CN108062449B - 基于psd-bpa辅助开关的电力系统外部等值方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于PSD‑BPA辅助开关的电力系统外部等值方法，该方法包括以下步骤：首先，在联络线的外部系统侧加入辅助开关，辅助开关一端为外部系统节点，另一端为新增的辅助节点；然后，用SCCP程序对加入辅助开关的电力系统模型进行网络等值，选择外部系统节点和辅助节点为等值节点，联络线外部系统侧的对地导纳被等值到辅助节点的对地等值参数中，而不是外部系统等值节点中；最后，在等值结果中将辅助节点以及与其相连的所有等值阻抗去掉，只剩下外部系统等值节点以及这些等值节点之间的等值阻抗，这就是研究系统的外部等值模型。采用本发明的等值方法，研究系统与外部系统可完全分开，系统外部等值准确可靠。

Description

基于PSD-BPA辅助开关的电力系统外部等值方法
技术领域
本发明涉及电力系统等值方法，尤其涉及一种用PSD电力系统分析软件进行电力系统静态等值的方法。
背景技术
随着电力事业的发展，全国电网逐步形成一个巨大的互联系统，提高了电能的质量和供电的可靠性。但是如此庞大的互联系统却使电力系统计算机仿真大为复杂，尤其是对电力系统进行电磁暂态仿真时，计算机的内存和计算速度往往达不到快速的要求，从而不得不求助于等值方法，来代替系统中不感兴趣的部分(外部系统)，只保留需要研究的部分(研究系统)，这样就可以大大地缩小仿真计算规模，节省运算时间。
PSD电力系统分析软件工具是中国电力科学研究院开发的大型电力系统分析软件包，简称PSD软件或PSD程序，其包含了PSD-BPA潮流及暂态稳定程序(简称BPA)、PSD-SCCP电力系统短路电流计算程序(简称SCCP)等众多子程序。
作为PSD的主要输入文件，DAT文件和SWI文件分别包含电力系统潮流计算基础数据和稳定计算基础数据。BPA程序基于DAT文件和SWI文件对电力系统进行潮流及稳定计算并输出结果。SCCP程序的“网络等值”功能可根据DAT文件提供的电网拓扑结构以及BPA的计算结果对系统进行多点等值，选择一个或多个需要等值的节点，给出各节点对地的戴维南等值(理想电压源与等值阻抗串联)或诺顿等值(理想电流源与等值导纳并联)以及各节点之间的等值阻抗。
PSD用对称线路数据卡(下文简称“L卡”)模拟输电线路或闭合的断路器，但闭合的断路器阻抗值很小，对潮流计算结果的影响可忽略，同时为了节省节点规模，L卡两端的节点直接设置为母线节点，省去了线路与母线之间的断路器。L卡采用π型线路模型，线路对地导纳平均分成两半分别并联于线路阻抗两端。用SCCP进行系统等值时，线路对地导纳会被等值到两侧节点的对地参数中，或者说等值节点的对地参数中包含了与其相连的线路的二分之一对地导纳，这就造成研究系统中与外部系统相连的线路(下文简称“联络线”)总有一半对地导纳被等值到外部系统中，导致研究系统与外部系统不能完全分开。因此，对于联络线与外部系统节点之间无断路器结构的电力系统模型，SCCP无法做到真正意义上的系统外部等值。
下面结合图1和图2进一步解释。
图1中，ZLn和BLn/2分别为第n条联络线的阻抗和二分之一对地电纳。
图2的外部等值系统中，ISn为第n个外部等值节点的等值电流源，YSn为第n个外部等值节点对地等值导纳，ISn与YSn并联构成了第n个外部等值节点的诺顿等值电路，ZSnk为第n个外部等值节点与第k个外部等值节点之间的等值阻抗(n≠k)。由于DAT文件中L卡的两侧节点直接设置为母线节点，导致用SCCP程序等值后，联络线有一半对地电纳(BLn/2)被折算至相应外部等值节点中的对地等值导纳(YSn)中。
发明内容
本发明技术方案用于解决上述现有技术的问题，即对于联络线与外部系统节点之间无断路器的电力系统模型，SCCP的网络等值功能不能将研究系统与外部系统完全分开。
本发明的技术方案是这样实现的：在联络线的外部系统侧加入辅助开关，辅助开关一端为外部系统节点，另一端为新增的辅助节点，则研究系统与外部系统的连接结构由原来的“研究系统节点～联络线～外部系统节点”变为“研究系统节点～联络线～辅助节点～外部系统节点”。辅助开关的阻抗值非常小，不至于影响原系统潮流，推荐电阻标幺值取0，电抗标幺值取0.0001。然后，用SCCP程序对加入辅助开关的电力系统模型进行网络等值，选择外部系统节点和辅助节点为等值节点，那么，联络线外部系统侧的对地导纳会被等值到辅助节点的对地等值参数中，而不是外部系统等值节点中。最后，在等值结果中将辅助节点以及与其相连的所有等值阻抗去掉，只剩下外部系统等值节点以及这些等值节点之间的等值阻抗，这就是研究系统的外部等值模型。
本发明的优点及有益效果如下：采用本发明的等值方法，研究系统与外部系统可完全分开，系统外部等值准确可靠。
附图说明
图1为现有技术中等值前的系统。
