基于PSSE環(huán)境的自定義建模研究

摘要隨著電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的日益開(kāi)展，電網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)分析仿真軟件的要求也日漸提高。電力系統(tǒng)仿真成為研究電網(wǎng)一個(gè)重要的工具，單一的仿真軟件對(duì)國(guó)家電網(wǎng)進(jìn)行的仿真已經(jīng)不能滿足實(shí)際研究的需要。國(guó)內(nèi)目前使用的機(jī)電暫態(tài)仿真工具主要是中國(guó)版BPA和PSASP，隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜，兩者在使用中都存在一定的局限。PSS/E是由美國(guó)電力技術(shù)公司〔PTI〕開(kāi)發(fā)的一款綜合性軟件，在國(guó)際上使用是非常廣泛的。PSS/E的仿真規(guī)模非常大，利于超大規(guī)模系統(tǒng)計(jì)算。PSS/E還自帶模型自定義功能、用戶可以直接參與交互式計(jì)算過(guò)程控制，同時(shí)PSS/E還鼓勵(lì)用戶在自帶程序模塊不能滿足研究需要時(shí)通過(guò)自己編寫(xiě)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文主要對(duì)PSS/E自定義模塊比照，暫穩(wěn)態(tài)分析、動(dòng)態(tài)潮流計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單的建模和計(jì)算，通過(guò)和的結(jié)果進(jìn)行比照分析，借此來(lái)驗(yàn)證PSS/E這一電力仿真軟件的實(shí)用性。經(jīng)過(guò)結(jié)果說(shuō)明，PSS/E的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果雖然存在誤差，但誤差都在接受范圍之內(nèi)，也就是說(shuō)，PSS/E在電力系統(tǒng)分析與仿真上是可以應(yīng)用在國(guó)內(nèi)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上的。關(guān)鍵詞：PSS/E；暫態(tài)仿真；自定義建模；潮流計(jì)算AbstractWiththeincreasingdevelopmentofthegridnetwork,powergridforpowersystemanalysissimulationsoftwarerequirementsarealsorising.PowersystemsimulationhasbecomeanimportanttoolforresearchonPowerGrid.Simulationofasinglenationalgridsimulationsoftwarecannotmeettheneedsoftheactualresearch,TheelectromechanicaltransientsimulationtoolscurrentlyusedindomesticismainlyChineseversionofBPAandPSASP.Butasthenetworkbecomesmoreandmorecomplex,theybothinusetherearecertainlimitations.PSS/EisaUSAPowerTechnologiesInc〔PTI〕thedevelopmentofacomprehensivesoftware,forinternationaluseisverywide.ThescaleofPSS/Eisverylarge,verylargescalesystemtocalculate.PSS/Ealsocomeswithacustomfunctionmodel,userscandirectlyparticipateininteractivecomputingprocesscontrol,atthesametime,PSS/Ealsoencouragesuserstoachieveintheirownprogrammodulecannotmeettheresearchneedsthroughtheirownwrittensubroutine.ThispaperfocusesonthePSS/Epowerflowcalculation,transientanalysis,dynamicpowerflowcalculationmodelandcalculationsimpleandknown,throughcomparativeanalysisoftheresults,toverifythepracticalityofthepowersimulationsoftwarePSS/E.Keywords:PSS/E;Transient;simulation;Thecustommodeling;Powerflow目錄摘要IAbstractII第一章緒論1研究背景11.1.1PSS/E概述11.1.2PSS/E的優(yōu)勢(shì)3第二章PSS/E軟件介紹52.1PSS/E工作原理52.2PSS/E動(dòng)態(tài)仿真52.3PSS/E潮流計(jì)算62.4故障分析82.5PSS/E暫態(tài)分析9附加程序10第三章PSS/E自定義功能113.1PSS/E自定義概述11自定義環(huán)境配置12自定義mode，數(shù)組和模塊分解133.3.1自定義MODE13關(guān)于數(shù)組15模塊分解173.4模型調(diào)用方式18第四章算例分析204.1潮流計(jì)算對(duì)照分析204.2自定義例子22結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致謝29第一章緒論1.1.1PSS/E概述電氣的覆蓋率已經(jīng)成為衡量現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展水平上下的一個(gè)重要指標(biāo)，電力作為根底能源與我們的社會(huì)日常生活有著密切聯(lián)系。電網(wǎng)作為維系電力供給不可或缺的一局部，同樣對(duì)我們國(guó)家人民平安有序生活和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)起到重要的保護(hù)作用。隨著電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電力穩(wěn)定供給的可靠性要求也在提高，電網(wǎng)運(yùn)行的平安性和穩(wěn)定性已成為一個(gè)突出問(wèn)題。在2003年的8月14日當(dāng)天下午，美國(guó)東北部和加拿大南部局部地區(qū)發(fā)生大面積停電事件，紐約市當(dāng)晚發(fā)生60起火災(zāi)?？梢韵胂螅绻@種故障經(jīng)常發(fā)生，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和人民生命財(cái)產(chǎn)平安是不可承受的災(zāi)難。在事故發(fā)生后政府統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)損失負(fù)荷61800兆瓦，受停電影響人數(shù)多達(dá)五千萬(wàn)。因?yàn)槎砗ザ碇荼辈康娜龡l超高壓輸電線路突然發(fā)生了故障是這次事故形成的主因。由于警報(bào)系統(tǒng)沒(méi)有及時(shí)響應(yīng)，電網(wǎng)工作人員沒(méi)有及時(shí)采取有效措施，導(dǎo)致輸電系統(tǒng)形成了一連串的連鎖反響，美國(guó)紐約以及加拿大的多倫多也在幾十分鐘以后受到了牽連，陷入這場(chǎng)“盛宴〞。這次停電事故使得加拿大多倫多、渥太華等地區(qū)及美國(guó)東部底特律、紐約市合計(jì)5000萬(wàn)人陷入漆黑無(wú)光的日子，由于斷電造成的影響，超過(guò)5千萬(wàn)人在八月的盛暑天氣里燜了數(shù)天，經(jīng)濟(jì)方面的損失更是多達(dá)2000億到2500億人民幣。隨后又在澳大利亞、希臘、英國(guó)、法國(guó)、新加坡、意大利等國(guó)家都有比擬重大的電網(wǎng)故障發(fā)生，嚴(yán)重地影響當(dāng)?shù)厝嗣竦娜粘Ｉ钪刃?，?duì)事故發(fā)生地區(qū)的經(jīng)濟(jì)健康開(kāi)展造成了無(wú)法彌補(bǔ)的損害。為了有效地阻止這種電網(wǎng)故障突然爆發(fā)，提高對(duì)電網(wǎng)的可預(yù)知性，我們需要對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行平安有效的檢測(cè)，但是復(fù)雜電網(wǎng)的平安評(píng)估需要有強(qiáng)大軟件的支撐。按目前開(kāi)展來(lái)看，電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真軟件已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于各方面的領(lǐng)域，如電力調(diào)度運(yùn)行、電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、科學(xué)研究等領(lǐng)域，它已經(jīng)是分析電力系統(tǒng)特性無(wú)法取代的研究器具。