电科院PSD-BPA稳定程序简介

1中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP1中国电力科学研究院系统分院/系统所/软件室2008年3月杭州PSD-BPA暂态稳定程序中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP2简介•规模：10000节点•算法：微分方程采用隐式梯形积分法；代数方法采用三角分解法；微分方程和代数方程交替求解；中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP3程序流程示意图稳定输出潮流结果文件稳定计算稳定求解文件稳定输出文件稳定数据文件稳定作图图形输出用于作图的输出文件输出选择文件中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP4第一部分主要模型中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP5发电机模型1/7—示意图ABCqdgyfxx、y为阻尼绕组f为励磁绕组g为由于q轴铁芯内部构成的短路阻尼线圈中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP6发电机模型2/7—方程ddqqaqiXeiRvqqddadiXeiRvq''doqqddd'deT[ee(XX)i]dt[()]dqoddqqqdeTeeXXidt''''()[()]qdddofqqqdddeXXTVeeedtXX’‘''‘0()[()]qqdqdddqqXXdeTeeedtXX’’’''’EM22TTdtdDdtdMqddqqqddii)XX(ieieT中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP7发电机模型3/7—类型考虑阻尼绕组，T‘q00，Xq不等于Xq‘（隐极机详细模型，6阶）考虑阻尼绕组，T‘q0=0，Xq等于Xq‘（凸极机详细模型，5阶）没有阻尼绕组，T‘q00，Xq不等于Xq‘（隐极机详细模型，4阶）；没有阻尼绕组，T‘q0=0，Xq等于Xq‘（凸极机详细模型，3阶）没有阻尼绕组，T‘d0=999，E‘q恒定模型经典模型，Xq不等于Xq‘（隐极机详细模型，4阶）；没有阻尼绕组，T‘d0=999，E‘q恒定模型经典模型，Xq等于Xq‘（凸极机详细模型，3阶）E‘恒定的经典模型；无穷大母线，EMWS=999999；中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP8发电机模型4/7—类型列表中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP9发电机模型5/7—数据卡•每个发电机必须填写一张MF卡（经典模型填写MC卡）；•考虑阻尼绕组，1.每台发电机填写M卡；2.在CASE卡中填写通用的阻尼绕组参数；•不填写发电机数据卡，必须填写LN卡，作为负荷处理。中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP10发电机模型6/7—MF/MC卡•识别码ID和功率比例（多台连同一母线用）•发电机动能EMWS•参数参数的基准容量MVABASE(缺省系统基准容量)•Ra、Xd、Xq•暂态电抗X'd、X'q•暂态时间常数T'q0、T'd0•饱和相关参数XL、SG1.0、SG1.2•阻尼转矩D中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP11发电机模型7/7—M/CASE卡•M卡填写X“d、X”q、T“d0、T”q0，基准容量为对应MF卡中的基准容量；•CASE卡填写通用阻尼绕组参数1.次暂态、暂态电抗比值XFACT2.汽轮机T“d0、T”q03.水轮机T“d0、T”q04.根据T‘q0判断使用的时间常数5.没有M卡的发电机采用此参数，F1卡26可控制所有都采用此参数中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP12励磁模型（31个）•1968年IEEE励磁模型EA/EB/EC/ED/EE/EF/EG/EJ/EK•1981年IEEE励磁模型FA/FB/FC/FD/FE/FF/FG/FH/FJ/FK/FL•电机工程学会励磁模型FM/FN/FO/FP/FQ/FR/FS/FT/FU/FV•FX中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP13PSS模型•SF/SP/SS/SG•SH、SH/SH+•SI/SI+•ST中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP14原动机、调速器模型•调速器和原动机结合在一起的模型GG/GH/GC•单独的液压调速器模型GS/GL/GW•单独的电调模型GA+GI\GI+\GJ\GK、GD/GZ•单独的原动机模型TA/TB/TC/TD/TE/TF•锅炉的主汽压力变化模型GX中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP15风电系统模型•固定转速风电系统模型•变速恒频风电系统模型中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP16直流系统模型•两端直流详细模型，该模型可以采用定熄弧角控制和余裕开关，以及各种调制方式和直流故障；•两端直流系统简化模型，假定直流端是一个理想系统。