CN103384070A - 一种基于psasp的电能质量分析计算方法 - Google Patents

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李琼林
代双寅
刘书铭
李文臣
孙丽香
徐得超
邹卫美
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Abstract

一种基于PSASP的电能质量分析计算方法具有清晰的功能划分及数据架构，将电能质量分析计算与电力系统分析综合程序(PSASP)结合起来，在电力系统分析综合程序(PSASP)的基础上，根据给定的电网结构、运行条件以及不对称负荷的电能质量模型等元件的参数，定量计算系统中谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等电能质量分析指标，得出了不对称负荷对电力系统运行的影响。根据本方法的计算结果，能够有针对性的提出电网电能质量的治理方案，提高公共电网运行的安全性、可靠性和经济性，减少电网运行的损耗，提高能源利用率，保障公共电网的安全、可靠、经济运行。

Description

一种基于PSASP的电能质量分析计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统中关于电能质量的分析计算，适用于谐波分析计算、三相电压不平衡分析计算和电压波动与闪变的分析计算。 
背景技术
电力系统谐波分析是根据给定的电网结构，参数以及负荷，谐波源滤波器等元件的运行条件，通过谐波潮流计算确定系统中谐波电流的分布以及各部分的电压和电流波形的畸变程度，或通过计算网络的频率响应判断系统是否临近谐波谐振状态以及怎样减小系统谐振发生的可能性的计算。 
电力系统三相电压不平衡分析是根据给定的电网结构，参数以及负荷，不对称电流源等运行条件，分析负序电流在电力系统中各个支路的分布以及在各个节点产生的负序电压。通过三相电压不平衡的分析可得到负序电流和负序电压在全网的分布，为抑制电力系统负序的危害提供依据。 
电力系统电压波动与闪变分析是跟据给定的电网结构，参数以及负荷，波动负荷等运行条件，通过计算确定由于波动负荷的冲击对电网造成的影响，为提高电网的电能质量提供依据。 
电力系统电能质量计算的模型主要有以下三种： 
1、单相模型：在假设整个电力系统对称的前提下，对系统中的元件采用其单相模型，用一相代表三相来进行计算； 
2、三相模型：考虑到电力系统本身的不对称性，对系统中的元件采用其三相模型进行计算，得到电能质量的相关分析指标； 
3、序模型：考虑到电力系统本身的不对称性，通过对称分量法得到电力系统中元件的三序模型，把整个电力系统分成三个序系统进行计算得到电能质量的相关分析指标。 
这三种模型中，单相模型比较粗糙，但节点导纳矩阵的维数小，计算简便，适合于粗略估算；后两种模型计算其实是可以通过对称分量法相互转化的。三相模型计算可以直接得到系统中相应的相分量；序模型先求出与相分量相对应的三序分量，再进行计算，然后通过对称分量法间接求得电能质量评估的相关指标，但是三序分量法可以把3n×3n的导纳矩阵转化为3个n×n的导纳矩阵，大大减少了计算量。 
电力系统中的许多元件，或多或少都有些三相不对称。在一般的电力系统潮流计算中，其不对称性并不明显，但是在电能质量分析计算中，不对称性变得很突出，此外有些电能质量干扰源，如电力机车、电弧炉等，本身就是不对称的，需要进行三相计算。 
电力系统中存在发电机、电力变压器、输电线、负荷等多种元件。这些元件的电能质量模型各不相同，同一元件不同电能质量分析的计算模型也各不相同。在进行电能质量计算前，首先要确定电能质量的分析计算类型，然后确定电力元件的电能质量模型，才能进行相应的计算。 
我国电力系统的规模在快速增长，接入电网的负荷类型也越来越多，其中由于整流设备的快速发展，不对称负荷的类型也越来越多，对电网电能质量中的谐波、三相电压不平衡和电压波动与闪变的影响也越来越大。因此，如何确定不对称负荷对周围电网的危害是十分重 要的。 
发明内容
为了进行谐波潮流计算，本发明在电力系统分析综合程序(PSASP)平台上，建立了电网中主要元件交流线、变压器、负荷、牵引供电系统和无源滤波器的谐波模型。每种元件都有多种谐波模型可以选择，提高了本方法的适用范围。 
为了进行三相电压不平衡计算，本发明在电力系统分析综合程序(PSASP)平台上，建立了多种不对称电流源的模型，包括相电流源、序电流源和牵引电流源等，提高了本方法的适用范围。 
为了进行电压波动和闪变计算，本发明在电力系统分析综合程序(PSASP)平台上，建立了多种波动负荷的模型，包括平衡三相负荷、相间单相负荷等，提高了本方法的适用范围。 
本发明对应的谐波潮流计算、三相电压不平衡计算和电压波动与闪变计算方法是以电力系统分析综合程序(PSASP)的电力系统常规潮流计算为基础，确定电网运行方式和各元件的电能质量模型后，进行相应的计算。尤其是在分析不对称负荷对电网电能质量各方面指标的影响时具有显著的优势。 
