PSSE入门

PSS/E使用入门介绍 1．引进PSS/E的相关背景 电力系统仿真器（Power System Simulator/Engineering, PSS/E）是美国电力技术公司（Power Technology Inc., PTI）于1976年推出的电力系统仿真计算的综合性软件。20多年来，该软件追随电力系统技术的发展不断更新、升级，现今已推出29.3版本（我们购买的版本）。由于其强劲的计算功能，到目前为止，世界上已有超过600家不同的公司和组织、100多个国家使用该软件，是应用最为广泛的电力系统分析程序。 PSS/E包含了电力系统机电暂态分析计算的常见模块。其最大优点在于： （1）所允许的仿真规模非常大，利于超大规模系统计算； （2）灵活的模型自定义。它是第一含有用户自定义动态模型功能的商业化程序。对模型的复杂性没有任何限制，可以适用于暂态及“长过程”稳定计算中； （3）用户可参与的强劲的交互式计算过程控制。用户可以根据需要随时随地观测或修改仿真计算中的各变量。 先前，我们课题组拥有了BPA，PSASP，Eurostag等计算软件。2003年3月引进PSS/E，其目的在于，可以对现有的软件计算结果进行验证计算；也可以进行功能补充。这对提高我们课题组的研究水平提供了强有力的技术保证。 2．PSS/E的主要功能介绍 2.1PSS/E可实现的技术功能 利用PSS/E，可实现如下的分析计算功能： （1）潮流计算（load flow） （2）优化潮流（optimal power flow） （3）短路（short circuit） （4）暂态及动态稳定（transient and dynamic stability） （5）负荷建模（load modeling） （6）电压稳定（voltage stability） （7）传送能力（transfer capability） （8）甩负荷（load rejection） （9）交直流输电（ac and dc transmission） （10）柔性电力系统技术（FACTS technology, Flexible AC Transmission Systems） （11）次同步谐振（sub-synchronous resonance） （12）损耗评价（loss evaluation） （13）继电保护（relay protection） （14）串联及并联补偿（series and shunt compensation） （15）静止无功负荷器（SVC application） （16）互连运行（interconnected operations） （17）低频振荡计算（low frequency oscillations） （18）内过电压，潜供电流及恢复电压计算 （19）三相和单相重合闸的应用对大容量汽轮发电机的影响及其计算（shaft torsional analysis）。 其中潮流计算和稳定计算是最基本的功能，是其它进行其它分析计算的基础，是引进消化PSS/E要解决的首要问题。根据实际的研究需要，我们可以选择学习其它功能。 2.2辅助功能模块 辅助功能模块提供了主要软件间的模型数据的转换功能等。 2.3计算容量 为了对PSS/E的计算容量的“大”有一个认识，这里列出与BPA的计算容量对比。 软件名称 母线 支路 两段直流线路 多端直流线路 功率交换区域 BPA 2500 4750 15 70 60 PSS/E 50000 100000 50 20 999 很显然，对于将来全国联网后的庞大网络的计算，PSS/E是非常合适的。 3．基本功能使用介绍 在PSS/E中，所有的功能模块都是通过“Activity”来实现的。对“Activity”的调用可以象DOS操作那样输入命令来实现，其操作过程基本都是属于问答式的。也可以通过点击菜单化的“Activity”来运行。每一个“Activity”就是一个运算指令，这对于初学者来说是一件异常麻烦的事。因为需要掌握每个“Activity”的使用细节才能灵活熟练应用。但这也是PSS/E的独到之处。在其二次开发中，程序的编制都是以“Activity”指令为基本指令来操作仿真器的，而二次开发功能赋予了用户对程序的强大控制能力，使得用户可以“随心所欲”地进行仿真计算。 