•两端直流换相失败•直流调制，包括大方式、小方式、双侧频率调制、逆变侧熄弧角调制•新增CIGRE的直流系统模型和南方电网的直流模型；中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP17负荷模型-1•静态负荷模型，有恒功率、恒电流、恒阻抗和与频率变化相关的部分组成•动态负荷模型，即感应马达•考虑配电网的综合负荷模型中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP18负荷模型-2•P1＋P2＋P3＋P4＝1，Q1＋Q2＋Q3＋Q4＝1•可以按照区域、分区或节点填写，优先级顺序：节点、分区、区域•若综合负荷中有一定比值的异步马达者，剩余比值的负荷必须填负荷卡•恒功率和恒电流负荷在低电压下将转为恒定阻抗负荷，计算控制继续卡F1卡的第28~31列可以指定该电压值，缺省值为0.5pu中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP19负荷模型-3•新静态负荷模型（IEEE模型及变种）•P1＋P2＋P3＋P4+P5＝1，Q1＋Q2＋Q3＋Q4+Q5＝1•需要两张数据卡，即LA或LB卡及其继续卡L+卡，L+卡必须紧接于LA或LB卡之后中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP20负荷模型-4•感应马达模型MI卡•机械转矩系数，A、B用卡填写，C由初始化得出•初始化之后S0在0.001～0.2之间，功率因素在0.5~0.98之间•在稳定数据文件中，马达卡应填写在发电机相关数据卡后面•马达滑差达到1时的处理方式0－稳定程序停止计算1－堵转（缺省）2－切除•马达低压释放的电压值VI和TI：当马达机端电压降到VI以下，经TI延时后切除马达2000200()*1.0MTABCTCAB中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP21负荷模型-5•新感应马达模型（ML、MJ、MK）•填写TJ（惯性时间常数）、Pper（马达功率占母线功率的百分比）、以及KL（初始滑差S0下的负载率）或初始滑差S0•分区和区域负荷填写PMIN——形成马达的最低负荷功率值（不适用于ML卡）•如果原马达卡MI卡、分区马达卡MJ卡、区域马达卡MK卡、MB卡和单个节点形式ML卡同时存在，优先级为MI卡、ML卡、MB卡、MJ卡、MK卡。•不含有马达的节点数据卡MB卡——对MJ和MK指定分区或者区域的指定节点不形成马达。•也可以指定初始滑差：第79列填写字符“S”，26-29列填写初始滑差值，格式为F4.4。填写的初始滑差S0必须在0.001和0.2之间•马达动能计算方法中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP22负荷模型-6中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP23负荷模型-7•考虑配电网支路的综合负荷模型（LE）•可以按照区域、分区或节点填写•RD——配电网支路电阻，XD——配电网支路电抗•Pper：本支路有功功率占该节点总负荷有功功率的比例，缺省为1•Qper：本支路无功功率占该节点总负荷无功功率的比例，缺省同Pper•PG、QG：与本支路相连的所有发电机的有功和无功总出力•PFAC，配电网支路静态负荷的功率因数，剩下的是无功补偿容量•同一个负荷节点可以有多个配电网支路综合负荷模型数据卡，各个配电网支路之间采用LE卡中17列的支路顺序号区分•与配电网支路相连的静态负荷模型、马达卡，必须在LA\LB\MI\ML\MJ\MK中第3列填写对应的配电网支路顺序号，即对应的LE卡中17列的顺序号•LE卡填写实例：中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP24静止无功补偿•静止无功补偿器SVC控制系统模型•静止无功发生器STATCOM模型•静止无功补偿装置辅助信号系统模型中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP25串补模型•固定串补模型•可控串补模型中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP26各种稳定措施模型•自动减负荷（低压、低频减载），最多可以设置10级•电气制动•低压自动切除电抗器•电容器、电抗器自动投切控制•切机•快关阀门•……中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP27继电保护模型•低频负荷、发电机、线路保护•串联电容器间隙保护•阻抗继电器•省缺的距离继电器•功率摇摆继电器•远方继电器•……中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP28第二部分故障模型中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP29基本的故障形式——LS卡•MDE＝1，线路出口三相短路•MDE＝2，母线三相短路•MDE＝3，线路中间三相短路•MDE＝4，切机、切负荷•MDE＝5，直流操作及两端直流功率修改*•MDE＝6，多端直流操作•MDE＝7，发电机机械功率阻尼•MDE＝8，快速关闭汽门•MDE＝9，复故障*及触发暂态稳定器，冻结静补输出•MDE＝10，失磁•MDE＝11，励磁参考电压修改•MDE＝12，线路参数修改*•MDE＝13，投入线路*中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP30复故障包含的故障子类型•NDE＝1，单相短路•NDE＝2，两相短路•NDE＝3，三相短路•NDE＝4，两相对地短路•NDE＝5，串联电容单相击穿•NDE＝6，三相断线•NDE＝7，单相断线•NDE＝8，两相断线•NDE＝9，串联电容两相击穿•NDE＝11，异名相相间短路*•NDE＝12，异名相短路接地*中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP31简化的故障形式——FLT卡•TYP＝1，三相短路故障跳三相•TYP＝2，单相瞬时短路故障•TYP＝3，单相永久性短路故障•TYP＝4，三相短路单相拒动故障•TYP＝5，母线三相短路故障跳所有出线•TYP＝11，发电机快关•TYP＝21、22、23，切负荷故障•TYP＝31、32、33，计算三相短路电流和单相短路电流•TYP＝35、36、37，计算潜供电流