PSASP7版暂态稳定计算用户手册.pdf

PSXSP电 力 系 统 分 析 综 合 程 序7.3版Power System Analysis Software Package V7.3暂态稳定计算用户手册Transient Stability Analysis Users Manual中国电力科学研究院2018年8月目 录1 概述.51.1 暂态稳定计算问题简述.51.1.1 暂态稳定问题.51.1.2 暂态稳定计算的应用范畴.51.1.3 暂态稳定计算问题的数学描述.61.2 PSASP暂态稳定计算的主要功能和特点.71.3 PSASP暂态稳定计算方法.91.4 PSASP暂态稳定计算流程.102 暂态稳定计算运行环境.132.1 暂态稳定计算运行环境的进入.132.2 暂稳计算运行环境简介.142.3 暂稳计算菜单和工具栏.162.4 PSASP暂态稳定计算操作步骤.173 暂态稳定计算作业的建立.193.1 暂态稳定计算作业的定义.193.1.1 暂态稳定计算作业的构成.193.1.2 暂态稳定作业的选择.193.1.3 暂态稳定作业的定义方法.203.2 暂态稳定计算作业的复制、增加和删除.233.2.1 作业复制.233.2.2 作业的增加和删除.253.3 暂态稳定作业计算数据的编辑.273.3.1 元件计算数据的修改.283.3.2 用户自定义模型（U D）调用数据.4 13.3.3 网络故障数据.4 33.3.4 节点扰动数据.5 73.3.5 用户程序接口（U PI）调用数据.1 1 23.3.6 实测曲线导入.1 1 53.3.7 输出信息.1 1 73.3.8 自动分析.1 4 33.4 用户程序接口（U PI/M A T L A B）描述.1 4 73.4.1 暂态稳定U PI 用户程序描述.1 4 83.4.2 暂态稳定M a tl a b 模型描述.1 5 14 暂态稳定作业的执行.1534.1 一般方式的暂态稳定计算.1 5 34.2 批处理方式的暂态稳定计算.1 5 45 暂态稳定计算结果的输出.1575.1 摘要信息输出.1 5 85.2 直接方式输出.1 5 85.3 编辑方式输出.1 5 95.4 极值分析输出.1 6 15.5 输出至文件.1 6 25.6 电压电流输出.1 6 45.7 用户自定义模型（UD）输出.1 6 55.8 用户程序输出.1 6 65.9 M a tl a b 模型输出.1 6 75.1 0 暂态稳定判别结果输出.1 6 96 暂态稳定计算算例.1716.1 CEPRI7节点系统基础数据.1716.1.1 CEPRI7节点系统单线图.1716.1.2 CEPRI7节点系统元件数据.1716.1.3 CEPRI 7 节点系统元件公用参数数据.1766.2 用户自定义模型.1776.2.1 用户自定义AVR模型1023.1786.2.2 用户自定义程序UPAVR.1796.3 暂态稳定计算作业的建立和执行.1806.3.1 暂稳作业所基于的潮流作业.1806.3.2 暂稳作业的定义与执行.1816.4 暂态稳定计算结果的输出.1856.4.1 摘要信息输出.1856.4.2 直接方式输出.1866.4.3 编辑方式输出.1886.4.4 自动分析.1896.4.5 输出至文件.1901概述1.1 暂态稳定计算问题简述1.1.1 暂态稳定问题电力系统暂态稳定一般是指电力系统遭受如输电线短路等大干扰时，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来运行状态的能力。

暂态不稳定可以表现为第一摆失稳，对大系统也可能是后续摇摆失稳暂态稳定研究的时间范围一般为扰动后 3-5秒，大系统考虑互联模式振荡可延续至10-20秒电力系统遭受大干扰之后是否能继续保持稳定运行的主要标志：一是各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减；二是局部地区的电压水平是否在可接受范围内通常大干扰后的暂态过程会出现两种可能的结局：一种是各发电机转子间相对角度随时间的变化呈摇摆状态，且振荡幅值逐渐衰减，各机组之间的相对转速最终衰减为零，各节点电压逐渐回升到接近正常值，系统回到扰动前的运行状态，或者过渡到一个新的运行状态在此运行状态下，所有发电机仍然保持同步运行这种结局，电力系统是暂态稳定的另一种结局是暂态过程中某些发电机转子之间的相对角度随时间不断增大，使这些发电机之间失去同步或者局部地区电压长时间很低这种结局，电力系统是暂态不稳定的，或称电力系统失去暂态稳定发电机失去同步后，将在系统中产生功率和电压的强烈振荡，使一些发电机和负荷被迫切除，在严重的情况下甚至导致系统的解列或瓦解1.1.2 暂态稳定计算的应用范畴为了保证电力系统的安全稳定性，在系统规划、设计和运行过程中都需要进行暂态稳定计算分析。