图2为现有技术中SCCP程序输出的诺顿形式等值系统。
图3为本发明中原系统加入辅助开关后结构图。
图4为本发明中计及辅助节点的SCCP程序输出的诺顿形式等值模型。
图5为具体实施例中BPA电网潮流图。
图6为具体实施例中增加辅助开关后的BPA电网潮流图。
图7为具体实施例中PSCAD仿真潮流图
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
结合图3和图4对本发明的技术方案作进一步说明。图4中ILSn为第n个辅助节点的等值电流源，YLSn为第n个辅助节点的对地等值导纳，ILSn与YLSn并联构成了第n个辅助节点的诺顿等值电路。
下面用一个BPA算例进行说明：
系统由2个火电厂和2个220kV变电站组成，该网络潮流图如图5所示。潮流计算的容量基准为100MWA，220kV系统的电压基准为230kV。A站至B站的线路(简称AB线)正序标幺值参数为：正序电阻0.00437，正序电抗0.0205，二分之一正序电纳0.03276。将AB线作为研究系统，其它部分作为外部系统进行等值，要求等值后的系统潮流不变。
用辅助开关法进行外部系统等值。
首先，在联络线上添加辅助开关。AB线为研究系统，同时AB线是联络线，其两侧分别与外部系统的母线A和母线B两个节点相连，因此需在AB线两侧都增加辅助开关，这样就可以将研究系统与外部系统割裂开来。增加辅助开关后的潮流图如图6所示，图中AS节点和BS节点为辅助节点，A站与AS节点之间为辅助开关，B站与BS节点之间为辅助开关，辅助开关的电阻标幺值取0，电抗标幺值取0.0001。
对比图5和图6可以看出，增加辅助开关后，系统潮流中个别无功功率和电压值小数点第二位受到较小影响，可忽略不计。下面用SCCP程序进行系统等值，选取母线A、母线B、辅助节点AS和辅助节点BS作为等值点，等值结果见表1。
表1带辅助节点的网络等值表
Figure BSA0000157155080000021
Figure BSA0000157155080000031
从表1看出，AS节点和BS节点对地等值导纳与AB线两侧的二分之一对地电纳0.03276极为接近，对地等值电流源约等于0，说明AB线对地导纳参数被折算至辅助节点中，而没有被折算到外部系统等值节点中，那么外部等值系统中不再包含研究系统中的任何部分。
然后，去掉辅助节点及与之相连的所有等值支路阻抗，剩下的部分就是外部等值系统，见表2。
表2外部系统等值表
Figure BSA0000157155080000032
在PSCAD中按照表2的参数搭建外部系统等值模型，再根据AB线的参数搭建研究系统模型，仿真结果见图7。
对比图7与图5中外部系统节点以及联络线的潮流，结果见表3。
表3等值前后外部系统节点处的潮流对比
模型 电网结构 母线A电压(kV) 母线B电压(kV) B站流向A站的功率(MVA)
BPA模型 等值前的电网 220.80 221.63 23.25+j9.13
PSCAD模型 等值后的电网 220.80 221.60 23.25+j9.101
从表3看出，PSCAD与BPA在外部系统等值节点和联络线上的潮流结果极其接近，在工程计算中已足够精确，从而验证了基于辅助开关的系统外部等值方法的正确性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于PSD-BPA辅助开关的电力系统外部等值方法，所述电力系统包括研究系统和外部系统，研究系统节点与外部系统节点之间的联络线属于研究系统；电力系统的外部等值系统包括第n个外部等值节点的等值电流源ISn、第n个外部等值节点对地等值导纳YSn、第n个外部等值节点与第k个外部等值节点之间的等值阻抗ZSnk，其中，n≠k，ISn与YSn并联构成了第n个外部等值节点的诺顿等值电路，其特征在于，包括以下等值步骤：首先，在联络线的外部系统侧加入辅助开关，辅助开关一端为外部系统节点，另一端为新增的辅助节点；然后，用SCCP程序对加入辅助开关的电力系统模型进行网络等值，选择外部系统节点和辅助节点为等值节点，联络线外部系统侧的对地导纳被等值到辅助节点的对地等值参数中，而不是外部系统等值节点中；最后，在等值结果中将辅助节点以及与其相连的所有等值阻抗去掉，只剩下外部系统等值节点以及这些等值节点之间的等值阻抗，这就是研究系统的外部等值模型； 所述辅助节点的对地等值参数包括第n个辅助节点的等值电流源ILSn、第n个辅助节点的对地等值导纳YLSn，ILSn与YLSn并联构成了第n个辅助节点的诺顿等值电路，第n个辅助节点的对地等值导纳YLSn为第n条联络线的二分之一对地电纳BLn/2。
2.根据权利要求1所述的电力系统外部等值方法，其特征在于，所述辅助开关的电阻标幺值为0，电抗标幺值为0.0001。
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