初学之时可以先掌握菜单操作，然后进一步掌握指令输入操作。这是熟练掌握和应用PSS/E必不可少的。 3.1潮流分析模块 3.1.1基本的数据文件及数据介绍 潮流计算的输入文件存储于“*.raw”文本文件中，可以使用文本编辑器编辑，也可以由PSS/E程序生成。 数据文件包括17项数据内容，根据实际网络的情况可以有所增减，但前5项数据不可缺少，它们是： （1）母线数据； （2）负荷数据； （3）发电机数据； （4）无变压器支路数据； （5）变压器支路数据； 了解数据格式的细节内容，参照“POM—>Volum1—>4.1 ACTIVITY READ”。其中给予了每项数据的详细 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 。 需要注意的是，在发电机数据卡中，包含了计算动态稳定所必须而潮流计算不需要的发电机内阻抗ZR和ZX。通常，这两个变量取的是默认值，不影响计算潮流。如果要计算稳定，必须使ZX的值等于次暂态电抗（次暂态模型）或暂态电抗（暂态模型） 数据格式自由，可以用空格和逗号格开，17项数据的顺序不可颠倒，但各种数据内部顺序任意。每条数据之间不能有空行，且每条数据只能占一行。这相对于后面要介绍的稳定数据要严格些。每项数据结束，用“0”结束。每行数据注释用单斜杠“/”。 数据的输入用“READ”指令。利用菜单操作为“File->input->Read power flow data”；也可在命令行中直接键“read”，根据提示输入文件。注意：在输入文件时一定要包含路径名。 3.1.2潮流计算方法 潮流计算的方法包括两大类5种。牛顿法：固定坡度的解耦法，完全牛顿拉夫逊法，解耦法（PQ分解法）；高斯塞德尔法，改进高斯塞德尔法。 算法特点： （1）计算精度及相关参数设置： 在选取算法进行计算时，各算法有响应的计算控制参数。如精度和迭代加速因子等。一般情况下，可以使用其默认值，不用改动。但在网络病态，计算潮流不收敛等情况下，就须对控制参数加以改动。 牛顿法以功率迭代变化值为收敛判据，默认值为0.1，高斯法以电压迭代变化值为收敛判据，默认值为0.0001。根据需要，可适当减小收敛判据值。 修改计算参数的命令为“CHNG”，也可以在菜单“edit->load flow data->solution parameters”里面修改参数。各参数的具体命令与细节，参见相应的“ACTIVITY”说明。它们是“SOLV”、“MSLV”、“NSOL”、“FNSL”和“FDNS”。 （2）牛顿法的使用特点 1）在条件较好的算例中迭代几次便可达到收敛，并且得到很小的功率失配； 2）允许在网络中出现负阻抗； 3）非零的小阻抗支路可能削弱FNSL的收敛能力，但在这样的计算条件下仍能使功率失配小于0.2MVA。 4）迭代次数对系统规模不敏感； 5）在初始条件较弱的情况下，FNSL可能要发散； 6）无功问题可能导致不收敛问题； 7）如果施加发电机无功约束“太快”（即在前几次收敛中就施加），可能导致FNSL不收敛； 8）对于局部区域的数据错误和不可解条件，FNSL的容忍能力较弱； （3）高斯法的使用特点 1）支路中负电阻的出现通常使SOLV发散。 2）非零的小阻抗支路（如j0.0001）会通常导致收敛速度很慢，并使得相关母线功率失配严重； 3）当系统规模增大时，达到收敛条件的迭代次数也要增大； 4）如果缺乏初始条件，则可应用SOLV； 5）SOLV对无功问题具有很大适应性。 （4）计算过程中可能出现的问题 在计算实际大电网时，可能出现潮流不收敛的情况。这时后，首先检查有功无功的功率的平衡。其次，在计算的条件选择时，可以选择“平滑启动（flat-start）”和取消无功约束的等条件。计算迭代收敛后再取消该选项，把原始的约束条件加上，这样可在较好的初值条件下得到收敛的潮流。 3.1.3输出功能介绍 和潮流计算结果相关的输出文件主要有三个： （1）和BPA相似的潮流输出“*.dat”文件。主要输出电网的潮流分布和统计信息；通过“IO control->redirect progress output”菜单，设置输出文件，再通过“Power flow->report”输出相应的内容。 （2）求解后的“*.raw”文件，其区别于输入“*.raw”文件之处在于，母线节点的电压和相角，各发电机的有功无功出力已经求出。该文件可用于其它电力系统稳定分析程序中，如SSAT就直接使用了该文件中的潮流求解结果。通过“File->output->powerflow data”菜单输出。 （3）二进制文件“*.sav”文件。该文件将潮流计算结果以二进制格式保存，在计算动态稳定时需要该文件。通过“file->save(或 save as )”保存。 3.2动态仿真模块 动态仿真模块和BPA的稳定计算模块类似。也是计算系统在受到扰动后的暂态稳定过程。 3.2.1数据介绍 计算动态稳定数据需要如下： （1） 潮流计算结果数据 潮流计算结果数据通过工作空间变量传递至动态计算程序。潮流计算结果数据的获取可以从“*.sav”文件中获得，也可以由“*.raw”计算获得。 （2） 动态模型数据 动态模型数据包括发电机、励磁器、调速器、稳定器、负荷模型等模型数据。该数据保存于文件“*.dyr”中。“*.dyr”文件可以用文本编辑器生成，也可以用PSS/E附带程序生成。 3.2.2动态仿真基本操作 动态仿真的基本操作过程和BPA有着很大区别。BPA有专门的故障操作卡，当往卡中填上适当的操作命令后即可让程序自动的生成。而PSS/E则需要在计算时用户参与至每一步的计算控制中去。这对初学者而言是一个很繁琐的操作，但也使用户对仿真过程有明确的认识。 以下给出完成一个动态仿真算例所涉及的基本操作： （1）根据网络规模选择运行合适的动态仿真程序； （2）进入动态仿真界面后点击界面上的快捷菜单“LOFL”，返回潮流计算界面； （3）输入“*.raw”文件并进行计算； （4）执行“Edit—>Convert—>Generators”菜单，选择转换发电机内阻抗。在对话框中选择“ZSORCE”； （5）执行“Edit—>Convert—>Convert/Restructure loads”菜单，进行负荷模型转换，即分配负荷模型中ZIP模型的比例。值得注意的是，我们所采用的动态负荷模型是在衡功率模型中的； （6）执行界面快捷菜单“FACT/Rtrn”，回到动态仿真计算界面，至此，得到了动态运行所需要的网络潮流数据； （7）点击“File->Input->Read dynamic model data”，根据弹出的对话框选择动态模型数据文件输入； （8）点击 “Edit->simulation outputs（CHAN）”，选择需要观测的变量。 （9）点击“simulations->initialize for dynamic simulation (STRT)”，进行仿真初始化。初始化过程即根据网络潮流解给各动态变量赋初值的过程。如果初始化失败，则证明动态数据有问题，需要进行数据错误检查。如果成功，则在界面上将弹出“INITIAL CONDITIONS CHECK O.K.”字样，此时，方可进行下一步计算。 （10）点击“simulations->run dynamic simulation”进行动态过程仿真计算。一般在初始阶段建议无故障运行1秒左右的时间，这样可以发现初始化时没有发现的问题。 （11）故障的施加：PSS/E中提供了菜单施加故障和输入指令时间故障两种情况。和BPA施加故障形式相似，PSS/E的菜单施加故障在“Disturbance”中。有三相短路故障，单相和两相不对称短路故障等。如果要施加不对称短路故障，则需要在潮流界面中“Fault->input/ouput”中输入序网数据。但菜单中施加故障的形式，其实质仍是改变网络的结构，增加节点支路。利用指令施加故障是用“ALTR”，改变网络的结构，从而模拟故障。利用“ALTR”可以对进行支路的投切，接地导纳的设置等故障动作。根据经验，在设置节点故障时，接地导纳设置为“-j1e+5”即可达到很好的短路效果。 （12）故障的切除。切除故障可以菜单中的“clear fault”，也可以用ALTR将网络参数改变成原有的形式，或切除相关线路。 3.2.3动态仿真数据输出 动态仿真过程中数据的输出方式有如下几种： （1）通道文件（channel file output）输出； PSS/E将动态仿真过程中的每一个选定观测的变量视为一个“channel”。