电力系统暂态稳定计算的目的在于确定系统受到大干扰（如发生短路故障、负荷瞬间发生较大的突变、切除大容量的发电、输电或变电设备等）以后，系统各发电机组是否能维持同步运行，并在此基础上完成对系统暂态稳定的分析其6 暂态稳定计算主要应用范围包括：复杂和严重事故的事后分析，通过再现事故后系统的动态响应，以了解稳定破坏的原因，并研究正确的反事故措施；在规划设计阶段，考核系统承受极端严重故障的能力，即超出正常设计标准的严重故障，以研究减少这类严重故障发生的频率和防止发生恶性事故的措施；对电力系统暂态电压稳定性进行分析评估：从系统承受故障能力的角度进行计算分析，如N-l、N-2事故，故障临界切除时间和系统传输功率极限等方面，对动态元件的配置及其对暂态稳定的影响进行考虑，例如：电气制动、快速调整汽门、切机、单相重合闸等特别是当前大容量远距离输电和大电网互联的发展以及新型元件的投入运行，电力系统暂态稳定问题的研究和计算更是一个至关重要的课题1.1.3暂态稳定计算问题的数学描述如前所述，暂态稳定是研究系统受到大干扰后，同步运行稳定性的问题暂态稳定计算的数学模型包括一次电网的数学描述（网络方程）和发电机、励磁调节器、调速器、电力系统稳定器、负荷、无功补偿、直流输电、继电保护等一次设备和二次装置动态特性的数学描述（微分/差分方程），以及各种可能发生的扰动方式和稳定措施的模拟等。

因此PSASP暂态稳定计算（ST）的数学模型可归为以下三个部分：（I）电网的数学模型，即网络方程x =F（x,y）其中：F=,fnyTX=（冷 ，X）X为网络方程求解的变量2）发电机、负荷等一次设备和二次自动装置的数学模型，即微分方程y=G（x,y）其中：G=（g|,g 2,，g）第I章 概 述 7y=（%,%,，）y为微分方程求解的变量（3）扰动方式和稳定措施的模拟如电网的简单故障或复杂故障及冲击负荷、快关汽门、切机、切负荷、切线路等这些因素的作用结果是改变X,Y1.2 PSASP暂态稳定计算的主要功能和特点P S A S P暂态稳定计算的主要功能可概括为以下几个方面：（1）电力系统模型的计算功能 可计算交直流混合电力系统 可考虑变电站（主接线）内部开关状态对系统网络结构的影响 程序提供的常用系统元件模型（固定模型）如下：同步电机模型；励磁调节器（A V R）模型；原动机调速器（G O V）模型；电力系统稳定器（P S S）模型；静态特性负荷模型；感应电动机负荷；综合动态负荷；差分方程负荷模型；考虑配电网阻抗的综合负荷模型；静止无功补偿器（S VC）模型；高压直流输电（H V D C）及其控制系统模型；可控串联补偿器（T C S C）模型；可控高压电抗器（C S R）模型；风力发电机（WG）模型：静止同步补偿器（S T A T C O M）模型；光伏电站模型；8 暂态稳定计算电压源换流站模型。

