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PSSE使用方法说明


PSS/E(30 版本)部分使用方法说明 ( 版本)部分使用方法说明 1. PSS/E 说明文档介绍
Users Manual(用户手册) (用户手册)
1.1 用户手册介绍
PSS/E 30 版本可以实现稳态及暂态的以下功能: 潮流及相关网络功能; 最优 潮流;Open access;平衡及不平衡故障;网络等值;动态模拟。其中稳态分析程 序(一般来

说是 Load flow Activity Selector)具有图形用户界面(GUI) ,它包含 所有的潮流、故障分析、最优潮流、等值、故障操作研究及 open access。暂态仿 真程序包含所有暂态能用到的功能,诸如动态和长过程稳定性仿真。除了稳态和 暂态的仿真,PSS/E 软件包还提供大量的附属软件,包括数据输入、输出、处理 和准备的功能。 本手册的重点放在潮流分析,对于暂态仿真分析请参考 Program Operation Manual(POM)中的 Vol I 及 Vol II。 通过本手册可以熟悉以下内容: 如何使用 PSS/E 界面、 如何引入及管理模型 数据及文件;如何开展基础的电力系统规划及研究。 本手册的结构如下: 懂得并能操作 PSS/E 用户界面(Chapter 2) 管理 PSS/E 模型数据并操作数据文件(Chapter 3) 开展潮流研究(Chapter 4) 开展 contingency 分析(Chapter 5) 开展传输极限分析(Chapter 6) 开展故障分析(Chapter 7) 开展 balanced switching 研究(Chapter 8) 等值及简化网络(Chapter 9) 实施 open access 研究(Chapter 10) 实施 PV/QV 分析(Chapter 11) 使用自动化的批处理程序(Chapter 12)

本手册的还包括: 界面功能按钮与 activity 对应的示意图(Appendix A) Release compatibility issues(Appendix B) 启动命令(Appendix C) Line 模式的不同点(Appendix D) 数据文件举例(Appendix E) PSS/E Program Application Guide,Vol I 和 Vol II 是从工程角度帮助理解 PSS/E 的结果。这两部分可以理解为 PSS/E 内部的系统建模及技术文档。 PSAS 和 PSEB 的功能有待考证。 PSS/E API 手册描述了 PSS/E 的批处理命令。

1.2 总览:PSS/E 的功能 总览:
PSS/E 并不是为了解决任何具体问题而诞生的,相反,它是一系列可供用户 交互性使用的计算工具的集合。通过按照合理的顺序使用这些工具,用户可以解 决一大批电力系统规划及调度的问题。 本手册会帮助用户熟悉这些工具及其使用 方法,尤其是在稳态分析中使用到的。

1.3 总览:PSS/E 用户界面 总览:
PSS/E 的潮流界面包括如下功能: 通过电子表格形式引入、修改、删除网络数据 制作网络及单线图 稳态分析(潮流、故障分析、最优潮流等等) 稳态分析结果的表达 PSS/E 的初始应用方法在 1.7 中将被介绍。打开程序后,界面主要有以下几 个关键要素:Tree View(树状图) 、Spreadsheet View(电子表格) 、Diagram View (图标) 、Progress/Report View(过程/结果视图)等,如图 1-1 所示。

图 1-1 PSS/E 的 Diagram View 功能可以通过激活一个图表,右键点击 Tree View 或 者图表中已存在的母线,选择 Grow,即可画出与该母线相连的其它母线,并且 可以手动调整图表中元素的位置。

1.4 批处理文件
一系列 PSS/E 动作可以在 Python 脚本或者 Response 文件(.IDV)中被记录 下来,通过选择 I/O Control>Start recording。

1.5 动态用户界面
在本版本中,动态界面是独立于程序界面的独立环节。动态程序除了支持动 态仿真的 activities, 它还通过 LOFL activity 继续支持传统的潮流接口。 这个接口 及其操作在 POM Vol I 和 Vol II 中有叙述。

1.6 程序配置选项

考虑到软件中的设置选项字不全,因此附上截图。

图 1-2 设置内容的注释见用户手册英文文档的第 35 页。

1.7 PSS/E 使用的文档
PSS/E 使用的主要的文件类型有两类,包括: 用户建立的文件。这些数据文件是将被分析、或者批处理文件或者程序 控制所需要的的文件。 PSS/E 建立的文件。包括算例计算时保存的或者用户需要的输出数据。 常见的数据类型主要有: 数据输入文档。PSS/E 具有大量的外部数据,如此之大的数据既可以直 接输入到 PSS/E 的电子表格中,也可以事先输入到一个数据存储文件之 中。该文件将会通过适当的输入 activity 输入到 PSS/E 工作组。 PSS/E 中主要的数据输入文件将在下面加以说明。它们在分析过程中的用途 将在其它章节中加以阐述。 Power Flow Raw Data Files。 这些文件包括潮流系统需要指定的数据, 通 过这些数据可以建立一个初始的工作档。当一个源于其它公司的子系统