必须在进行初始化之前选定需要观测的“channel”，初始化结束，系统将提示选定通道输出文件。这时输入“*.out”名称的文件名，该文件将以二进制的方式 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 仿真过程中的所有选定变量的时间序列数值。 （2）迭代屏幕输出； 默认情况下，程序在计算过程中将选定通道的每次迭代结果输出在屏幕上。以便于实时观察程序计算的情况。 （3）迭代屏幕输出转文件输出 迭代结果屏幕输出的缺点在于，屏幕输出将严重影响仿真的速度。因为程序须经屏幕输出完成方可进行下一步迭代。这在大批量，长时间仿真时对速度的影响尤为严重。另外屏幕输出有一定容量范围，超过该范围将不能输出迭代结果。这时需要将每次迭代的结果用“*.dat”文件输出。该文件为文本文档文件。具体的设置为，在“IO control->redirect progress output ”菜单下，在输出设备选项中选择文件输出，并在下面的“file name”中给出要输出的文件名。 （4）屏幕图像输出； 屏幕图像输出是实时地用描点的方式输出变量的时间序列曲线，并在屏幕上输出。屏幕图像输出可同时输出6个通道变量。设置屏幕输出的方法为，点击“Misc->Change program setting(OPTN)”菜单，在弹出的对话框中，点击“Granphic output device”选项，在弹出的子对话框中选择“26 / MS-windows (color)”或“29 / MS-windows (B&W)”。此步骤为设置输出设备。接下来点击“Edit->Dynamic data(ALTR)”在弹出的对话框中点击“CRT plot channel”按钮，在弹出的子对话框中选择需要输出的通道，并设置变量的最大最小值。一般情况下，只需将最大值设得比最小值大即可。程序运行过程中将自动调整最大最小值。 3.3数据后处理 PSS/E提供了专门的数据分析程序PSSPLT，可以进行数据后处理功能。它包括变量时间序列的图形化输出，二进制文件的文本化输出，变量的数学分析，如傅立叶，prony分析等。根据前段时间的使用情况，这里只介绍画图和文本文件导出两项功能，其它功能请在使用中阅读文档补充。 3.3.1 PSSPLT程序画图 这里以输出变量的基本时间序列图形为例来介绍整个操作过程： （1）点击程序界面快捷菜单“CHNF”或主菜单“File->CHNF”选定“*.out”二进制输入文件； （2）点击程序界面快捷菜单“RANGE”设置变量的数值范围的设置方式，在输出变量大小未知的情况下，一般选定第一项。它可根据变量时间序列上的大小来自动调节画图的坐标的上下限。 （3）点击程序界面快捷菜单“SLCT”，选择输出变量； （4）点击程序界面快捷菜单“PLOT”，在弹出的对话框中选择输出设备。输出变量的时间序列图形曲线。 3.3.2 PSSPLT文本文件的导出 PSS/E动态计算结果的输出文件是二进制文件，这使得我们不能直接查看分析该结果。为此，PTI专门在PSSPLT中定义了文本文件输出功能。这样，我们可以将数据导出，进行特定目的画图或其它数据分析工作。其操作过程可依如下步骤进行： （1）点击程序界面快捷菜单“CHNF”或主菜单“File->CHNF”选定“*.out”二进制输入文件； （2）点击“Misc->POPT(change program option setting)”，在弹出的对话框中选定选项“file output（19）”，此选项为设置每页输出的文本行数。将其设定为最大值“200”，但很多时候并不能满足要求，需要在命令行中输入该指令，这样没有最大行数的限制。 （3）点击菜单“output->PRNT”，在弹出的对话框中的子框“output device”下选择输出设备为“file”，在“filename”框中输入需要输出的文件名。输出文件为“*.dat”格式。选项设置完成，点击“OK”即可输出文本格式数据。 国际上一些数据分析程序接受了PSS/E的文本数据格式，可以直接导入该文件数据进行分析，如DSI toolbox就是如此。 3.4其它功能概述 除了以上介绍的潮流和暂态仿真功能外，比较常见的仿真应用模块还有中长期仿真、特征根分析、最优潮流等。