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软件试用 PSASP—电力系统分析软件

软件简介


电力系统分析综合程序(Power System Analysis Software Package,PSASP)是中国电力科学研究院电力系统技术分公司(原电网数字仿真技术研究所)开发的一套用于进行电力系统分析计算的软件包,其主要包括如下模块:

◆ PSASP图模一体化平台
◆ PSASP潮流计算模块(LF)
◆ PSASP暂态稳定计算模块(ST)
◆ PSASP短路计算模块(SC)
◆ PSASP最优潮流和无功优化计算模块(OPF)
◆ PSASP静态安全分析模块(SA)
◆ PSASP网损分析模块(NL)
◆ PSASP静态和动态等值计算模块(EQ)
◆ PSASP用户自定义模型和程序接口模块(UD/UPI)
◆ PSASP直接法稳定计算模块(DST)
◆ PSASP小干扰稳定分析模块(SST)
◆ PSASP电压稳定分析模块(VST)
◆ PSASP继电保护整定计算模块(RPS)
◆ PSASP线性/非线性参数优化模块(LPO/NPO)
◆ PSASP谐波分析模块(HMA)
◆ PSASP分布式离线计算平台
◆ PSASP电网风险评估系统
◆ PSASP暂态稳定极限自动求解程序
◆ PSASP负荷电流防冰融冰辅助决策系统

PSASP功能强大、使用方便、高度集成并开放,是具有我国自主知识产权的大型软件包。其自1973年开发应用以来,经历了多次大跨越式的改进,并于1985年荣获首届国家科技进步一等奖。PSASP立足于易于应用、可扩展、跨平台、兼容性好、数据库通用、设置灵活的设计理念和总体架构,以其高可靠性、强大的计算功能、友好的人机界面和开放的平台赢得了众多用户的青睐。目前,PSASP已拥有600多家用户,遍及全国各网、省、地、县电力调度运行、电力规划设计单位、高等院校、科研机构、大工业企业、配电系统、铁路系统等,市场占有率在80%以上。
依托多年的电力系统计算分析经验和技术优势,PSASP在原有诸多功能的基础上,又开发了分布式离线计算平台、电网风险评估系统、负荷电流防冰融冰辅助决策系统、暂态稳定极限自动求解程序、PSASP在线应用等多个产品,为提高我国电力系统仿真速度、分析能力和智能化水平提供了有力支撑。

软件功能模块


PSASP图模一体化平台

为了便于用户使用以及软件功能扩充,在电力系统分析综合程序(PSASP)中设计和开发了图模一体化支持平台。该平台具备多文档界面(MDI,Multi Document Interface),可以方便地建立电网分析的各类数据,绘制所需要的各种图形(单线图、地理位置接线图、厂站主接线图等)。该平台服务于PSASP的各计算模块,在此之上可以进行各种分析计算,输出计算结果。
★ 基本特点
功能强大、人机界面友好、使用操作方便,真正实现了图模一体化,具有良好的可扩展性、兼容性和通用性。




PSASP潮流计算程序

潮流计算是电力系统分析最基本也是最重要的计算。除它自身的重要作用之外,在电力系统分析综合程序(PSASP)中,潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。
★ 基本特点
计算功能强大、图形显示直观、使用操作方便,具有灵活的调节控制功能和用户自定义建模功能,结果输出多样化。


PSASP暂态稳定计算程序

暂态稳定计算的目的在于确定系统受到大干扰(如发生短路故障、负荷瞬间发生较大的突变、切除大容量的发电、输电或变电设备等)以后,各发电机组是否能维持同步运行。并在此基础上完成对系统暂态稳定的分析。主要应用范围包括:复杂和严重事故的事后分析,通过再现事故后系统的动态响应,了解稳定破坏的原因,并研究正确的反事故措施;在规划设计阶段,考核系统承受极端严重故障的能力,即超出正常设计标准的严重故障,以研究减少这类严重故障发生的频率和防止发生恶性事故的措施;对电力系统电压稳定性进行分析评估,从系统承受故障的能力,如 N-1、N-2 事故仿真、故障临界切除时间和系统传输功率极限等方面进行计算分析,对动态元件的配置及其对暂态稳定的影响进行考虑,例如:电气制动、快速调整汽门、切机、单相重合闸等的研究。
★ 基本特点
计算功能强大、模型种类丰富、故障和扰动方式设置灵活多样,并具有灵活的用户自定义模型功能,使用操作方便。


PSASP短路计算程序

短路计算的目的主要用于解决下列问题:
① 电气主接线方案的比较与选择,或确定是否需要采取限制短路电流的措施
② 电气设备及载流导体的动热稳定校验和开关电器、管型避雷器等的开断能力的校验
③ 接地装置的设计
④ 继电保护装置的设计与整定
⑤ 输电线对通讯线路的影响
⑥ 故障分析
求解短路电流的一般方法是:利用对称分量法实现ABC系统与120系统参数转换;列出正、负、零序网络方程;推导出故障点的边界条件方程;将网络方程与边界条件方程联立求解,求出短路电流及其他分量。
★ 基本特点
计算功能强大,故障方式设置灵活,结果输出形式多样。