该方法的主要特点有：(1)提供电网中各元件的多种谐波模型，并可以考虑交流线、变压器和负荷的集肤效应，建立多种谐波源和无缘滤波器模型，方便谐波潮流的计算；(2)提供多种不对称电流源的模型，方便三相电压不平衡的计算；(3)建立多种波动负荷的模型，方便电压波动和闪变的计算；(4)针对不同用户的需求，提供多种电能质量指标的分析计算方法，用户可以自主进行选择；(5)可计算谐波指标、三相电压不平衡指标以及电压波动和闪变指标等多种电能质量评估的指标(6)本方法中引入相关的国家标准，可以直接查看计算指标结果是否符合超出国标限制；(7)计算结果的多种输出方式，可以输出到Execl和文件中，方便用户查看；(8)提供了批处理计算功能，可一次对多个电能质量作业进行计算。 
附图说明
图1是电能质量计算功能划分及架构图 
具体实施方式
本发明是为进行电能质量计算具体实施的，其功能划分及架构图，如图所示，一个简单的计算流程可描述为： 
a.系统参数设置，在电力系统分析综合程序(PSASP)中确定电网元件的电能质量模型及其相应的参数，包括电能质量分析指标等； 
b.作业定义，确定电网的运行方式及电能质量计算的类型，并输入计算所需参数； 
c.进行单个电能质量作业计算或进行批处理计算； 
d.结果输出。 
具体到方法的各个实现环节有： 
(1)系统参数设置 
电力系统中有多种元件，实际情况中每种元件也有多种不同的电能质量模型。为使计算结果更加准确，工作人员操作更加方便，本发明提供了发电机、变压器、负荷、交流线等多种电网元件电能质量模型，供实际计算时进行选择；同时对电能质量分析的指标进行了定义，便于和计算结果进行比对。 
(2)作业定义 
在电力系统分析综合程序(PSASP)中由工作人员选择电网的运行方式，即电能质量计算开始前电网的运行状态，电网中各节点的电压幅值及其相角，电网的潮流分布等；由工作人员选择电能质量计算的类型，并录入相关的计算数据。 
①谐波计算数据 
谐波计算有频率扫描、单相谐波计算和三相不对称谐波计算三种类型。频率扫描计算需要输入计算起始频率、截止频率、频率扫描母线和阻抗转移母线等数据；单相谐波计算和三相不对称谐波计算需要输入谐波源所在母线、谐波源数值和无源滤波器参数等数据，如果谐波源中含电气化铁路谐波源，还需输入牵引供电系统参数的数据。 
②三相电压不平衡计算数据 
三相电压不平衡计算需要输入相电流源、序电流源等不对称电流源数据，如不对称电流源中含有电气化铁路电流源，还需输入牵引供电系统参数及牵引电流源数值等数据。 
③电压波动与闪变计算数据 
电压波动与闪变计算需要输入负荷类型、功率波动数值、负荷接入点短路容量等数据。 
(3)进行单个电能质量作业计算或进行批处理计算 
根据已定义的电能质量计算作业，开始进行计算，每次可计算一个作业或者多个作业。 
(4)结果输出 
工作人员可以根据自己选定的计算内容，进行结果输出。该部分可以输出到Excel和文本文件中，方便工作人员使用。 
本发明的有益效果是：将电能质量分析计算与电力系统分析综合程序(PSASP)结合起来，在电力系统分析综合程序(PSASP)的基础上，根据给定的电网结构，运行条件以及不对称负荷的电能质量模型等元件的参数，利用本发明可以定量计算系统中谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等电能质量分析指标，确定了不对称负荷对电力系统运行的影响。根据本方法的计算结果，能够有针对性的提出电网电能质量的治理方案，提高公共电网运行的安全性、可靠性和经济性，减少电网运行的损耗，提高能源利用率，保障公共电网的安全、可靠、经济运行。 

Claims (3)

1.一种基于PSASP的电能质量分析计算方法，其特征在于包括以下主要步骤：
a.系统参数设置，在电力系统分析综合程序(PSASP)中确定电网元件的电能质量模型及其相应的参数，包括电能质量分析指标等；
b.作业定义，确定电网的运行方式及电能质量计算的类型，并输入计算所需参数；
c.进行单个电能质量作业计算或进行批处理计算；
d.结果输出。
2.根据权利要求1所述的基于PSASP的电能质量分析计算方法，其特征在于：在电力系统分析综合程序(PSASP)中建立了电网中常用元件的多种电能质量计算模型，根据电网实际情况和分析指标的不同，选择不同的模型进行相应的计算。
3.根据权利要求1所述的基于PSASP的电能质量分析计算方法，其特征在于：选择不同的计算功能分析不对称负荷引起的电网谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变对电能质量的影响，帮助工作人员选择合理的技术手段提高电网的电能质量水平。
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