其中中长期仿真模块没有买进，目前还不能使用。这些功能模块在以后的研究工作中遇到后可以学习其相关的说明文档。 4．二次开发介绍 PSS/E的二次开发功能包括自定义模型，利用IPLAN语言编制PSS/E环境下的应用程序等。对于自定义模型，我还没有使用到，没有相关经验，目前不作介绍。这里只介绍IPLAN的程序开发。 4.1PSS/E操作的基本特点 如前所述，PSS/E的操作都是通过“ACTIVITY”来实现的。早期版本的PSS/E是在DOS环境下运新的，现在PSS/E同样提供了unix环境下的实用程序。故其命令和dos指令极为相似。现阶段的window程序虽然提供了菜单项操作，但在window窗口中同样提供了命令行输入方式来输入指令。指令输入运行方式基本是以问答式的方式进行。熟练掌握这些命令处理方式及 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，是进行二次开发的基础。 4.2PSS/E批处理文件功能介绍 很多时候，要进行反复的仿真过程，如果每次都进行相同的手动操作，显得很繁琐，而且也没有必要。PSS/E为了减轻用户在此方面的负担，提供了批处理文件“*.idv”文件。它记录了进行操作的计算指令输入过程。它是一种文本格式文件，可以用文本编辑器编辑。用户可将各种“ACTIVITY”按照操作的先后顺序写入“*.idv”文件中，后输入并执行“*.idv”文件即可进行全过程计算。 一般情况下，用户可能并不清楚如何在“*.idv”文件中写入“ACITVITY”即相关的参数。PSS/E提供了“response file”功能来解决这一问题。“*.idv”文件也叫“response file”文件，可以通过“ECHO”指令来生成。具体的作法为：在运行潮流计算程序或动态计算及其它支持“ECHO”指令的程序之初，点击菜单“IO control->ECHO”在弹出的对话框中输入需要生成的“*.idv”文件。自此以后，所有的操作将被记录在“*.idv”文件中。 当用户执行完一个完整的操作后，全部运行过程的指令也记录下来。这时候，根据需要改动仿真过程中的某些部分，利用“IDEV”指令输入该文件，程序即可执行相关仿真过程。这有点类似与BPA仿真过程的填写操作卡。 一个包含完整操作过程的“*.idv”文件是我们进行IPLAN编程的基础。 4.3PSS/E自带IPLAN编程语言的基本编程思路 为了按照用户需要进行仿真过程，PSS/E给出了类似FORTRAN语言的二次开发语言IPLAN。利用该语言，可以编写在PSS/E环境下运行的程序。 IPLAN程序可以让用户在仿真过程中生成自己的变量，进行个性化控制与输出。 IPLAN语言的语法与FORTRAN相似。如果不熟悉，参阅说明手册2、3章。 IPLAN语言提供了常见的数学计算函数，如正弦函数，指数函数等； IPLAN语言编写的程序中调用PSS/E计算模块，其调用顺序须按照正常的手动操作过程进行。 IPLAN利用“PUSH”指令调用PSS/E中的“ACTIVITY”，它是我们使用最多的指令。例如：要通过IPLAN程序往PSS/E计算程序中输入“READ”指令，其代码可写为： PUSH “READ” 另外，PSS/E提供了很多接口函数，用户可以通过这些函数查看运行过程中的变量信息，进而对仿真过程进行控制。接口函数的调用指令为“CALL”。例如：要查看某条母线的电压，可写如下代码： CALL BUSDAT(IBUS,STRING,V,IERR)； IPLAN语言相对于我们常见的专业开发语言，其功能局促得多。但在同类仿真工具中，能够提供这样功能的编程语言，已经是一个很了不起的进步了。 