PSASP电磁暂态仿真计算程序

电磁暂态计算,主要用于分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流,以便根据所得到的暂态过电压和过电流对相关电力设备进行合理设计,确定已有设备能否安全运行,并研究相应的限制和保护措施。此外,对于研究新型快速继电保护装置的动作原理,故障点探测原理以及电磁干扰等问题,也常需要进行电磁暂态过程分析。由于电磁暂态过程变化很快,一般需要考虑元件的电磁耦合,计及输电线路分布参数所引起的波过程,有时甚至要考虑线路三相结构的不对称、线路参数的频率特性以及电晕等因素的影响。
★ 应用范畴
电磁暂态计算可用于解决如下的电力系统分析计算问题:
① 电力系统的故障分析
② 故障或操作引起的暂态过电压、过电流分析
③ 高压直流输电系统的动态特性仿真
④ 由串联电容补偿、直流输电等引起的次同步振荡现象分析
⑤ PSS等控制器参数设计
⑥ 直流输电系统(HVDC)和灵活交流输电系统(FACTS)控制器设计


PSASP最优潮流和无功优化计算程序

最优潮流(Optimal Power Flow OPF)是最优化技术在电力系统中的一种应用,是保证电力系统经济和安全运行的一种潮流计算方法,它把电网的经济调度、质量控制和安全运行协调起来,对电力系统的规划和运行有着重要意。PSASP 中最优潮流的主要功能是在满足电力系统各节点正常的功率平衡及各种安全约束的条件下,求以网损、煤耗或发电费用、无功补偿经济效益为目标函数最优的潮流分配。
★ 基本特点
计算功能强大,目标函数、优化方式、约束条件选择多样化,可进行分区优化调整,结果输出灵活多样,显示直观方便。


PSASP静态安全分析计算程序

静态安全分析是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件及给定的切除方案,确定切除某些元件是否危及系统的安全,即系统中所有母线电压是否在允许的范围内,系统中所有发电机的出力是否在允许的范围内,系统中所有线路变压器是否过载等等。
★ 基本特点
计算功能强大,切除方案定义简单、灵活,图形化显示直观、方便,结果输出内容和形式多样化。


PSASP网损分析计算程序

网损分析计算的主要任务是根据给定的电网结构、参数以及典型日 24 小时的负荷水平、发电机出力、电容电抗器投切、变压器档位设置、开关刀闸状态及支路投切等条件,确定电网中各元件的损耗水平。并根据电网运行所关心的电量关口,按照规定的方式进行系统网损计算结果的统计。
★ 基本特点
计算功能强大,优化计算方法和流程具有较高计算可靠性和速度,网损计算灵活精确,结果输出内容和形式多样化。


PSASP静态和动态等值计算程序

等值计算用于对大规模电力系统进行化简,把不需要进行详细分析的部分进行等值简化,从而缩小整个系统的规模。通过对大系统的有效等值,用对等值系统的研究取代对原系统的研究,在保证必要精度的条件下,可极大地节省人力和物力。
★ 基本特点
计算稳定、准确,可进行稳态和/或暂态条件的等值计算,容错性高,结果输出方式灵活。


PSASP用户自定义模型和程序接口

随着电力系统和电力电子技术的发展,新型系统元件的不断投入和系统控制技术的日益进步,要求在电力系统计算中能够模拟若干新型元件和各种控制功能。而通过在程序内部增加固定模型的做法已经越来越不能满足电力系统发展的需要。为此,PSASP设计了用户自定义(User Definition, UD)建模方法,即在无须了解程序内部结构和编程设计的条件下,用户可按自己计算分析的需要,用工程技术人员熟悉的概念和容易掌握的方法,设计各种模型,使其在原则上可以灵活模拟任何系统元件、自动装置和控制功能,从而使PSASP在功能上产生了本质的飞跃。
另外,PSASP还开发了用户程序接口(User Program Interface,UPI)功能(PSASP/UPI),使PSASP和用户程序的执行模块,通过接口文件传递数据,交替运行,共同完成一个计算任务。这使得用户在开发新程序时,能够充分利用PSASP的资源,不但可大大减少开发的工作量,缩短开发周期,而且能提高新程序的可靠性。PSASP也因此变成一个开放的软件包,一方面其资源可为其他程序共享,另一方面也为PSASP自身的开拓和发展创造了非常有利的条件。
★ 基本特点
用户可自行建立各种元件及控制装置的模型,建模、模型调用操作简单方便,还可与通过各种语言自由编程得到的用户程序接口,充分拓展了PSASP的功能,使PSASP变成开放的软件包。


