電力系統分析綜合程序的用戶自定義模型

電力系統分析綜合程序的用戶自定義模型

黃英懷

　　（廣東省廣電集團有限公司揭陽供電分公司，廣東揭陽522000）

    摘　要：隨著電力系統和電力電子技術、控制技術的發展，各種新型系統元件和新的控制功能不斷在電力系統投入使用，電力系統分析程序有必要而且必須采用用戶自定義模型方法來模擬這些元件和功能。介紹了電力系統分析綜合程序的用戶自定義模型的組成、原理和建模方法，并以UFV－2K型電網安全自動裝置過電流切負荷功能為例，說明如何建立用戶自定義模型。
    關鍵詞：電力系統分析綜合程序；用戶自定義模型；UFV－2型電網安全自動裝置

　　中國電力科學研究院的“電力系統分析綜合程序”（po wer system analysis software package，PSASP）是一個經歷二十多年不斷開發的、功能日益完善和強大的大型計算分析軟件，它廣泛地應用于我國電力系統的各種領域———規劃設計、生產運行、調度和科學研究。
　　同時，PSASP具有一定的開放性，體現為：
一是其資源可為其他程序共享；二是用戶可按自己計算分析的需要，建立各種模型，模擬各種元件、自動裝置和控制功能。PSASP通過用戶程序接口（user programinterface，UPI）和用戶自定義模型（user－defined model，UDM）來實現其開放性。PSASP和用戶程序模塊通過UPI交換數據和交替運行，從而共同完成某一計算任務。本文將詳細介紹用戶自定義模型。 

1　通用的數學模型
　　電力系統計算所采用的通用數學模型有以下5種類型：
　　a）電網網絡模型，括直流輸電線路、交流輸電線路、變壓器、電抗器、電容器和靜止無功補償器等模型。
　　b）發電機模型，括潮流計算用的簡單電源模型和同步電機模型。電源模型通常可選用三類，即P－Q類，給定電源的有功功率和無功功率；P－Um類，給定電源點的有功功率和電壓幅值；Um－φ類，給定電源的電壓幅值和相角。在PSASP中，同步電機模型共有7種不同精度的同步電機模型， 高6階模型。
　　c）負荷模型，有 簡單的（P＋j Q）模型、電壓頻率靜特性負荷模型、感應電動機和綜合動態負荷模型。
　　d）各種自動裝置模型，主要有發電機勵磁調節器模型、原動機調速器模型、電力系統穩定器（PSS）模型、繼電保護和安全自動裝置模型等。
　　e）擾動方式和穩定措施的模擬，主要有電網簡單故障或復雜故障及沖擊負荷，快速關汽門，切機，切負荷和切線路等。
2　用戶自定義建模的必要性
2．1　各種新型元件和新的控制功能　　
　　近年來，由于電力系統發展的需要，電力系統控制技術和電力電子技術得到不斷地發展，新型系統元件和各種控制功能不斷地出現，這就要求在電力系統計算中能夠模擬這些新元件和控制功能。
　　在潮流計算中，要求能夠模擬各種特性的負荷、串聯電容補償裝置、晶閘管控制的移相器、晶閘管控制的靜止補償器、自動投切的電容器和電抗器、帶負荷自動調節抽頭的變壓器、發電機勵磁調節裝置，以及自動發電控制（AGC）的功能，等等。　　在暫態穩定計算中，要求能夠模擬不同型號的同步電機、異步電機、電力電子元件靜止無功補償器、各種類型的調壓器和調速器、各種繼電保護及安全自動裝置、PSS、統一潮流控制器（UPFC）和晶閘管控制的串聯補償裝置（TCSC）、其他靈活交流輸電系統（FACTS）元件模型、不同的超高壓直流輸電線路及控制系統，等等。
2．2　用戶自定義建模的必要性
　　雖然國內外電力系統分析程序都在程序內部設置大量固定模型，如PSASP內部設置了7種同步電機模型、3種負荷模型、2種無功靜止補償模型、2種發電機勵磁調節系統、1種調速器、1種PSS裝置和2種高壓直流輸電模型，但是，隨著各種新型元件和新的控制功能的不斷出現，程序內部原有的固定模型已不能滿足電力系統不斷發展的需要。而根據新型元件和新的控制功能的需要進行建模，修改程序的固定模型，這樣，必須對程序作相應的修改，需要花費很長的時間，是相當被動的方法，必然落后于電力系統發展的需要。
　　PSASP采用了UDM的方法來解決這個問題。
UDM是在無須了解程序內部結構和不改動程序本身的條件下，用戶按照自己計算分析的需要，自行設計、定義模型，原則上可以靈活模擬各種系統元件、自動裝置與控制功能。
3　用戶自定義建模的原理
　　UDM由三部分組成：基本功能單元，輸入信息和輸出信息。
3．1　基本功能單元
　　各種基本功能單元是自定義模型 小組成部分。通過一些功能單元的連接裝配，就可以設計定義用戶所需要的UDM。每一基本功能單元，可根據輸入量（x₁，x₂）完成求輸出量y的運算，如圖1所示。顯然，只要PSASP為用戶提供足夠的基本功能單元，就可以構造所需的模型。PSASP6．0版，在程序設置了52個基本功能單元，基本可滿足用戶的需要。這些功能單元按性質可分為微積分運算、代數運算、基本函數運算、邏輯控制運算、線性和非線性函數運算及其它運算等。這些功能單元可以為潮流和暫態穩定及其它相關計算程序所共用。

3．2　輸入和輸出信息
　　每個UDM通過其輸入信息X（x₁，x₂，……）和輸出信息Y（y₁，y₂，……）與所研究的電力系統聯系在一起，成為新的研究系統，如圖2。只要PSASP提供足夠的輸入和輸出信息，就能夠實現任何自定義模型與所研究的電力系統的連接。

　　PSASP將U

[1] [2] 下一頁

　　湖南省陽光電子技術學校常年面向全國招生.安置就業。考試合格頒發全國通用權威證書：《中華人民共和國職業資格證》 、《電工證》 、《焊工證》 。采用我校多年來獨創的“模塊教學法”,理論與實踐相結合、原理＋圖紙＋機器三位一體的教學模式，半天理論，半天實踐，通俗易懂，確保無任何基礎者也能全面掌握維修技能、成為同行業中的佼佼者。工作(一期不會，免費學會為止)。