的数据格式新的潮流工作档被建立的时候,这些文件可能被读取。 (见 Section 3.2) Machine Impedance Data Files。这些文件包括描述发电机(发电厂)母 线的 unit 配置信息。这些信息在转换到工作档时将被使用。 (见 Section 3.3.5) Dynamics Data Files。这些文件只会被 PSS/E 的动态程序使用。包括同 步机等其它从外部数据获得的系统元件,用于转换到 PSS/E 动态仿真工 作内存。 (见 POM I 和 II) Sequence Data Files。 这些文件包括不平衡故障分析所需要的负序和零序 信息。 (见 Section 7.2) Optimal Power Flow Raw Data Files。最优潮流文件。 Economic Dispatch Data Files。网损及经济性分析所需。 Inertia and Governor Response Data Files。这些附加数据输入文件包括发 电机惯性和原动机响应数据。 Linear Network Analysis Data Files。这些附加输入数据确定监控元素、 contingencies 和子系统。它们将会在诸如传输极限评估之类的线性网络 分析应用中使用。 PSS/E 中还包括一些其它的输入数据类型。 PSS/E 中是不需要经常从输入数据文件中读取基础潮流数据的。一旦一个初 始工作档建立,输入数据文件就会被放在一边,所有的数据修改及小的添加都可 以直接在工作档中通过电子表格来修改。 通过修改巨大的输入数据文件来更新一 个电力系统不仅容易出错, 也很费时。 Section 1.8.2 中描述的 PSS/E Saved Case, 在 是维护系统数据库的一种有效的工具。当需要的时候,PSS/E 还可以把潮流数据 及其它数据转换回输入数据文件格式。这些输出过程将会在后面的章节中描述。

1.8.2 Saved Case 文件
Saved Case(.sav)文件是潮流工作档的二进制镜像。主要是为了节省系统 资源而建立的。 相似的,PSS/E 的动态过程也会建立一个二进制的快照文件用于存储动态工 作内存。

1.8.4 Response Files(翻译为响应文件) (翻译为响应文件)
这些文件允许 PSS/E 用户自动执行一系列 activities。 响应文件是一个原始文 件, 是用户在运行 PSS/E 之前用编辑器写入的。 这个文件可能包括一系列 activities 批处理执行操作及顺序执行菜单上的功能条。

2 用户接口用法详解
用的时候再自己查询细节。

3 处理潮流数据
本章节将描述建立潮流的稳态分析所需要的数据的要求。

3.1 处理潮流数据
本章节内容包括: PSS/E 输入数据所需要指定的网络信息 导入数据的方法 列出并检查数据的方法 检查数据错误的方法 数据编辑 数据导出 用图标建立网络 用电子表格建立网络 并不是本章节所说的所有数据都是必须的,有一些是可以被省略的。

3.2 潮流目录
PSS/E 的网络信息是由 16 个数据分类构成的,包括网络和器件。每一类数 据均有特定的数据格式。数据分类及其数据顺序如下页 Figure 3-1 所示。 所有的数据是通过自由格式输入的, 每一项数据用逗号或者一个或更多个空

格分开。通过 File>Open 菜单读入.raw 的原始潮流数据或者.sav 的包含潮流信息 及潮流解和相关选项的二进制文件都是可以的。 下面这些内容是详细说明潮流数 据分类的不同含义的。 Case Identification Data。这一项包括三个数据记录。第一项包括下面两 个数据:IC, SBASE。SBASE 是系统基准容量,默认 100MVA。后两项 可以写入关于该算例的说明。 Bus Data。网络中的每一条母线的参数都是通过这一项数据输入的。除 了母线的基本信息,这一项数据还包括该母线对地导纳的信息。该导纳 既可以表示对地电容也可以表示电阻或电抗。另外,线路导纳、负荷、 线路放电或变压器阻抗不在该项数据中输入,而是在其它的数据分类中 表示。

