(jié)果綜述、母線、交流線、兩繞組變壓器 輸出方式：輸出至文件

2．改用PQ 分解法重復(fù)計(jì)算作業(yè)1，查看計(jì)算結(jié)果，與牛頓法結(jié)果做比較。 3．對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，寫出實(shí)驗(yàn)感想和小結(jié)。

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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

理解電力系統(tǒng)分析中短路計(jì)算的相關(guān)概念，掌握用PSASP 軟件對電力系統(tǒng)短路進(jìn)行計(jì)算的方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1．PSASP 短路計(jì)算概述

電力系統(tǒng)短路的類型主要有三相短路、兩相短路、一相接地短路和兩相接地短路。在同一時(shí)刻，電力系統(tǒng)內(nèi)僅有一處發(fā)生上述某一種類型的故障，稱為簡單故障。同時(shí)有兩處或兩處以上發(fā)生故障，或在同一處同時(shí)發(fā)生兩種或兩種以上類型故障，稱為復(fù)雜故障或多重故障。

短路計(jì)算就是在某種故障下，求出流過短路點(diǎn)的故障電流、電壓及其分布的計(jì)算。PSASP 中提供了兩種計(jì)算短路電流的方式，一是基于潮流計(jì)算，二是不基于潮流計(jì)算。

本次實(shí)驗(yàn)在潮流計(jì)算的結(jié)果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上完成。 三、實(shí)驗(yàn)步驟

1．打開PSASP 軟件編輯界面，選擇自己保存在計(jì)算機(jī)上面的潮流計(jì)算文件夾名稱，進(jìn)入文本編輯界面。

2．方案定義：基于潮流的短路計(jì)算是以某一潮流計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，因此其基礎(chǔ)方案與潮流基礎(chǔ)方案相同。不基于潮流的短路計(jì)算先要定義基礎(chǔ)方案，其定義方法同潮流計(jì)算中基礎(chǔ)方案的定義。

3．作業(yè)定義：點(diǎn)擊“作業(yè)”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令，定義作業(yè)。

5．報(bào)表輸出結(jié)果：點(diǎn)擊“結(jié)果”菜單項(xiàng)，執(zhí)行“短路”命令，選擇報(bào)表輸出方式。 四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1. 本系統(tǒng)文件請存入D ：PSASP學(xué)號 姓名短路下；

2．嚴(yán)禁刪除或更改計(jì)算機(jī)中除上述目錄以外的一切內(nèi)容。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1．將在PSASP 環(huán)境下對上述系統(tǒng)的計(jì)算數(shù)據(jù)用表格寫出來。報(bào)表輸出格式選擇如下： 分區(qū)輸出 單位：p.u

輸出范圍：全網(wǎng)

故障點(diǎn)選擇：GEN1-230、GEN2-230、GEN3-230

輸出內(nèi)容：短路電流簡表、短路電流分布系數(shù)、母線電壓、支路電流 輸出方式：輸出至文件

2．用PSASP 對教材中P191例8-4進(jìn)行各種短路計(jì)算。 3．對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，寫出實(shí)驗(yàn)感想和小結(jié)。

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