在目前的電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)劃中都是將程序仿真結(jié)果當(dāng)成穩(wěn)定運(yùn)行的有效憑證，電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)行和決策高速有效規(guī)劃完全是取決于數(shù)字仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度。由于IT技術(shù)和電力系統(tǒng)的高速開(kāi)展，機(jī)電暫態(tài)仿真程序已經(jīng)成為我們研究電網(wǎng)的一個(gè)重要工具，為了滿足對(duì)復(fù)雜電網(wǎng)實(shí)際仿真時(shí)的可靠性要求，現(xiàn)在一般都不再采用單獨(dú)一個(gè)仿真軟件，而是多個(gè)仿真軟件的組合對(duì)照。但是不同的仿真軟件在數(shù)值計(jì)算方法、計(jì)算規(guī)模，元件數(shù)學(xué)模型和自定義模型上面都存在差異。因此，需要根據(jù)實(shí)際研究的需要來(lái)選擇適當(dāng)?shù)姆抡孳浖?yīng)對(duì)規(guī)模越來(lái)越大的電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。目前國(guó)內(nèi)普及應(yīng)用的電力系統(tǒng)分析仿真軟件有電科院研發(fā)的PSASP〔PowerSystemAnalysisSoftwarePackage，電力系統(tǒng)分析綜合程序〕、中國(guó)版的BPA〔BonnevillePowerAdministration〕等。然而，使用現(xiàn)有的仿真軟件常常會(huì)遇到現(xiàn)有軟件計(jì)算結(jié)果，仿真圖形是否準(zhǔn)確、計(jì)算精度和有效性是否真實(shí)可靠等困惑。為了妥善解決這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)多家電力公司也推出了一些來(lái)自其他國(guó)家的新的電力系統(tǒng)仿真軟件作為一個(gè)結(jié)果的檢驗(yàn)。PSS/E〔PowerSystemSimulatorforEngineering，電力系統(tǒng)機(jī)電分析仿真軟件〕就是在這樣的背景之下被引入中國(guó)。隨著特高壓和大規(guī)模電網(wǎng)建設(shè)步伐的持續(xù)穩(wěn)定開(kāi)展，電力網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展也趨向于大和復(fù)雜化。特別是“三華〞電網(wǎng)互聯(lián)后將會(huì)成為目前世界上最大的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)。這樣一個(gè)大型和復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)目前仿真軟件的仿真分析一般不能勝任。在這種情況下，對(duì)PSS/E軟件進(jìn)行消化和吸收，并將其應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)分析，對(duì)提升電網(wǎng)的平安穩(wěn)定分析和決策水平具有重大的戰(zhàn)略意義。PSS/E軟件是一款PTI公司〔PowerTechnologiesInc，美國(guó)電力軟件公司，目前已被德國(guó)Siemens收購(gòu)〕專(zhuān)門(mén)為電力系統(tǒng)分析的快速開(kāi)展而研發(fā)出來(lái)的綜合性仿真程序包。PTI公司在電力系統(tǒng)分析這一行業(yè)在世界上的地位是首屈一指的。PSS/E作為它一個(gè)代表性的作品，是一個(gè)多功能的集成交互軟件包，以潮流方面的計(jì)算為主要內(nèi)容，將穩(wěn)定分析、最優(yōu)潮流、等值計(jì)算等功能集合在一個(gè)數(shù)據(jù)包內(nèi)，主要使用于電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真分析和計(jì)算。PSS/E軟件為用戶提供了短路計(jì)算、潮流計(jì)算、動(dòng)態(tài)模擬仿真分析〔包括中長(zhǎng)期穩(wěn)定分析〕、最優(yōu)潮流、線性網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)置擾動(dòng)分析等功能模塊，現(xiàn)在已經(jīng)成為世界電力工業(yè)中應(yīng)用得最廣泛的電力系統(tǒng)分析軟件之一，在國(guó)際上已經(jīng)獲得了普遍認(rèn)同和使用。表1-1詳細(xì)列舉了PSS/E的仿真規(guī)模，并對(duì)軟件的優(yōu)點(diǎn)和缺乏之處進(jìn)行了簡(jiǎn)單的綜述，如下所示。從表1-1可以看出，在實(shí)行各種大小電網(wǎng)的仿真分析時(shí)，PSS/E在這個(gè)方面毫無(wú)疑問(wèn)是非常適合的。表1-1PSS/E仿真規(guī)模及特點(diǎn)總結(jié)仿真規(guī)模優(yōu)點(diǎn)缺乏母線支路兩端直流線路多端直流線路功率交換區(qū)域PSS/E33版15000030000050202000國(guó)際軟件，計(jì)算能力強(qiáng)勁，仿真規(guī)模巨大，模型庫(kù)豐富，支持用戶自定義模型，支持批處理，算法高效，計(jì)算速度快，潮流及優(yōu)化方面優(yōu)勢(shì)明顯。沒(méi)有漢化版本，故障仿真步驟繁瑣，初學(xué)者上手較慢。1.1.2PSS/E的優(yōu)勢(shì)PSS/E包含了電力系統(tǒng)機(jī)電暫穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算中常見(jiàn)的功能應(yīng)用。其最大優(yōu)點(diǎn)在于：〔1〕一般情況下都能滿足目前電網(wǎng)規(guī)模的計(jì)算，因?yàn)镻SS/E仿真規(guī)模非常大，而且現(xiàn)在新版本能支持更大的仿真運(yùn)算；〔2〕靈活的模型自定義。PSS/E的自定義模型方法多種多樣，用戶可以根據(jù)熟練程度使用FORTRAN語(yǔ)言編寫(xiě)程序，也可以通過(guò)matlabsimulink來(lái)進(jìn)行搭建框圖，但后者局限性大，并不常用；〔3〕計(jì)算過(guò)程中更尊重用戶的意見(jiàn)。并且用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)或修改仿真分析計(jì)算中的各參數(shù)。國(guó)內(nèi)目前經(jīng)常使用的機(jī)電暫態(tài)仿真工具主要是中國(guó)版BPA和我國(guó)電科院研發(fā)的PSASP，還有美國(guó)電力技術(shù)咨詢公司的PSS/E。但是隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜，模型逐漸多樣化，PSASP面臨著模型更新跟不上的問(wèn)題，PSS/E和BPA因?yàn)橛兄远x模塊那么沒(méi)有這方面的顧慮。PSS/E可實(shí)現(xiàn)潮流計(jì)算、動(dòng)態(tài)仿真〔包括暫態(tài)和中長(zhǎng)期仿真〕、最優(yōu)潮流、短路計(jì)算、電壓穩(wěn)定、等值計(jì)算以及設(shè)置擾動(dòng)進(jìn)行分析等功能，潮流和穩(wěn)定計(jì)算是它最根本的功能，是進(jìn)行其他分析計(jì)算的第一步。PSS/E更新?lián)Q代速度非?？欤壳耙淹瞥鯬SS/E33版本，本文所介紹和使用的是PSS/E32版本。PSS/E32軟件包主要收集了動(dòng)態(tài)模擬程序，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)映射程序，一打以上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，綜合方案的編程和程序等諸多功能。在PSS/E程序中，根本上所有的執(zhí)行命令都是經(jīng)由功能模塊(ACTIVITY)來(lái)進(jìn)行完成的，對(duì)(ACTIVITY)的調(diào)用可以像操作DOS那樣輸入命令來(lái)達(dá)成，它的操作過(guò)程根本上實(shí)現(xiàn)了消除導(dǎo)致用戶誤操作的因素。簡(jiǎn)單點(diǎn)也可以通過(guò)點(diǎn)擊菜單上的(ACTIVITY)來(lái)運(yùn)行。每一個(gè)(ACTIVITY)都是一個(gè)運(yùn)算指令，用戶需要掌握到每一個(gè)功能指令的運(yùn)用方法才可以稱得上靈活熟練應(yīng)用，但不可否認(rèn)這同樣是PSS/E的獨(dú)到之處。在它的后續(xù)開(kāi)發(fā)中，IPLAN程序的編排書(shū)寫(xiě)都是以〔ACTIVITY〕功能指令為根底命令來(lái)控制其仿真模塊的，而且因?yàn)镻SS/E自定義功能的存在，極大滿足了研究人員對(duì)模型創(chuàng)新的需要，因此在世界上有很高的贊譽(yù)。