武汉大学电力系统分析实验报告

电气工程学院
《电力系统分析综合实验》2017年度PSASP实验报告
学号：
姓名：
班级：
实验目的：
通过电力系统分析的课程学习，我们都对简单电力系统的正常和故障运行状态有了大致的了解。

但电力系统结构较为复杂，对电力系统极性分析计算量大，如果手工计算，将花费
大量的时间和精力，且容易发生错误。

而通过使用电力系统分析程序PSASP，我们能对电
力系统潮流以及故障状态进行快速、准确的分析和计算。

在实验过程中，我们能够加深对电力系统分析的了解，并学会了如何使用计算机软件等工具进行电力系统分析计算，这对我们以后的学习和工作都是有帮助的。

潮流计算部分：
本次实验潮流计算部分包括使用牛顿法对常规运行方式下的潮流进行计算，以及应用PQ分解法规划运行方式下的潮流计算。

在规划潮流运行方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至1.5.p.u，无功保持不变，计算潮流。

潮流计算中，需要添加母线并输入所有母线
的数据，然后再添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路，输入这些元件的数据。

对运行方案和潮流计算作业进行定义，就可以定义的潮流计算作业进行潮流计算。

因为软件存在安装存在问题，无法使用图形支持模式，故只能使用文本支持模式，所以
无法使用PSASP绘制网络拓扑结构图，实验报告中的网络拓扑结构图均使用Visio绘制，
请见谅。

常规潮流计算：
下图是常规模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。

下图为利用复数功率形式表示的各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母
线至j侧），因为无法使用图形支持模式，故只能通过文本支持环境计算出个交流线功率，下图为计算结果。

发电机功率大小：
负荷功率大小：
网络损耗：
规划潮流计算：
下图是规划模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。

下图为利用复数功率形式表示的各支路功率：
发电机功率大小：
负荷功率大小：
网络损耗：
调试潮流：
在规划潮流方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至1.5p.u.，无功保持不变，调试潮流，在绘制的规划方式拓扑结构上标注母线节点电压和相位，如下图所示。

下图为利用复数功率形式表示的各支路功率：
发电功率：
负荷功率：
网络损耗：
采用牛顿拉夫逊和PQ解耦控制对常规运行方式进行潮流求解的结果：
采用牛顿拉夫逊和PQ解耦控制对规划运行方式进行潮流求解的结果：
牛顿-拉夫逊法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形成节点导纳矩阵。

输入节点电压初值，置迭代计数k=0.然后开始进入牛顿-拉夫逊法的迭代过程。

在进行第k+1次迭代时，其步骤如下：（1）按上一次迭代算出的节点电压值计算各类节点的不平衡量；（2）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结束，转入计算各线路潮流和平衡节点的功率，并打印输出计算结果。

不收敛则继续计算；（3）计算雅可比矩阵的各元素；（4）解修正方程解节点电压的修正量；（5）修正各节点电压；（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。

PQ分解法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形成节点导纳矩阵。

根据导纳矩阵形成矩阵B’和B’’并进行三角变换，输入节点电压和相角初值，置迭代计数k=0.然后开始进入迭代过程。

在进行第k+1次迭代时，其步骤如下：（1）
按上一次迭代算出的节点电压值和相角计算各类节点的不平衡量；（2）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结束，转入计算各线路潮流和平衡节点的功率，并打印输出计算结果。

不收敛则继续计算；（4）解修正方程解节点电压和相角的修正量；（5）修正各节点电压和相角；（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。

PQ分解法是极坐标形式牛顿-拉夫逊法潮流计算的一种简化算法。

根据以上的计算结果可以看出两种方法结果极为接近，因为收敛条件一样，因此拥有一样的精确度。

PQ分解法迭代过程中，修正方程不变，为常系数矩阵且稀疏，而牛顿-拉夫逊法迭代过程中，要不断修改雅可比矩阵，故计算量大。

但是牛顿-拉夫逊法的收敛性更好，且适用范围更广。

常规运行方式下，忽略导线电阻，由
EU
P=sin
X
可以求出X。

由此将潮流作业1计
算结果代入求得GEN2-230和STNC-230支路等效阻抗为37.6494欧，GEN2-230和STNA-230支路等效阻抗为85.9696欧。

将潮流作业2计算结果代入求得GEN2-230和STNC-230支路等效阻抗为37.8767欧，GEN2-230和STNA-230支路等效阻抗为86.0216欧.在两种运行方式下计算阻抗大致一致。

短路计算部分：
本次短路计算实验的主要内容是对电力系统不同位置发生不同类型的故障进行分析。

利
用PSASP进行短路计算需要的数据有网络结构和基本参数，如果短路计算是基于潮流，还
需要潮流计算的结果。

短路计算是基于潮流计算的结果进行的，潮流计算时短路计算的基础。

各短路计算结果：
短路作业4，因为在线路6靠近STNB-230母线侧单相短路接地同时三相开关跳，相当于三相断线，短路点及其相连支路的正序和零序电流都为0。

短路作业6、7、8、9、10都是以STC-230母线为故障点，基于不同作业1、2、3、4、5的短路计算结果：
短路作业10与短路作业号5都是不基于潮流，基于常规方式，所以全网戴维南等值阻
抗一样。

基于PSASP的电力系统暂态稳定计算：
本次实验的暂态稳定计算实验包括两个任务。

暂态分析任务1：基于潮流作业1，线路6母线STNB-230侧发生三相短路接地故障过程中的暂态稳定。

暂态分析任务2：基于潮流作业1，母线STNB-230冲击负荷扰动计算。

所需要输入的计算数据包括潮流计算结
果，暂态过程的具体参数以及所需要输出的结果类型。

暂态稳定计算是基于潮流计算的，潮流计算是暂态稳定计算的结果。

暂态分析任务1：
发电机功角暂态响应过程：
母线电压的暂态响应过程：
支路有功功率的暂态响应过程：
当故障切除时间为0.55s时的发电机功角暂态响应过程：
当故障切除时间为0.57s时的发电机功角暂态响应过程：
由上面两个功角暂态响应过程可知，当切除时间为0.55s时，系统具有暂态稳定性，而当切除时间为0.57s时，系统失去暂态稳定性，所以极限切除时间可以取0.56s。

暂态分析任务2：
功角暂态响应过程：
母线电压的暂态响应过程：
支路有功功率的暂态响应过程：。