母线数据顺序如下:I, ZONE, VM, VA,

‘NAME’,

BASKV,

IDE,

GL,

BL,

AREA,

OWNER。

Figure 3-1

I 就是母线号(从 1 到 999997) 。 NAME 是用单引号括起来的描述母线名字的字符串。

BASKV 母线基准电压,单位 kV,默认是 0。 IDE 是母线的类型, 其中 1-负荷母线或者其它没有任何发电机边界条件的母 线,2-控制电压或固定无功的发电机、电厂母线,达到其无功极限的时候将无法 继续控制电压, 而是保持其无功极限值; 3-平衡母线, 没有任何有功或无功界限, 它将电压设定在一个固定的参考角度;4-孤立母线。IDE 的默认值是 1,即负荷 母线。 GL、BL 是对地导纳。 AREA、ZONE 的区别有待进一步研究。 VM 是幅值,默认 1.0;VA 是功角,默认 0.0。它们的值可以从之前解出来 的潮流中获取,当然也可以输入默认值,然后进行迭代计算。 在所有母线数据输入完之后,只要在下一行最开始的位置输入一个 0 即可。 对于只需要其默认值就可以的数据,只需要连续输入两个逗号,逗号之间不用输 入即可表示为其默认值。 Load Data。任何一个网络的数据必然包括至少一个负荷。该项数据即用 来输入网络中所有的负荷数据。每一个负荷母线上的负荷可以是不同性 质的负荷的混合体。

负荷数据顺序如下:I, IQ, YP, YQ, OWNER。

ID,

STATUS,

AREA,

ZONE,

PL,

QL,

IP,

ID 是用以区分负荷的字符名称。 STATUS 表示负荷是否运行,用 1 表示运行,0 表示退出。 PL、QL 表示恒功率负荷的有功和无功,单位 MW、Mvar。默认值是 0。 IP、IQ 表示恒电流模型在每个基准电压下的有功、无功分量。 YP、YQ 表示恒阻抗模型在每个基准电压下的有功、无功分量。 在所有母线数据输入完之后,同样只要在下一行最开始的位置输入一个 0 即可。 有关负荷的详细内容在 Section 4.5 中有介绍。

Generator Data。这里用以表示发电机或发电厂的信息。在前述母线信息 中,IDE 类型为 2 或者 3 的母线,必须在这里具有对应的发电机信息。

发 电 机 数 据 顺 序 如 下 : I, MBASE, F1, ZR, ZX, F4。 RT, XT,

ID,

PG,

QG, STAT,

QT,

QB, PT,

VS, PB,

IREG, O1,

GTAP,

RMPCT,

……O4,

PG 是发电机的有功输出,单位 MW,默认是 0。 QG 是发电机的无功输出,单位 Mvar。只有当该数据被认为是一个已解潮 流,才需要输入该数据。默认是 0。 QT 是最大无功输出,QB 是最小无功输出。对于需要恒定无功输出的发电 机,只需将 QT 和 QB 均设置为该定值即可。 VS 是整定的发电机电压,标幺值,默认是 1.0。 IREG 是一个很有趣的参数。在 PSS/E 中,发电机是可以维持非本地的母线 电压的,当然非本地的这个母线一定要是负荷或者发电机母线,而 IREG 就是 这个非本地母线的母线号或者名称。 如果 IREG 的值为 0 则说明不进行电压的远 程控制, 仅仅是控制本地母线电压。 对于平衡母线来说, 其发电机数据中的 IREG 必然是设定为 0。其默认值是 0。 MBASE 是通过发电机来表述的基准容量,单位 MVA。这个值在潮流计算、 等值中是没有用的,但是在 switching studies、故障分析和动态模拟仿真中是有 用的。默认情况下 MVASE=系统基准容量。 ZR, ZX 是发电机的复阻抗,ZSORCE,是以 MBASE 为基准值的标幺值。 在潮流和等值构建工作中,该数据是不需要的,但是在 switching studies、故障 分析和动态模拟仿真中是必须的。对于动态仿真,该阻抗值必须设定为未饱和的 次暂态或暂态模型,当然这取决于该发电机采用的是次暂态模型还是暂态模型。 对于短路研究,该阻抗值应该设定为饱和的次暂态或暂态阻抗。默认值 ZR=0.0, ZX=1.0。