PSS/E程序相比于其它的機(jī)電暫態(tài)仿真軟件來(lái)說(shuō)，PSS/E能完成更多的功能取決于它有高度模塊化的結(jié)構(gòu)，工程人員可以編寫(xiě)自己的專(zhuān)有程序參加PSS/E的模型，這種模型同時(shí)也滿足了用戶對(duì)新模型的計(jì)算要求，而且這種模型根本上可以發(fā)揮程序員的各種異想天開(kāi)。PSS/E軟件具有適應(yīng)電網(wǎng)開(kāi)展所需要的計(jì)算能力，目前PSS/E33版本可以處理的電網(wǎng)最大規(guī)模為150000條母線、300000個(gè)負(fù)荷、300000條線路以及33000臺(tái)發(fā)電機(jī)。而之前的30版本處理規(guī)模為50000條母線，100000個(gè)負(fù)荷，因此有理由相信隨著電子技術(shù)的開(kāi)展，PSS/E這個(gè)機(jī)電暫態(tài)仿真程序也將會(huì)越來(lái)越完善。將PSS/E與國(guó)內(nèi)目前主要使用的中國(guó)版BPA、PSASP等電力系統(tǒng)分析及仿真軟件進(jìn)行比對(duì)，PSS/E軟件的穩(wěn)態(tài)計(jì)算程序由潮流計(jì)算、故障分析、網(wǎng)絡(luò)等值、最優(yōu)潮流、單線圖繪制等功能一起構(gòu)成，潮流計(jì)算只是其中最根底的一項(xiàng)功能。PSS/E軟件穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)文件*.raw文件的數(shù)據(jù)輸入順序已經(jīng)在PSS/E用戶手冊(cè)中有詳細(xì)的介紹，一共由17個(gè)局部組成，主要涵蓋了算例識(shí)別數(shù)據(jù)、母線數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、區(qū)域交換數(shù)據(jù)、變壓器元件數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)、支路數(shù)據(jù)、雙端直流傳輸線路數(shù)等。更主要的是PSS/E程序的數(shù)據(jù)輸入格式非常靈活，數(shù)據(jù)之間只需要用空格符號(hào)隔開(kāi)，當(dāng)然也可以用逗號(hào)隔開(kāi)，一行中的后半局部如果都是默認(rèn)數(shù)據(jù)，那么這一局部可以不用填寫(xiě)，PSS/E會(huì)自動(dòng)補(bǔ)上默認(rèn)數(shù)據(jù)。而B(niǎo)PA輸入格式相對(duì)于PSS/E那么顯得比擬繁瑣。對(duì)于這種通過(guò)特定方式輸入的數(shù)據(jù)，在用PSS/E翻開(kāi)之后可以用文件保存即Save功能將*.raw文件轉(zhuǎn)化為通用格式，這也方便了PSS/E同其它機(jī)電暫態(tài)仿真軟件之間的數(shù)據(jù)文件格式之間的交流，奠定了PSS/E的廣泛應(yīng)用。在潮流計(jì)算方法上，PSS/E自帶了五種常用方法：即牛頓—拉夫遜法、高斯—塞德?tīng)柗ā睸OLV〕、解耦法〔PQ分解法〕和固定斜率的解耦法以及改良的高斯—塞德?tīng)柗ā睲SLV〕。潮流計(jì)算中選擇哪種計(jì)算方法需要依據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況來(lái)決定，而在電網(wǎng)潮流計(jì)算模型這一方面，PSS/E僅僅在升降電壓元件模型上和BPA有著極小不同。第二章PSS/E軟件介紹2.1PSS/E工作原理PSS/E建立模型的速度簡(jiǎn)單快捷，它是由一個(gè)程序框架和大量的子程序組成的。PSS/E設(shè)計(jì)時(shí)是以一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，其他文件作輔助設(shè)計(jì)這樣就構(gòu)成了PSS/E。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)又被稱做工作文件。這些工作文件的建立是為了可以對(duì)一些電力系統(tǒng)仿真函數(shù)〔如最優(yōu)潮流和設(shè)備動(dòng)態(tài)模型等〕的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。這些工作文件占據(jù)著PSS/E目錄下大局部的.硬盤(pán)空間，他們都是通過(guò)一個(gè)稱為功能模塊〔ACITVITIES〕的完善的功能程序板塊來(lái)執(zhí)行操作。每個(gè)功能都有特定的功能需要執(zhí)行〔例如計(jì)算、輸入、輸出或數(shù)據(jù)操作功能〕，而這些功能在電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算、系統(tǒng)等值、短路計(jì)算或暫態(tài)仿真分.析等.計(jì)算中都是必不可少的。通過(guò)啟動(dòng)桌面上的PSS/E的圖標(biāo)〔根據(jù)版本的不同，文件名后面會(huì)有對(duì)應(yīng)版本數(shù)字〕就可以開(kāi)始操作PSS/E了。這個(gè)主要的模塊會(huì)出現(xiàn)許多功能框讓用戶進(jìn)行選擇，被選中的功能將會(huì)被立即執(zhí)行操作命令來(lái)完成一些工作文件。沒(méi)有特殊情況，功能不會(huì)中斷執(zhí)行除非出現(xiàn)以下幾種狀況：1.PSS/E程序已經(jīng)完成了對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析和暫態(tài)仿真。2.在這個(gè)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生了某種錯(cuò)誤，導(dǎo)致程序中斷。中斷或者取消了它的執(zhí)行。上述幾種情況不管發(fā)生哪一.種都會(huì)將控制權(quán)返還給主模塊，同時(shí)工作文件將會(huì)把這個(gè)功能執(zhí)行過(guò)程的結(jié)果給反映出來(lái)。接著，主模塊會(huì)詢問(wèn)用戶再選擇其他的一個(gè)命令。因?yàn)镻SS/E的開(kāi)放性，不管在什么時(shí)間，你都可以任意選擇一個(gè)功能，但是到底應(yīng)該選擇執(zhí)行哪一個(gè)功能應(yīng)該是用戶本人根據(jù)最近所執(zhí)行的功能情況和目前工作文件的狀況來(lái)決定的。有時(shí)候?yàn)榱颂砑右恍┕ぷ魑募?，用戶可以自己建立一個(gè)反映執(zhí)行流程的“算例〞和動(dòng)態(tài)仿真“快照〞的庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)原有文件和用戶自定義文件相結(jié)合，組成了一個(gè)PSS/E專(zhuān)屬的完整數(shù)據(jù)模塊。PSS/E的用戶可以很快地了解運(yùn)用這些數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)變量，從而能有效地分類(lèi)和展開(kāi)自己的機(jī)電暫態(tài)仿真分析研究。PSS/E動(dòng)態(tài)仿真動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果的分析和出圖是電力系統(tǒng)分析機(jī)電暫態(tài)仿真軟件不能缺少的根底模塊。PSS/E的pssds4具有強(qiáng)大但復(fù)雜的功能，其穩(wěn)定計(jì)算程序結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1?？梢?jiàn)，在穩(wěn)定計(jì)算上PSS/E與BPA有著本質(zhì)上的不同，pssds4比BPA多一個(gè)核心樞紐，就是模型連接子程序CONET和CONEC。它們由PSS/E自動(dòng)生成，在動(dòng)態(tài)仿真中起著關(guān)鍵的作用。PSS/E軟件中的CONEC和CONET兩個(gè)指令負(fù)責(zé)加工模型子程序庫(kù)中的各種模型，這其中也包括了用戶自定義模型，而經(jīng)過(guò)穩(wěn)定計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)和編寫(xiě)轉(zhuǎn)換、連接這些模型后形成的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起就組成齊全的動(dòng)態(tài)仿真數(shù)據(jù)。模型子程序庫(kù)模型連接子程序模型子程序庫(kù)模型連接子程序PSS/E程序主框架動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)圖2-1PSS/E動(dòng)態(tài)仿真主體結(jié)構(gòu)圖PSS/E穩(wěn)定計(jì)算程序的主要特點(diǎn)為：〔1〕PSS/E裝有各式樣的模型。包括含TCSC、UP—FC、CEBS、STATCON、SMES在內(nèi)許多FACTS控制器和以電壓源換流器為根底的HVDC，即“HVDCLight〞等新型電子科技，為了適應(yīng)不同的直流系統(tǒng)仿真它還提供了很多詳細(xì)的模型?！?