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1关于PSD-BPA潮流计算程序在电力系统稳态分析中的应用探讨姓名：单位：联系方式：电子邮箱：摘要：对潮流计算的作用与算法，尤其是计算机的数值算法，包括牛顿-拉夫逊算法、PQ分解法等进行了探讨；对PSD-BPA应用程序进行了分析与评价，对其中的主要卡片进行了介绍，以及讨论了算法的收敛性问题。关键词：电力系统稳态分析；潮流计算；牛顿-拉夫逊算法；PQ分解法；PSD-BPA程序；收敛性电力系统稳态运行分析是电力系统分析中最基础也是最重要的理论分析，它对保证电力系统的可靠和稳定运行、保证良好的电能质量以及电力系统运行的经济性，有着无法替代的作用。电力系统稳态分析的内容包括：电力系统的潮流计算、有功功率平衡及频率调整、无功功率平衡及电压调整、电力系统的经济运行等等。其中，潮流计算是计算给定运行条件下电网中各节点的电压和通过各网络元件的功率，其主要作用包括：1）在电力系统规划和设计中，用于确定各级电压接入系统方案，选择电气设备以及导线截面；2）在电力系统运行中，用于确定运行方式，制定电力系统经济运行计划，确定调压措施，研究电力系统的稳定性；3）提供继电保护、自动装置的设计与整定要求的各项数据。等等。21潮流计算算法1.1解析算法与计算机算法潮流计算是电力系统稳态分析的计算基础，它的算法主要分为两类，一类是解析算法，一类是计算机算法。其中，解析算法的优点是物理概念清晰，算法简单易懂；缺点是计算精度低，而且对于复杂电力系统的计算量极大，无法在实际中大规模应用。而计算机算法具有计算精度高，运算速度快的优点，因此，现代电力系统潮流计算几乎都是采用计算机算法，对大规模的复杂电力系统进行稳态分析。1.2计算机算法类型在应用计算机算法计算潮流之前，首先要对给定的电力系统网络元件（电源、变压器、线路等）进行建模，然后通过导出关于节点电压和功率的网络方程式，将求解网络节点未知量的问题转化为求解非线性方程组的问题。而根据求解非线性方程组的算法，潮流计算的的计算机算法主要分为以下几种：1、牛顿-拉夫逊算法：该算法是求解非线性方程组的常用方法。具体原理为先定一个初始值，然后通过求解代数方程的一级泰勒级数作为修正量与步长，逐步向非线性方程的精确解逼近，当方程达到收敛条件时，认为得到的解与精确解足够接近，从而得到一个近似解。该算法的特点是算法简单，但是收敛时间与方程的未知量个数及初始值的选择相关，容易造成不收敛或者收敛时间很长的问题。2、PQ分解法：该算法可以认为是牛顿-拉夫逊方法的极坐标算法，将电压节点用极坐标表示，能够对牛顿-拉夫逊方法的数学模型作合理的简化，从而减少了收敛的迭代次数，降低收敛的时间。3、改进型算法：通过稀疏、分块等运算技巧，对目标方程组作3合理的简化，从而加快收敛速度，可以看作是上面两种方法的改进型算法。2PSD-BPA潮流计算程序BPA软件，由上世纪60年代美国邦纳维尔电力局开发的计算机电力系统分析工具。80年代由中国电力科学研究院及浙江大学等专家引进并改进，现已发展成为商用的大型电力系统分析软件，具备电力系统稳态、、电磁暂态、机电暂态以及中长期动态、短路电流计算、电压稳定计算和频域计算等交直流电力系统全过程仿真能力。PSD-BPA程序，是BPA软件中负责稳态计算和潮流计算的部分。2.1卡片类型PSD-BPA潮流程序设置了固定格式的程序语句（称为卡片），对电力系统中不同的网络元件（电源、变压器、线路等）进行建模。编程人员只需要学习具体卡片的使用说明，然后将网络元件的参数填入相应卡片，就能对大规模电力系统进行数学建模。PSD-BPA潮流程序主要的卡片类型及格式主要分为以下几种：1、节点数据卡包括B、BQ、BS等类型，定义了网络中的某电压节点的参数，包括节点的负荷、无功补偿、电源出力、节点电压控制等等。2、支路数据卡包括L、LD、LM等类型，定义了网络中的输电线路的参数，包括线路两端连接的节点、线路的电阻及电抗、两端的接地电容等等。3、元件数据卡包括T、TP、X、XR等类型，定义了网络中各种元件的参数，包括变压器、（串）并联电抗器、移相器等等。4、区域控制数据卡4包括A、AC、AO等类型，定义了网络中的分区以及其交换的功率量，每个分区可以看成一个独立的子系统。2.2程序算法PSD-BPA潮流程序可以采用牛顿-拉夫逊算法、PQ分解法以及改进的牛顿-拉夫逊算法等非线性方程组的计算机求解方法进行计算，这几种算法在收敛性、收敛速度、计算精度等方面均有各自的优缺点，编程人员可以根据不同的需求灵活运用。2.3算法收敛性问题随着电力系统规模的扩大，与诸多新型元件的开发投入，电力系统分析程序的计算收敛性问题也日益突出，部分电网甚至很难收敛。影响算法收敛性的原因有很多，主要有如下几个：1、节点电压过高或过低2、变压器变比不合理3、线路参数设置不合理4、发电机出力和负荷不平衡5、错误使用联络线功率控制功能合理配置以上参数，或者采取一些补偿措施，可以提高算法的收敛性，也可以提高计算的效率。BPA软件的功能远不止潮流计算一种，但是潮流计算的建模及其结果是短路计算、暂态稳定分析、电压频率稳定计算等的基础。因此在BPA众多程序中有举足轻重的作用。