RT,XT 是升压变阻抗,XTRAN,是以 MBASE 为基准值的标幺值。如果发 电机的升压变建模是以支路形式建立的,并非建立在发电机内部,该值则应设置 为 0。默认是 0。 GTAP 是升压变变比,标幺值。只有当 XTRAN 不为 0 的时候,GTAP 才有 用。默认 1.0。 STAT 用来表示机组是否投运。 RMPCT 用来表征一个发电机对某个母线电压控制时所出无功应占的比例。 当该发电机参与对于某个非本地远程母线进行电压控制的时候,RMPCT 的值就 是该发电机对于该非本地母线电压控制的无功出力的比例, 所有参与该非本地母 线电压控制的装置的 RMPCT 之和应该为 1,即 100%。当该发电机仅仅控制本 地母线电压的时候,如果还有其它非本地设备控制该本地母线电压的时候,说明 该本地发电机不是 100%控制本地电压,需要有其它非本地设备的协同控制,因 此所有控制该本地母线电压的设备的无功出力的 RMPCT 之和也应为 1。默认值 是 1。 (用户手册上写的 RMPCT 的值是以 0-100 的数值表示的,具体是从 0-1 还 是 0-100 需要实践验证。 ) PT 和 PB 是发电机最大、最小有功出力,单位 MW。 O1-O4 是所有者,F1-F4 是所有者的比例。这两个参数在国内工程中用处不 大。 下面说明一下发电机升压变的建模。在建立发电机数据之前,必须理解两种 建立发电机及其升压变(GSU)的方法。隐式方法:变压器数据存在于发电机数 据之中。变压器不是按照变压器支路来表示的。见下面左图。显式方法:这种方 法下, 变压器数据不会出现在发电机数据中, 它会在变压器支路数据中单独输入。 见下面右图。可见,显式方法里面多了一条机端母线。

多发电机:如果一个发电厂有许多个发电机,即使它们被连接在同一个发电 机母线上,它们也可以被单独表示。如下图:

Nontransformer Branch Data。在 PSS/E 中,基本的传输线模型是网络母 线间的等值π型连接。Figure 3-8 所示的是等值π型连接所需要的参数 信息,包括串联阻抗 R+jX、两个导纳支路(表示线路的容性导纳) 。诸 如电抗器的并联旁路设备的信息,它们与该线路同时投切,它们的数据 也同时写在同一个数据记录中,它们的数据如图中所示,为 G+jB。

每一个非变压器支路信息有如下格式:I, RATEB, RATEC, GI, BI, GJ, BJ, ST,

J,

CKT, O1,

R,

X,

B,

RATEA, F4。

LEN,

F1,……,O4,

I, J 是非变压器线路的起始端号码。 CKT 貌似用处不大,是一个标示。 R, X 是支路的阻抗,标幺值输入,X 必须非零(?) B 总的支路充电电纳,标幺值输入,默认值是 0。 RATEA、RATEB、RATEC 功能与功率极限有关。 GI、BI 和 GJ、BJ 分别是线路两端的复导纳。这个与母线的对地导纳具体如 何区别有待进一步研究。默认值均是 0。 ST 是是否投运的标志。 LEN 是线路长度,输入是按照用户选定的单位。 下面有关于零阻抗线路的简要说明。这里就省略了。

Transformer Data。 几乎所有的变压器数据都在这里输入, 但是也有例外, 就是调节变压器分接头和调节 phase shift angle。这些数据在 Section 3.2.12 中有叙述。双绕组和三绕组变压器的数据都需要在这里指定。

鉴于数据过多,细节请参考用户手册。 Areas and Zones。 Two-terminal dc Line Data。 Voltage Source Converter dc Line Data。 Switched Shunt Data。 线路多段分组。

4 潮流计算详解 4.1 纵览:潮流计算 纵览:
本章节包含相当多的潮流计算及其参数、负荷模型、修改网络和信息输出及 修改的信息。 这一部分给用户提供一个简洁却有效的进行潮流计算并严查结果的 方法。第二章已经介绍了界面菜单的用法,在接下来的部分将对潮流计算的各个 方面进行详细说明。 网络数据的基础是 raw 数据,.sav 数据则不只包括网络元件,还包括如运行 选项的其它信息。其它数据文件有具体的应用场合。现在我们只关注 raw 数据 和.sav 文件。 打开程序后, 在用户界面菜单上的 Power Flow->Solution->Solve 中进行潮流 计算。点击该菜单之后,会弹出一个潮流计算对话框,用户可以在这里选择潮流 计算的类型及控制参数。在该对话框中有两个标签,一个是牛顿法,一个是高斯 -赛德尔法。牛顿法有三种,高斯-赛德尔法有两种。


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