〕用戶可以隨時(shí)通過(guò)DOCU、STRT/RUN、VCV、ESTR/ERUN、GSTR/GRUN等功能對(duì)仿真中的算例進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可以立即修改，大大減少了調(diào)試過(guò)程的工作量。〔3〕有強(qiáng)大的自定義模型功能，滿足用戶研究需要?！?〕分析仿真過(guò)程中全部采用IPLAN語(yǔ)言操作,過(guò)程簡(jiǎn)單?！?〕自帶的計(jì)算方法非常快速，有效節(jié)省時(shí)間?！?〕符合機(jī)電暫態(tài)仿真的需要，滿足暫態(tài)和中長(zhǎng)期分析要求。2.3PSS/E潮流計(jì)算潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的根底，常用來(lái)研究電網(wǎng)可能存在的各種問(wèn)題。PSS/E軟件集合了五種主流的計(jì)算潮流方法，有牛頓-拉夫遜法〔FNSL〕、PQ解耦法(NSOL)、高斯-塞德?tīng)柗?SOLV)、修正高斯-塞德?tīng)柗ā睲SLV〕和固定斜率解耦法(FDNS)。PSS/E可以考慮反響的極限載荷調(diào)節(jié)抽頭調(diào)整，區(qū)域電力交換，相移調(diào)整、電抗器組投切、D.C換流升降電壓元件的分接頭調(diào)整等，這一點(diǎn)和BPA軟件根本保持一致。PSS/E程序下的潮流計(jì)算包含以下幾個(gè)特點(diǎn)：1〕PSS/E程序在計(jì)算過(guò)程的時(shí)候已經(jīng)將變壓.器本身存在30°相位差預(yù)設(shè)了，這樣系統(tǒng)的有功和無(wú)功的結(jié)果不會(huì)受到影響，但會(huì)干擾到母線電壓的相角分布。如果沒(méi)有把升降電壓元件的相位差考慮進(jìn)去，將會(huì)使得接下來(lái)的不對(duì)稱故障分析結(jié)果計(jì)算有錯(cuò)誤；2〕PSS/E程序自帶了通用柔性交流輸電系統(tǒng)控制器卡，系統(tǒng)中含有柔性交流輸電系統(tǒng)控制器時(shí)，用PSS/E進(jìn)行運(yùn)算時(shí)簡(jiǎn)單快捷。3〕BPA輸入原始數(shù)據(jù)時(shí)比擬繁瑣，要求一個(gè)個(gè)輸入，而PSS/E輸入方法相對(duì)BPA就表達(dá)出了優(yōu)勢(shì)，輸入格式自由方便，因此它大大減少了輸人原始數(shù)據(jù)的工作量。4〕PSS/E.提供了電網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的修改，需要在用戶界面瀏覽再進(jìn)而修改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。5〕PSS/E提供了外部接口，方便調(diào)用，同時(shí)可用結(jié)果生成EXCEL，DOC等文檔報(bào)告輸出結(jié)果。6〕PSS/E可以繪制單線圖和潮流結(jié)果報(bào)告圖，用戶也可以填寫(xiě)數(shù)據(jù)點(diǎn)擊AUTODRAW進(jìn)行自動(dòng)繪圖，但是由于母線位置不確定需要用戶手動(dòng)調(diào)整，也能通過(guò)IPLAN編程語(yǔ)言自主繪制地理位置接線圖。PSS/E程序中共帶有5個(gè)潮流計(jì)算方法，分別是牛頓-拉夫遜法〔FNSL〕、PQ解耦法(NSOL)、高斯-塞德?tīng)柗?SOLV)、修正高斯-塞德?tīng)柗?MSLV)和固定斜率解耦法(FDNS)。每個(gè)解法器的收斂性由電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷特性決定，因此它們有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。表2-1詳細(xì)地列出了每個(gè)解法器的優(yōu)缺點(diǎn)和使用條件。在某些非常特殊情況，這5個(gè)解法器都有可能失去應(yīng)有的作用。表2-1潮流計(jì)算解法器迭代方法高斯-塞德?tīng)柗ā睸OLV〕修正.高斯-塞德?tīng)柗ā睲SLV〕牛頓-.拉夫遜法〔FNSL〕P.Q解耦法〔NSOL〕固定斜率解耦法〔FDNS〕優(yōu)點(diǎn)對(duì)初始參數(shù)具有較好的容錯(cuò)性具有高斯-塞德?tīng)柗ǖ乃袃?yōu)點(diǎn)；并且能處理1類(lèi)母線上的串聯(lián)電容器在較好的初值下，具有很好的收斂性在正常的情況下具有很好的收斂性；計(jì)算速度較較快在正常的情況下具有很好的收斂性；計(jì)算速度較較快缺點(diǎn)不能處理負(fù)電抗；加速因子必須與系統(tǒng)相匹配；處理大規(guī)模系統(tǒng)時(shí)迭代次數(shù)增加加速因子對(duì)收斂性特別敏感但是對(duì)初值要求較高對(duì)初值要求較高；無(wú)法處理X/R較小的情況對(duì)初值要求較高使用情況電壓初值估計(jì)較差時(shí)；系統(tǒng)無(wú)功缺乏;NSOL或FNSL不能收斂時(shí)，數(shù)據(jù)可靠性較差時(shí)參考高斯-塞德?tīng)柗娏W(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行時(shí)，電力網(wǎng)絡(luò)中含有串聯(lián)電容器或其他負(fù)阻抗支路時(shí)電壓初始估計(jì)差異較大時(shí)；支路中含有負(fù)阻抗時(shí)表2-1潮流計(jì)算解法器〔續(xù)〕不能使用情況電力網(wǎng)絡(luò)中存在串聯(lián)電容器時(shí)和阻抗很小的支路時(shí)電力網(wǎng)絡(luò)中存在阻抗很小的支路時(shí)；串聯(lián)補(bǔ)償超過(guò)80%；串聯(lián)電容器直接與發(fā)電機(jī)母線連接當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載并引起無(wú)功缺乏時(shí)當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載并引起無(wú)功缺乏時(shí)；網(wǎng)絡(luò)中含有X/R很小的支路當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載并引起無(wú)功缺乏時(shí)收斂性監(jiān)控情況打印了每次迭代過(guò)程中△V變化最大的母線號(hào)和/△V/參考高斯-塞德?tīng)柗ù蛴∶看蔚杏泄β屎蜔o(wú)功功率，電壓幅值和相位不匹配值；并打印相關(guān)母線號(hào)參考牛頓-拉夫遜法參考牛頓-拉夫遜法中斷操作選項(xiàng)AB：停止迭代并返回解法器；NC：刪除收斂性監(jiān)控列表；DC：每次迭代畫(huà)一條直線；NM：刪除調(diào)整監(jiān)控器參考高斯-塞德?tīng)柗▍⒖几咚?塞德?tīng)柗▍⒖几咚?塞德?tīng)柗▍⒖几咚?塞德?tīng)柗?.4故障分析故障分析診斷也是PSS/E除了潮流計(jì)算的另一個(gè)根本模塊。由對(duì)稱分量法原理知道，不對(duì)稱故障.計(jì)算不僅僅需要用到潮流計(jì)算中的正序網(wǎng)絡(luò)，還需要在電力運(yùn)行系統(tǒng)上參加負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)。在PSS/E中，完整的故障.分析診斷數(shù)據(jù)文件除了需要潮流原.始.數(shù)據(jù)，還需要故障分析診斷數(shù).據(jù)，兩個(gè)結(jié)合才是完整的故障數(shù)據(jù)。不對(duì)稱故障分析診斷的.原理見(jiàn)圖2-2。PSS/E為用戶預(yù)裝了豐富的故障和開(kāi)關(guān).操作類(lèi)型，可精確模擬升降壓電子元件的各種結(jié)構(gòu)，電路計(jì).算得出的數(shù)據(jù)直接被傳送給繼電保護(hù)整定模塊〔RECAP〕，通過(guò)開(kāi)關(guān)和故障程序之間良好聯(lián)系使用，通過(guò)這種方法就可以完成對(duì)繼電保護(hù)裝置根底數(shù)據(jù)的設(shè)定、校驗(yàn)等工作。讀潮流原始數(shù)據(jù)文件，建立正序網(wǎng)絡(luò)〔READ〕讀潮流原始數(shù)據(jù)文件，建立正序網(wǎng)絡(luò)〔READ〕增加零序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)到工作空間〔RESQ〕增加零序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)到工作空間〔RESQ〕保存完整的故障分析數(shù)據(jù)〔SAVE〕保存完整的故障分析數(shù)據(jù)〔SAVE〕解得故障前系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)解得故障前系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)故障應(yīng)用和開(kāi)關(guān)操作，解故障后的系統(tǒng)〔SCMU〕故障應(yīng)用和開(kāi)關(guān)操作，解故障后的系統(tǒng)〔SCMU〕結(jié)果輸出和處理結(jié)果輸出和處理圖2-2故障分析診斷的一般過(guò)程PSS/E暫態(tài)分析通常，電力系統(tǒng)會(huì)有發(fā)生各種干擾的情況，例如各種電路短路、大用電器、大功率電源投入、變壓器投入和切換等動(dòng)作時(shí)，電網(wǎng)的構(gòu)造和模型參數(shù)都有較大的變化發(fā)生，使得系統(tǒng)的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、元件參?shù)和發(fā)電、負(fù)荷參量條件和發(fā)電機(jī)的振蕩頻率也隨之變化，破壞利用能源產(chǎn)生原動(dòng)力機(jī)器.