2)复杂故障方式的计算功能 可同时考虑多处三相对称故障，包括三相短路，三相断线，串联电容保护三相击穿等；可同时考虑多处不对称故障，包括单相短路，单相负荷投入，两相短路，两相接地，单相断线，两相断线，串联电容器不对称击穿等；在不对称故障下，可考虑输电线零序互感的影响；可进行短路电流计算(在程序中做不解微分方程处理)，以及动态过程中的复杂故障短路电流计算；可进行输电线工频暂态过电压及潜供电流计算分析；能给出三相不平衡方式下序电压，序电流，相电压，相电流的分布3)扰动方式和稳定措施模拟的计算功能在PSASP暂态稳定计算中，除网络故障外，还可设置丰富的扰动方式，用以模拟电力系统的某些冲击和稳定措施，其功能概括如下：冲击负荷模拟；快速调节汽门模拟；调压器励磁电压快速调整模拟；发电机出力跟踪调节模拟；负荷功率随机波动模拟；励磁回路电压波动模拟；励磁参考电压修改模拟；风电场风速变化模拟；可控串补强补和旁路设置模拟；可控高抗开环控制模拟；振荡解列信号继电器模拟；调速器参考频率修改模拟；直流线过负荷模拟；直流线功率调制模拟；直流线故障模拟；直流电网故障模拟；第 I 章 概 述 9 按各类准则减少母线上的部分和全部机组的出力；按各类准则切除母线上的部分和全部负荷；按各类准则开断线路开关；风机低电压穿越；发电机超速保护；光伏日照强度变化模拟；5 型直流故障及重启动；快速解列装置；新切线路；5 型直流人工设置换相失败。

4）通过用户自定义模型（UD）和自定义程序接口（UPI）的方法，用户可建立各种模型以实现所需的计算功能；电力系统各种一次设备模型，如不同型号的同步电机，异步电机，静止无功补偿器等；电力系统各种自动装置的模型，如：各种类型的调压器、调速器、电力系统稳定 器（PSS）及各种继电保护和安全自动装置等；随不同工程而异的超高压直流输电线路及其控制系统模型：灵活交流输电系统（FACTS）装置模型，如：可控硅串联补偿器（TCSC）,静态同步补偿器（STATCOM）等；（5）P SASP 7.X版用户程序接口（U P D 提供了更为强大灵活的功能，还增加了对Matlab的支持，可实现对Simulink模型的调用从上述功能可看到，除传统意义上的暂态稳定（一般对应功角稳定）外，P SASP暂态稳定计算模块还可进行频率稳定、暂态电压稳定等诸多时域范围内的仿真计算分析，为符合习惯起见，现仍保留“暂态稳定”的叫法，简 称“暂稳”.1.3 PSASP暂态稳定计算方法暂态稳定的计算方法基本上可分为两类：一类是直接法，一般根据能量函数的原理，对系统的稳定性直接加以判断；另一类是分步积分法，根据逐步求出的系统变量1 0 暂态稳定计算轨迹，分析和判断系统的稳定性。

后者是广泛应用的成熟方法，这里的暂态稳定算法即指分步积分法该方法可简述如下：如前所述，暂态稳定的数学模型可归结为网络方程和微分方程联立求解，即：X=F（X,Y）Y=G（X,Y）P S A S P 暂态稳定计算具体的算法为：采用梯形隐积分的迭代法求解微分方程；采用直接三角分解和迭代相结合的方法求解网络方程；微分方程和网络方程两者交替迭代，直至收敛，以完成一个时段1.4 PSASP暂态稳定计算流程P S A S P 暂态稳定计算的流程和结构如图1-1 所示:图模一体化支撑平台图 1-1 PSASP暂态稳定计算流程与结构第 1 章 概 述 11(1)虚线以上是各种计算(潮流、暂态稳定、短路等)的公共部分，即基础数据准备数据的建立可通过数据浏览方式，也可通过边绘图边输入数据的方式，最终生成可供各种计算分析的电网基础数据库2)虚线以下为暂态稳定计算特有的部分暂稳作业的定义即选择暂稳所基于的潮流、设置计算控制信息(仿真步长，迭代误差、网络故障、扰动信息等)执行暂稳计算暂稳计算结果的查看和输出选择输出的范围和内容，可通过报表或曲线输出结果报表输出方式：以 Excel报表或文本文件等形式，按照选定的范围和内容输出；曲线输出方式：将暂稳计算得到的仿真曲线在“曲线阅览室”中输出或在Matlab中输出。

2暂态稳定计算运行环境进行暂态稳定计算，必须先打开P S A S P 图模一体化平台，切换至暂稳运行环境，在暂稳运行环境下点击暂稳菜单或暂稳工具栏进行暂稳计算的相关操作2.1 暂态稳定计算运行环境的进入可以通过三种方式进入P SASP 7.。