下面举一个最简单的IPLAN编写的仿真控制程序： PROGRAM TEST INTEGER J INTEGER I REAL STATE_PARA(1100) REAL DIS_DATA REAL TIME(1100) REAL INTER_TIME STRING OUTPUT_FILE_NAME STRING INPUT_FILE_NAME J=1 OUTPUT_FILE_NAME='F:\2area\TOUT\B1.out' INPUT_FILE_NAME='F:\2area\Dis_Data\B_Dis\B1.txt' OPEN INPUT_FILE_NAME ON 1 FOR 'R' LOOP WHILE (J<=1100) READ 1;TIME(J),STATE_PARA(J) J=J+1 ENDLOOP CLOSE 1 PUSH 'PDEV' PUSH '2 0 1' PUSH 'f:\2area\2area_prog.dat' PUSH 'LOFL' PUSH 'CASE' PUSH 'F:\2area\2area.sav' PUSH 'RTRN,FACT' PUSH 'DYRE' PUSH 'F:\2area\2area.dyr' PUSH ' ' PUSH ' ' PUSH ',,,' PUSH 'CHAN' PUSH ', , ,' PUSH '1' PUSH '1,1 ,ag1' PUSH '2,1 ,ag2' PUSH '3,1 ,ag3' PUSH '4,1 ,ag4' PUSH ' ' PUSH '2' PUSH '1,1 ,pen1' PUSH '2,1 ,pe2' PUSH '3,1 ,pe3' PUSH '4,1 ,pe4' PUSH ' ' PUSH '0' PUSH 'BAT_SET_NETFRQ 0' PUSH 'BAT_SET_OSSCAN 0 0' PUSH 'BAT_SET_GENANG 0 180.00' PUSH 'BAT_SET_GENPWR 0 1.100' PUSH 'BAT_SET_VLTSCN 0 1.5000 0.5000' PUSH 'BAT_SET_RELSCN 0' PUSH 'BAT_SET_RELANG 1 1 1 ' PUSH 'STRT' PUSH OUTPUT_FILE_NAME PUSH '0' PUSH 'RUN' PUSH '1,1,1,0' J=1 LOOP WHILE(J<=1000) PUSH 'ALTR' PUSH '7' PUSH '53' PUSH 'Y' DIS_DATA=0.80047+STATE_PARA(J) PUSH DIS_DATA PUSH '0' PUSH '0' PUSH '0' PUSH 'RUN' INTER_TIME=1.0+TIME(J+1) PUSH INTER_TIME,',1,1,0' J=J+1 ENDLOOP END IPLAN程序源代码用文本编辑器生成“*.ipl”文件，用IPLAN编译器编译生成“*.IRF”文件。在动态稳定程序中执行该文件用“EXEC”指令。具体的菜单操作为“File->Macro Control->EXEC”，在弹出的对话框中输入“*.IRF”文件即可。 现在对于PSS/E的IPLAN编程使用仅处于初级阶段。 5．与BPA数据接口介绍 目前我们研究所具有的仿真算例的数据格式主要以BPA格式为主，因此，利用PSS/E进行课题研究的前提任务便是获取PSS/E格式的仿真算例数据。其主要工作为： （1）寻找模型对应关系； （2）编写模型数据转换程序； （3）通过仿真校验转换的数据； 前期的消化吸收工作中，我们已经转换成功了潮流数据和常见的动态数据，并编制了数据转换程序。目前该数据转换程序的转换功能为: （1）交流系统潮流数据； （2）动态发电机模型数据； （3）动态励模型磁数据； 通过对IEEE的17个算例系统，及华北网2004夏季运行方式数据的计算结果与BPA，Eurostag的计算结果对比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，现阶段的转换结果是可信的、可靠的。 PSS/E的实用化还需进行如下的数据转换工作： （1）潮流数据中高压直流输电模型数据的转换； （2）序网数据的转换与校验（目前已经转换，但未校验）； （3）常见调速器、原动机、励磁模型的转换； （4）负荷模型的转换以及同本课题组负荷模型对应转换关系； 数据转换的后续工作需要专人来完成。 6．进一步的工作展望 目前我们只是对PSS/E进行了初步的消化吸收，还没有切实的将其运用到研究工作来。PSS/E的强大功能与优势需要我们在使用中去体会和发挥！ 本文档作为初步使用的体会是比较粗浅的，希望后续的使用者在使用过程中根据自己的心得对其进行不断更新，完善。