與發(fā)電機(jī)之間的平衡，導(dǎo)致機(jī)器內(nèi)轉(zhuǎn)子加速或減速，引起發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁電壓和內(nèi)部電流的變化，進(jìn)一步引起勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、負(fù)荷功率，以及其他一些控制裝置的數(shù)據(jù)改變，上述各種結(jié)果的互相變化影響，導(dǎo)致形成一個(gè)以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子常規(guī)運(yùn)動(dòng)和電磁功率變化為主要因素的機(jī)電暫態(tài)發(fā)生過(guò)程。對(duì)電力系統(tǒng)受到擾動(dòng)后恢復(fù)到正常運(yùn)行這一段時(shí)間發(fā)電機(jī)的恢復(fù)能力分析，一般就是電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析?？疾煜到y(tǒng)對(duì)可預(yù)期的鼓勵(lì)的響應(yīng)快速性是對(duì)一個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真的目的。從原理上講動(dòng)態(tài)仿真的過(guò)程是很直接明了的。在“L〞時(shí)刻，可以知道“你在哪里〞。從“你在哪里〞及用來(lái)描述系統(tǒng)行為的微分方程，就可以決定“你正往哪里去〞。然后是“出發(fā)〞，時(shí)間階段進(jìn)行到“L+t〞〔其中t為時(shí)間步長(zhǎng)或積分步長(zhǎng)〕，接著重復(fù)上面的過(guò)程。用術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)行為是由一組微分方程描述的。在仿真期間的每個(gè).時(shí)間常數(shù)，對(duì)系統(tǒng)中每個(gè)狀態(tài)變量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)進(jìn)行計(jì)算并且分析，并使用描述在該時(shí)刻系統(tǒng)條件的常量參數(shù)從每個(gè)狀態(tài)變量的當(dāng)前值及其變化率，就可以推斷出下一個(gè)時(shí)間階段狀態(tài)變.量的數(shù)值。PSS/E同樣為用戶內(nèi)嵌了計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的功能，但是它的整個(gè)程序是比擬分散的，需要用戶對(duì)PSS/E軟件有一定的認(rèn)識(shí)后才能熟練靈活運(yùn)用。2.6附加程序PSS/E提供的附加程序有很多，又可以分為5大類(lèi)程序。這些程序極大豐富了PSS/E軟件的資源，用戶可以借此開(kāi)發(fā)出量身定制的各種模型，是強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具數(shù)據(jù)模塊集合體。根據(jù)起到作用之間的差異，它們可以分為繪制仿真圖單線圖、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換調(diào)用、線路運(yùn)輸特點(diǎn)額定常數(shù)變量變化計(jì)算TMLC、編程語(yǔ)言IPLAN以及其它5類(lèi)程序。數(shù)據(jù)的合并、清理和整合程序，如WSCFOR、RAW26、PSAP4、COMDAT等，它們可實(shí)現(xiàn)PSAP格式、IEEE格式、WSCC格式與PSS/E的數(shù)據(jù)的合并、清理和整合以及PSS/E的低版本的向PSS/33的數(shù)據(jù)的合并、清理和整合。圖形顯示程序要求快速簡(jiǎn)單，讓人一目了然。PSS/E動(dòng)態(tài)仿真輸出通過(guò)內(nèi)嵌的PSSPLT程序自動(dòng)產(chǎn)生仿真圖形。它同一時(shí)間最多可完成6個(gè)輸出接口的出圖，根據(jù)不用的線條和顏色進(jìn)行區(qū)分。這些圖形結(jié)果可輸出到各種數(shù)字仿真終端，如打印機(jī)、顯示器、示波器、繪圖工具等，也可以保存為PS文件以供后續(xù)處理。此外利用PTI公司研發(fā)的FORTRAN通用.數(shù)據(jù)庫(kù)〔FUP〕和與設(shè)備相區(qū)別的繪圖軟件包〔Indeplot〕為圖形的紙質(zhì)版和.演示取得了多種多樣的快捷方法。TMLC是PSS/E軟件中特別用來(lái)分析線路傳輸額定參數(shù)變化的額外程序，可以分析架空線路和電線的正序和負(fù)序阻抗、自感、導(dǎo)納、互感及其它特性變量.參數(shù)。具有良好的圖形用戶界面，采用問(wèn)答式的輸入輸出方式，這個(gè)結(jié)果在PSS/E的.其它計(jì)算驗(yàn)證流程也可以記錄使用。IPLAN語(yǔ)言是PSS/E為用戶提供的一種簡(jiǎn)單易學(xué)的編程語(yǔ)言。這個(gè)編程語(yǔ)言和FORTRAN相比具有相似性，不限定編寫(xiě)的框架，建一個(gè)新文本文檔就可以展開(kāi)編程，但編寫(xiě)指令一般不能超過(guò)1萬(wàn)行。我們可以利用IPLAN來(lái)進(jìn)行下述的一些操作：1〕對(duì)PSS/E計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)輸入數(shù)據(jù)的改正；2〕通過(guò)IPLAN編程來(lái)完成各樣重復(fù)、分析以及計(jì)算；3〕利用IPLAN得出需要的圖形線條和EXECL報(bào)表；4〕用戶也可以創(chuàng)立一個(gè)專(zhuān)屬圖形框架，主動(dòng)對(duì)復(fù)雜的案例計(jì)算分析；5〕讀入用戶運(yùn)用自定義功能編寫(xiě)的程序。除此外，PSS/E也為用戶安裝了VCV、AcccBrwsGrid、dbuild、imd、plinc等附加程序，且很實(shí)用。第三章PSS/E自定義功能PSS/E自定義概述PSS/E為了滿足各種用戶的需求，它的模型庫(kù)非常豐富，根本上涵蓋了各式各樣的電力模型。但是隨著近年來(lái)各種新研發(fā)元件的不斷投入使用，原有模型已經(jīng)不能滿足局部電網(wǎng)需求，在這一新的形勢(shì)開(kāi)展下，作為一款商業(yè)化軟件，PSS/E已經(jīng)成功地滿足了模擬系統(tǒng)元件、自動(dòng)控制裝置和控制功能的需要，這樣就使得分析師們不用為了模型與設(shè)備的匹配而去做很多繁瑣的工作，比方將新模型簡(jiǎn)化硬套到原有模型中去，PSS/E為用戶詳細(xì)介紹了自己編寫(xiě)自定義模型的方法，用戶在這之前需要自己學(xué)習(xí)一些根本的編程能力和理論，下面列出幾點(diǎn)：〔1〕用戶應(yīng)該熟悉自己所建的模型組成，會(huì)對(duì)復(fù)雜框圖進(jìn)行拆分，然后依據(jù)簡(jiǎn)單框圖寫(xiě)出相應(yīng)的微分組合和代數(shù)方程；〔2〕〔1〕中的微分、代數(shù)方程可以采用PSS/E程序的語(yǔ)句來(lái)表達(dá)；〔3〕對(duì)PSS/E的數(shù)據(jù)格式了解清楚，對(duì)PSS/E數(shù)組調(diào)用方式清楚；〔4〕熟練運(yùn)用FORTRAN語(yǔ)言或會(huì)用matlabsimulink建模塊圖。編寫(xiě)自定義模型時(shí)可以先從原有模型中選擇，經(jīng)過(guò)參數(shù)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整也可以模擬出一個(gè)新的元件。PSS/E在模型上的設(shè)置非常的人性化。用戶自定義的步驟是：〔1〕讀取原有或自己新建的潮流數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并保存為暫態(tài)snp文件，記下此時(shí)STATE/VAR/CON等占用的位置；〔2〕在CONEC或CONET文件中添加編寫(xiě)的模型或操作代碼，并保存起來(lái)。這里應(yīng)該使用FLECS語(yǔ)言?！?〕翻開(kāi)PSS/E程序的系統(tǒng)環(huán)境，執(zhí)行COMPILE指令把源程序轉(zhuǎn)換為PSS/E調(diào)用的程序代碼，形成CONEC.obj和CONET.obj文件，確認(rèn)無(wú)錯(cuò)誤后輸入CLOAD4，然后執(zhí)行，完成編譯，在目錄下形成DSUSR.DLL文件；〔4〕翻開(kāi)PSS/E程序的系統(tǒng)環(huán)境，輸入PSSDS4，然后導(dǎo)入第一步保存好的snp文件，用ALTR功能變換SolutionParameter中的STATEs、VARs等變量的位置；重新保存為snp文件；〔5〕進(jìn)行仿真。應(yīng)了解執(zhí)行仿真程序時(shí)，DOS系統(tǒng)會(huì)提示這一時(shí)刻調(diào)用USERDLL，而不是以前默認(rèn)使用的DEFAULTDLL，用戶自定義模型的調(diào)用就完成了。3.2自定義環(huán)境配置假設(shè)使用33版本PSS/E，可以參照以下步驟進(jìn)行自定義環(huán)境的配置：〔1〕首先安裝visualstudio2023，接著安裝intervisualfortran2023版或2023版，應(yīng)注意的是，兩個(gè)軟件安裝路徑都不應(yīng)出現(xiàn)中文?！?〕兩個(gè)軟件安裝成功后，點(diǎn)擊Python2.7目錄下的run27或者直接翻開(kāi)PTI目錄下的CreatUserDll，如果自定義環(huán)境配置完成，應(yīng)該和圖3-1、圖3-2所示一樣。圖3-1自定義環(huán)境選擇圖3-2配置完成圖3.3自定義mode，數(shù)組和模塊分解3.3.1自定義MODE在PSS/E中標(biāo)志量MODE非常重要，下面.分成幾個(gè)局部來(lái)表現(xiàn)這些必需的過(guò)程：當(dāng)MODE=1時(shí)起到的作用：模型必需對(duì)所有其中的狀態(tài)變量及代數(shù)變量執(zhí)行初始化。當(dāng)MODE=2時(shí)起到的作用：模型必需完成所有必需的計(jì)算，使得DSTATE數(shù)組自動(dòng)添加狀態(tài)變量〔STATE〕的時(shí)間導(dǎo)數(shù)；在這個(gè)階段對(duì)應(yīng)穩(wěn)定器模型一定要將其輸出信號(hào)的當(dāng)前值計(jì)算出來(lái)并將結(jié)果插入VOTHSG數(shù)組適宜的接口；對(duì)應(yīng)最小勵(lì)磁限值器模型，必須將其輸出信號(hào)的當(dāng)前值計(jì)算出來(lái)并把數(shù)據(jù)納入VUEL數(shù)組適宜的接口；對(duì)應(yīng)最大勵(lì)磁限值器模型，必須將其輸出信號(hào)的當(dāng)前值計(jì)算出來(lái).并放入VOEL數(shù)組適宜的接口。當(dāng)MODE=3時(shí)起到的作用：對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定器模型必須計(jì)算其輸出信號(hào)的當(dāng)前值并放入VOTHSG數(shù)組適當(dāng)?shù)慕涌?；?duì)應(yīng)最小勵(lì)磁限值器模型，此時(shí)應(yīng)該計(jì)算出其輸出信號(hào)現(xiàn)在值并放入VUEL數(shù)組適宜的接口；對(duì)應(yīng)最大勵(lì)磁限值器模型，此時(shí)應(yīng)該計(jì)算其輸出信號(hào)的現(xiàn)在值并.放入VOEL數(shù)組適宜的接口；對(duì)應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)模型模型，此時(shí)計(jì)算其輸出電壓的現(xiàn)在值并放入EFD數(shù)組適宜的接口；對(duì)應(yīng)原動(dòng)機(jī)調(diào)速器模型，此時(shí)計(jì)算其原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率的當(dāng)前值并將其放入PMECH數(shù)組適宜的接口。其它用戶書(shū)寫(xiě)模型通常對(duì)MODE=3無(wú)要求。當(dāng)MODE=4時(shí)起到的作用：模型必須更新指示被使用的STATE最高數(shù)目的PSS/E變量NINTEG。當(dāng)MODE=5時(shí)起到的作用：模型由動(dòng)作DOCU在其.報(bào)告模式下調(diào)用，一定要寫(xiě)出模型數(shù)據(jù)報(bào)告。當(dāng)MODE=6時(shí)起到的作用：模型由動(dòng)作DUDA調(diào)用，并且記錄下相關(guān)的適宜數(shù)據(jù)值。當(dāng)MODE=7時(shí)起到的作用：模型由動(dòng)作DOCU在數(shù)據(jù)檢查模式下調(diào)用，對(duì)模型常量的數(shù)據(jù)檢測(cè)功能進(jìn)行使用；如檢測(cè)到有數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，將會(huì)在正常的DOCU報(bào)告中記錄下來(lái)。當(dāng)MODE=8時(shí)起到的作用：模型讀取用戶自定義數(shù)據(jù)和描述。MODE的數(shù)值不用用戶自己設(shè)置，是PSS/E軟件在仿真過(guò)程中根據(jù)步驟需要自動(dòng)調(diào)用MODE的值。例如，執(zhí)行STRT時(shí)，MODE的設(shè)置為1，仿真進(jìn)行時(shí)，MODE先設(shè)置為3，并調(diào)用CONEC，然后MODE再設(shè)置為2，再調(diào)用CONEC。PSS/E中的很多執(zhí)行命令都是跟標(biāo)志量相對(duì)照的，比方STRT命令是對(duì)整個(gè)PSS/E動(dòng)態(tài)模型執(zhí)行潮流初始化，此時(shí)標(biāo)志量MODE對(duì)應(yīng)值設(shè)置為1。PSS/E主體框架中動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算是以逐個(gè)逐個(gè)的動(dòng)作串聯(lián)起來(lái)的，而這些動(dòng)作又是和這些內(nèi)置的標(biāo)志互相關(guān)聯(lián)的。一般在模型子程序中對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)志量的值寫(xiě)入不同的實(shí)行標(biāo)志量相應(yīng)功能的語(yǔ)句，PSS/E實(shí)現(xiàn)每個(gè)動(dòng)作的過(guò)程，就是根據(jù)動(dòng)作相應(yīng)的標(biāo)志量值，通過(guò)連接自有子程序〔TBLCNC，CONEC，CONET等〕調(diào)用模型子程序中對(duì)應(yīng)該標(biāo)志量值的語(yǔ)句。比方STRT動(dòng)作，在進(jìn)行初始化時(shí)，與MODE=1相聯(lián)系，從而通過(guò)連接子程序調(diào)用模型子程序中對(duì)應(yīng)MODE=1的初始化語(yǔ)句。KPAUSE是PSS/E自定義模型的其中一個(gè)標(biāo)志量，在MODE等于1至4時(shí)有內(nèi)在含義，它表示了RUN，MRUN，ERUN或GRUN動(dòng)作中的時(shí)間常數(shù)。當(dāng)KPAUSE=0時(shí)：表示模型屬于正常計(jì)算調(diào)用范圍。當(dāng)KPAUSE=1時(shí)：表示模型在某擾動(dòng)設(shè)置開(kāi)始前被調(diào)用〔即TIME=TPAUSEˉ時(shí)〕。當(dāng)KPAUSE=2時(shí)：表示模型在某擾動(dòng)設(shè)置參加后的第一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)被調(diào)用〔即TIME=TPAUSE+時(shí)〕。KPAUSE標(biāo)志表現(xiàn)擾動(dòng)參加前后用不同形式表示的模型，大局部用戶書(shū)寫(xiě)模型時(shí)對(duì)這一標(biāo)志量很少設(shè)置變化值，也即大局部模型在擾動(dòng)參加前后模型的方式及參數(shù)根本不會(huì)發(fā)生什么變化。標(biāo)志量MSTATE在MODE=1至4時(shí)有意義，它表現(xiàn)了動(dòng)作MSTR/MRUN，STRT/RUN，ESTR/ERUN，GSTR/GRUN或ASTR實(shí)施時(shí)的仿真類(lèi)別：MSTATE=0：由動(dòng)作STRT和RUN，或ASTR實(shí)行的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空間動(dòng)態(tài)模擬。MSTATE=1：由動(dòng)作ESTR和ERUN展開(kāi)的勵(lì)磁系統(tǒng)響應(yīng)速度檢驗(yàn)。只調(diào)用發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)模型。MSTATE=2：由動(dòng)作ESTR和ERUN展開(kāi)的勵(lì)磁系統(tǒng)開(kāi)路階躍響應(yīng)檢驗(yàn)。只調(diào)用發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁模型。MSTATE=3：由動(dòng)作GSTR和GRUN展開(kāi)的發(fā)電機(jī)響應(yīng)檢驗(yàn)。只調(diào)用發(fā)電機(jī)模型及原動(dòng)機(jī)調(diào)速器模型。MSTATE=4：由動(dòng)作MSTR和MRUN展開(kāi)的加時(shí)階段動(dòng)態(tài)模擬。MSTATE=5：動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)有效但初始化動(dòng)作沒(méi)有得到有效執(zhí)行。在MODE=l到4中邏輯變量MIDTRM是有意義的，指示的是狀態(tài)空間模擬在執(zhí)行還是擴(kuò)展模塊模擬在執(zhí)行〔Z空間模擬〕：MIDTRM=FLASE．狀態(tài)空間模擬MIDTRM=TRUE．?dāng)U展動(dòng)態(tài)模擬3.3.2關(guān)于數(shù)組表3-1列出了仿真過(guò)程中經(jīng)常用到的參數(shù)，變量〔包括CON、ICON、STATE和VAR等〕。表3-1仿真常用參數(shù)變量說(shuō)明數(shù)組內(nèi)容索引常數(shù)〔CONSTANTS〕CON一般常數(shù)〔實(shí)數(shù)〕CON數(shù)ICON一般常數(shù)〔整數(shù)〕ICON數(shù)CHRICN一般常數(shù)〔字符〕ICON數(shù)MABASE發(fā)電機(jī)基準(zhǔn)MVA發(fā)電機(jī)索引號(hào)ZSORCE發(fā)電機(jī)阻抗〔復(fù)數(shù)〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)XTRAN升壓變阻抗〔復(fù)數(shù)〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)GENTAP升壓變變比發(fā)電機(jī)索引號(hào)狀態(tài)變量〔STATEVariable〕STATE一般狀態(tài)變量數(shù)組STATE數(shù)代數(shù)變量〔AlgebraicVariable〕VAR一般代數(shù)變量數(shù)組VAR數(shù)VOLT母線標(biāo)幺電壓值〔復(fù)數(shù)〕母線的順序編號(hào)BSFREQ母線標(biāo)幺頻率偏差值母線的順序編號(hào)ANGLE發(fā)電機(jī)相對(duì)轉(zhuǎn)子角發(fā)電機(jī)索引號(hào)PELEC發(fā)電機(jī)有功電磁功率〔以SBASE為基值的標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)QELEC發(fā)電機(jī)無(wú)功電磁功率〔以SBASE為基值的標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)ETERM發(fā)電機(jī)端電壓〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)EFD發(fā)電機(jī)主磁場(chǎng)電壓〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)PMECH汽輪機(jī)機(jī)械功率〔以SBASE為基值的標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)表3-1仿真常用參數(shù)變量說(shuō)明〔續(xù)1〕SPEED發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差值〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)XADIFD發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)電流〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)ECOMP電壓調(diào)節(jié)器補(bǔ)償電壓〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)VOTHSG穩(wěn)定器信號(hào)〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)VUEL最大勵(lì)磁限制器信號(hào)〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)VOEL最小勵(lì)磁限制器信號(hào)〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)TPLOAD有效有功負(fù)荷〔以SBASE為基值的標(biāo)幺值〕負(fù)荷索引號(hào)TQLOAD有效無(wú)功負(fù)荷〔以SBASE為基值的標(biāo)幺值〕負(fù)荷索引號(hào)DC2SIG雙端直流輸電線路模型的輔助信號(hào)輸入輔助信號(hào)索引號(hào)和雙端直流線路號(hào)DCMSIG多端直流輸電線路模型的輔助信號(hào)輸入輔助信號(hào)索引號(hào)和多端直流線路號(hào)VSCSIGVSC直流輸電線路模型的輔助信號(hào)輸入輔助信號(hào)索引號(hào)和VSC索引號(hào)FCTSIGFACT設(shè)備模型的輔助信號(hào)輸入輔助信號(hào)索引號(hào)和FACT設(shè)備號(hào)輸入變量〔InputVariable〕VREF電壓調(diào)節(jié)器的電壓設(shè)定值〔標(biāo)幺值〕發(fā)電機(jī)索引號(hào)內(nèi)部數(shù)組〔InternalArrays〕DSTATE一般狀態(tài)變量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)STATE數(shù)STORE一般狀態(tài)變量的積分器存儲(chǔ)STATE數(shù)STORMT一般存儲(chǔ)〔外部量〕STATE數(shù)*2-1和2*STATE數(shù)CURNT網(wǎng)絡(luò)求解的電流注入量〔復(fù)數(shù)〕母線順序編號(hào)BSFMEM母線頻率計(jì)算存儲(chǔ)母線順序編號(hào)STRTIN電廠相關(guān)模型的開(kāi)始數(shù)組索引數(shù)組存儲(chǔ)位置索引表NUMTRM母線順序編號(hào)的指針發(fā)電機(jī)索引NUMBUS外部母線號(hào)母線順序編號(hào)MACHID發(fā)電機(jī)ID發(fā)電機(jī)索引LDSTRT負(fù)荷相關(guān)模型的開(kāi)始共享數(shù)據(jù)數(shù)組索引負(fù)荷數(shù)組存儲(chǔ)位置索引表1表3-1仿真常用參數(shù)變量說(shuō)明〔續(xù)2〕LDSTR2負(fù)荷相關(guān)模型的開(kāi)始私有數(shù)據(jù)數(shù)組索引負(fù)荷數(shù)組存儲(chǔ)位置索引表2NUMLOD母線順序編號(hào)的指針負(fù)荷索引LOADID負(fù)荷ID負(fù)荷索引RLSTRT線路繼保模型的開(kāi)始數(shù)組索引線路繼保數(shù)組存儲(chǔ)位置索引RINCNX支路繼保模型連接表索引復(fù)式支路索引INTICN積分器存儲(chǔ)數(shù)組ICON數(shù)STRTAU輔助信號(hào)模型的開(kāi)始數(shù)組索引輔助信號(hào)數(shù)組存儲(chǔ)位置表索引STRTFCFACTS設(shè)備模型的開(kāi)始數(shù)組索引FACTS設(shè)備連接索引STRT2D雙端直流線路模型的開(kāi)始數(shù)組索引雙端支路線路連接索引STRTMD多端直流線路模型的開(kāi)始數(shù)組索引多端支路線路連接索引這些數(shù)組有的可以直接調(diào)用，例如我們需要在連有發(fā)電機(jī)的母線上參加一個(gè)自定義的磁場(chǎng)電壓控制程序，，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的本身問(wèn)題存在有磁場(chǎng)電壓，因此我們可以從EFD數(shù)組中直接調(diào)用出發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)電壓，接著通過(guò)一連串的微積分模塊分解就可以改變它的值。3.3.3模塊分解有時(shí)候面對(duì)一個(gè)復(fù)雜的控制模塊，我們可以將其分解成兩個(gè)或者更多的積分模塊。如圖3-3就是將一個(gè)積分模塊等換分成兩個(gè)積分，這樣編程時(shí)會(huì)更加簡(jiǎn)單。圖3-3分解圖3.4模型調(diào)用方式動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中不同類(lèi)型的模型在被DYRE導(dǎo)入后，根據(jù)數(shù)據(jù)在CONEC或CONET中也會(huì)有不同的調(diào)用方式。根據(jù)前面講述的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中自定義模型數(shù)據(jù)中IC參數(shù)的不同，CONEC和CONET中的調(diào)用格式可以有很多類(lèi)，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明電廠和負(fù)荷相關(guān)模型的調(diào)用情況，其他模型可以參考用戶操作手冊(cè)十一章第九節(jié)：〔1〕電機(jī)相關(guān)模型電機(jī)自定義模型相關(guān)代碼是USRMDL〔IC=1-5，9-11〕，這類(lèi)自定義模型的調(diào)用方式如下：CALLmodelname〔MC，ISLOT〕對(duì)應(yīng)的，用戶自定義過(guò)程需要的模型程序在下面提供：SUBROUTINEmodelname〔MC，ISLOT〕其中，MC=PSSE內(nèi)部調(diào)用模型所在的發(fā)電機(jī)的索引，整數(shù)；ISLOT=PSSE該模型數(shù)組分配表索引。由于電機(jī)模型需要指明模型所用的CONs、STATEs、VARs和ICONs數(shù)組確實(shí)切位置，因此需要以下方法獲?。篔=STRTIN〔1，ISLOT〕：授予首個(gè)“NC〞CONs常數(shù)的啟動(dòng)位置；K=STRTIN〔2，ISLOT〕：授予首個(gè)“NS〞STATEs變量的啟動(dòng)位置，也是DSTATE變量的啟動(dòng)位置；L=STRTIN〔3，ISLOT〕：授予首個(gè)“NV〞VARs變量的啟動(dòng)位置；M=STRTIN〔4，ISLOT〕：授予首個(gè)“NI〞ICONs變量的啟動(dòng)位置；〔2〕負(fù)荷相關(guān)模型負(fù)荷相關(guān)模型是USRLOD〔IC=12-13〕自定義模型，這些模型的調(diào)用格式為：CALLmodelname〔LD，ISLOT，ISLOT2〕同樣的，用戶自定義過(guò)程需要的模型程序如下：SUBROUTINEmodelname〔LD，ISLOT，ISLOT2〕這里，LD=PSSE是該模型所在負(fù)荷的索引，ISLOT=PSSE是該模型共享數(shù)據(jù)的數(shù)組分配表索引，ISLOT2=PSSE是該模型私有數(shù)據(jù)分配表索引。其CON、STATE、VAR和ICON數(shù)組確實(shí)切位置的獲取按照如下方式：J=LDSTRT〔1，ISLOT〕：收集首個(gè)“NC〞CONs常數(shù)的初始位置；M=LDSTRT〔2，ISLOT〕：收集首個(gè)共享“NI〞ICONs常數(shù)的初始位置；K=LDSTR2〔1，ISLOT2〕：收集首個(gè)“NS〞STATEs變量的初始位置，也是DSTATEs變量的起始位置；L=LDSTR2〔2，ISLOT2〕：收集首個(gè)“NV〞VARs變量的初始位置；N=LDSTR2〔3，ISLOT2〕：收集首個(gè)私有“NRI〞ICONs常數(shù)的初始位置；第四章算例分析潮流計(jì)算對(duì)照分析為了驗(yàn)證PSS/E的權(quán)威性，本文特意選取了經(jīng)典的IEEE9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)來(lái)分析PSS/E軟件與BPA軟件潮流運(yùn)算結(jié)果是否具有一致性。IEEE9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)如圖4-1所示。系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量SB=100MW，額定頻率f=50Hz，各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)已在表4-1中列出。其中，PSS/E軟件使用的是牛頓-拉夫遜法，而B(niǎo)PA軟件那么是PQ分解法、牛頓-拉夫遜法兩者的先后使用。圖4-1IEEE9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)接線圖表4-1IEEE9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表1節(jié)點(diǎn)名稱電壓等級(jí)〔KV〕有功出力〔MW〕無(wú)功出力〔MVar〕電壓幅值〔p.u.〕相角〔°〕Gen10Gen2Gen3表4-2IEEE9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表2節(jié)點(diǎn)名稱電壓等級(jí)〔KV〕無(wú)功負(fù)荷〔MVar〕并聯(lián)導(dǎo)納無(wú)功負(fù)荷〔MVAR〕有功負(fù)荷〔MW〕Bus1Bus2Bus3BusABusB10,.0BusC表4-3PSS/E與BPA潮流結(jié)果比照節(jié)點(diǎn)名稱電壓等級(jí)〔KV〕BPAPSS/E差值電壓幅值〔p.u.〕相角〔°〕電壓幅值〔p.u.〕相角〔°〕電壓幅值〔p.u.〕相角〔°〕Gen10000Gen200Gen31,0100Bus10Bus20Bus30BusA0BusB0BusC0表4-4PSS/E與BPA計(jì)算結(jié)果偏差比照工程PSS/EBPA絕對(duì)誤差相對(duì)誤差平衡機(jī)有功出力〔MW〕00%平衡機(jī)無(wú)功出力〔MVar〕0.45%系統(tǒng)有功出力〔MW〕00%系統(tǒng)無(wú)功出力〔MVar〕0.3%系統(tǒng)有功負(fù)荷〔MW〕00%表4-4PSS/E與BPA計(jì)算結(jié)果偏差比照〔續(xù)〕系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷〔MVar〕00%系統(tǒng)有功損耗〔MW〕0.85%系統(tǒng)無(wú)功損耗〔MVar〕0.2%通過(guò)查看PSS/E軟件和BPA軟件，用兩者潮流計(jì)算結(jié)果的比照和分析可知，因?yàn)镻SS/E和BPA有效位數(shù)的設(shè)置存在差異，導(dǎo)致了它們潮流計(jì)算結(jié)果存在著極小的不同，但是仍然可以認(rèn)為兩者結(jié)果是具有一致性的。也就是說(shuō)，PSS/E軟件在目前來(lái)說(shuō)可以獨(dú)立完成潮流方面的工作。4.2自定義例子1〕EXEC勵(lì)磁控制器圖4-2是一個(gè)PSS/E軟件自帶的EXEC勵(lì)磁控制框圖，接下來(lái)我們就運(yùn)用PSS/E自定義功能來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能控制，并將自定義編程勵(lì)磁和自帶勵(lì)磁控制在同一系統(tǒng)、同一帶發(fā)電機(jī)母線，同一條件下的輸出曲線進(jìn)行了比照，其中編寫(xiě)代碼如下：圖4-2PSS/E自帶框圖SUBROUTINECONECINCLUDE'COMON4.INS'RETURNENDC關(guān)于自定義模型勵(lì)磁系統(tǒng)模型DEMOEX的調(diào)用語(yǔ)句SUBROUTINEUSRMDL〔MC,SLOT,IT〕INTEGERMC,SLOT,ITSELECT〔IT〕〔1001〕CALLDEMOEX〔MC,SLOT〕FINRETURNENDSUBROUTINEDEMOEX〔IARG,SLOT〕C對(duì)模型子程序使用數(shù)組的聲明USEDYNAMICS,ONLY:NUMTRM,STRTIN,*ETERM,EFD,*ECOMP,VOTHSG,VREF,*VUEL,VOEL,*CON,*STATE,DSTATE,*CON_DSCRPT$INCLUDE$INCLUDEC對(duì)模型子程序使用的參數(shù)變量的聲明INTEGERIARG,SLOTINTEGERI,IB,J,KREALVERROR,SCMODE8，獲取CON_DSCRPT數(shù)組的常數(shù)描述IF〔〕.CON_DSCRPT〔1〕='TA/TB'.CON_DSCRPT〔2〕='TB'.CON_DSCRPT〔3〕='K'.CON_DSCRPT〔4〕='TE'.CON_DSCRPT〔5〕='EMIN'.CON_DSCRPT〔6〕='EMAX'.RETURN...FINI=IARGJ=STRTIN〔1,SLOT〕K=STRTIN〔2,SLOT〕CMODE5至7，這里對(duì)功能DOCU及DYRA不做詳細(xì)解說(shuō)，進(jìn)行簡(jiǎn)單RETURN即可IF〔〕RETURNIB=NUMTRM〔I〕IF〔〕RETURNCMODE1，對(duì)狀態(tài)變量和代數(shù)常量進(jìn)行初始化IF〔〕.VREF〔I〕=EFD〔I〕/CON〔J+2〕+ECOMP〔I〕.STATE〔K〕=〔VREF〔I〕+VOTHSG〔I〕+VUEL〔I〕+VOEL〔I〕-ECOMP〔I〕〕*〔1-CON〔J〕〕.STATE〔K+1〕=EFD〔I〕.RETURN...FINCMODE2，將狀態(tài)變量的導(dǎo)數(shù)值放入DSTATE數(shù)組中IF〔〕.VERROR=VREF〔I〕+VOTHSG〔I〕+VUEL〔I〕+VOEL〔I〕-ECOMP〔I〕.DSTATE〔K〕=〔VERROR*〔1-CON〔J〕〕-STATE〔K〕〕/CON〔J+1〕.DSTATE〔K+1〕=〔CON〔J+2〕*〔VERROR*CON〔J〕+STATE〔K〕〕-STATE〔K+1〕〕/CON〔J+3〕.RETURN...FINCMODE3，計(jì)算其輸出勵(lì)磁電壓的值并將其放入數(shù)組EFDIF〔〕.S=STATE〔K+1〕..CONDITIONAL.〔〔J+5〕〕S=CON〔J+5〕..〔〔J+4〕〕S=CON〔J+4〕...FIN.EFD〔I〕=S.RETURN..FINCMODE4，設(shè)置NINTEG值IF〔〔K+1〕〕NINTEG=K