PSASP直接法稳定计算程序

电力系统规模的扩大、互联部分的增多,使得事故的波及面随之扩大,因此保证大电力系统的安全稳定运行问题显得尤为重要。为防止稳定破坏事故,需对可能发生的各种运行方式进行大量的计算。暂态稳定传统的时域仿真法或称逐步积分法(Step by Step, SBS)具有计算准确、可考虑各种复杂模型等优点,但因计算量大、计算速度慢等不足已不能满足现有安全稳定分析的需要,而直接法具有计算快速且能够提供稳定裕度指标等优点,可作为传统SBS法的补充,从而显著提高暂态稳定计算分析的效率。 直接法稳定计算程序,就是在现有PSASP的基础上,应用势能边界面(Potential Energy Boundary Surface, PEBS) 原理和梯形隐积分求最大势能的方法,进行系统暂态稳定的计算。该方法不仅计算简便,而且能考虑多种同步机模型、负荷模型以及直流输电、静止无功补偿器、调压器、电力系统稳定器等多种设备,同时能给出各故障的临界切除时间和指定切除时间下的稳定裕度,可方便地利用直接法进行大量故障筛选之后再用SBS法进行校验,使两者相辅相成,提高计算效率。
另外,PSASP还开发了用户程序接口(User Program Interface,UPI)功能(PSASP/UPI),使PSASP和用户程序的执行模块,通过接口文件传递数据,交替运行,共同完成一个计算任务。这使得用户在开发新程序时,能够充分利用PSASP的资源,不但可大大减少开发的工作量,缩短开发周期,而且能提高新程序的可靠性。PSASP也因此变成一个开放的软件包,一方面其资源可为其他程序共享,另一方面也为PSASP自身的开拓和发展创造了非常有利的条件。
★ 基本特点
计算功能强大,可考虑各种模型(包括自定义模型),故障设置简便,输出方式灵活,图面显示直观、方便。


PSASP小干扰稳定分析程序

电力系统小干扰稳定性既包括系统中同步发电机之间因同步力矩不足或电压崩溃造成的非周期失去稳定(即通常所指的“静态稳定”),也包括因系统动态过程阻尼不足造成的周期性发散失去稳定(即通常所指的“动态稳定”)。
PSASP小干扰稳定计算程序可用于计算分析上述两种基本类型的电力系统小干扰稳定性问题,其主要的计算用途包括:
① 计算电力系统静态功角稳定性,求取输电系统非周期失步的静态功角稳定极限
② 计算电力系统静态电压稳定性,求取输电系统非周期电压失稳的静态电压稳定极限
③ 计算互联电力系统因阻尼不足造成的低频振荡,研究采取增加系统阻尼的技术措施,如电力系统稳定器(PSS)的配置和参数整定
④ 计算交/直流并列运行电力系统的小干扰稳定性,研究采用直流调制增加系统阻尼的技术措施,如调制信号的选取和调制参数的整定
⑤ 计算输电线因采用串联电容补偿产生的次同步谐振(SSR)问题,研究确定合理的补偿度和抑制SSR的技术措施
⑥ 研究分析各种FACTS装置和控制系统对电力系统小干扰稳定性的影响,研究FACTS装置包括可控串补装置、静止无功补偿装置以及新型发电机励磁调节、原动机调节装置的合理配置、控制系统结构和参数整定
★ 基本特点
模型处理能力强、突破系统规模的限制,分析手段方便实用、灵活多样,还可与暂态稳定计算结果彼此校验。


PSASP电压稳定分析程序

PSASP电压稳定计算程序属于小干扰电压稳定分析的范畴,即分析系统在遭受任何小扰动后,负荷电压恢复至扰动前电压水平的能力。采用已有的PSASP暂态稳定程序,并考虑感应电动机及高压直流(HVDC)输电线路两端换流站等具有快速响应特性的负荷,即可进行暂态电压稳定分析。另外,PSASP在现有程序的基础上,还将进一步开发中长期电压/功角稳定程序,用于分析有载调压变压器的分接头和发电机励磁电流限制器等带有时延动作特性的元件以及空调、热水器等响应比较缓慢的负荷等对系统稳定性的影响。
★ 基本特点
计算处理功能强大,结果输出内容、形式灵活、多样,可在单线图上进行电压稳定极限计算以及模态分析。


PSASP继电保护整定计算程序

电力系统继电保护装置的可靠运行涉及到继电保护装置的配置设计、安装制造、整定计算、运行维护等诸多方面,其中合理的保护配置和正确地进行整定计算,对保证继电保护装置的可靠运行具有十分重要的作用。
PSASP继电保护整定计算的流程和结构如下图所示:



其中:
① 电网基础数据为各种计算所共用,可以通过文本或图形方式建立。
② 保护数据可以通过文本或图形方式建立。
③ 继电保护计算作业的内容包括:电网结构,保护选择,初始运行方式,计算控制等。
④ 继电保护整定计算中,程序会根据需要,自动进行图论、短路、分支系数和整定规则等计算。
⑤ 输出整定计算结果时,可以直接生成继电保护定值单。定值单生成功能使用灵活、方便,定值单内容和格式可以与用户日常工作中已有的定值单相同。
★ 基本特点
严格遵从保护整定规程,计算过程标准化、简单化,计算结果准确、计算效率高,与用户交互性良好,输出方式灵活多样。



PSASP线性/非线性参数优化程序

电力系统发生低频振荡后,应采取一定的措施,如加装电力系统稳定器PSS。在电力系统规模较大的情况下,PSS的参数整定是一个较为复杂的问题。PSASP参数线性优化计算程序则是根据小干扰线性化的系统状态方程式,采用留数法进行控制器(如电力系统稳定器)的参数整定,使该控制器能提供一定的附加阻尼,提高系统的动态稳定性。该程序还可进行可控串补装置TCSC以及静止无功补偿器SVC的参数整定。
随着电力系统的发展,各种新型调节控制装置,如调压器、调速器、电力系统稳定器、静止无功补偿器、可控串补TCSC等,不断投入运行。为改善系统的稳定性,需对各种调节控制装置的参数进行优化配置和协调。PSASP参数非线性优化计算程序则是采用基于时域仿真的非线性优化方法,对各种调节控制装置的参数进行优化,以提高系统的暂态和动态稳定性。
★ 基本特点
可进行PSS、TCSC、SVC等各种模型的参数整定和优化,可对一个模型的参数进行优化,也可对多个模型的参数进行协调。


PSASP谐波分析程序

电力系统谐波分析是根据给定的电网结构、参数以及负荷、谐波源滤波器等元件的运行条件,通过谐波潮流计算确定系统中谐波电流的分布以及各部分的电压和电流波形的畸变程度,或通过计算网络的频率相应判断系统是否临近谐波谐振状态以及怎样减小系统谐振发生的可能性的计算。
PSASP谐波分析计算的流程和结构如下图所示:



★ 基本特点
计算功能强大,谐波源输入简单、方便、灵活,可进行多个谐波源的谐波潮流计算,分析模型种类丰富,计算结果准确,结果输出内容和形式多样。



PSASP分布式离线计算平台

PSASP分布式离线计算平台是由若干计算机(节点)通过局域网或因特网连接的“计算机群”和相应软件组成的电力系统分析计算系统,其是把大量的离线计算任务按一定的调度规则分配到计算节点上,充分利用并行计算机群的计算效率和服务器的存储能力,并把历史结果存放在服务器上。该平台支持多用户,并方便用户查询历史结果及查看其他用户提交的计算及结果,节省计算时间,高效快速地完成用户提交的大批量离线计算任务。



★ 基本特点
离线分析速度快,作业定义简单、方便、快捷,大幅减轻计算工作量,计算过程中可实时监控平台任务的执行情况,结果输出灵活多样。



PSASP分布式离线计算平台

电网风险评估是对电力系统面临的不确定性因素,给出可能性与严重性的综合度量。PSASP电网风险评估系统主要考虑的是针对系统级的基于风险的静态安全评估,其是以静态安全分析的结果为基础,对相应的越界情况进行过滤,同时考虑各种故障发生的概率,利用概率风险评估方法(PRA)进行各项可靠性指标的评估,从而为运行决策提供数据支持、定位薄弱环节、指引电网规划改造。



★ 基本特点
算法先进,风险评估结果可信,科学安排电网运行方式,避免停电事故发生,减少运行停电损失,确保电网投资效益。



PSASP暂态稳定极限自动求解程序

电力系统暂态稳定传输功率极限是指为保证系统暂态稳定,某一输电线路或某一传输功率截面允许传输的最大功率,其是衡量电力系统稳定性的重要指标。PSASP暂态稳定极限自动求解程序,则是以PSASP原有程序为基础,根据不同的稳定判据,对系统在不同故障情况下的断面各支路暂态稳定传输功率极限进行计算,以辅助进行稳定控制决策。
★ 基本特点
计算规模大,自动化程度高,过渡方式潮流收敛性好,可适应不同网络的暂态稳定极限计算。


PSASP负荷电流防冰融冰辅助决策系统

PSASP负荷电流防冰融冰辅助决策系统基于psasp6.0地理图,将线路的环境信息导入到潮流数据系统中,进行各种融冰参数的计算和预测,为电网调整提供数据参考,并对调整完毕后的潮流数据进行潮流计算和暂稳计算,对负荷电流调整决策提供辅助数据。



★ 基本特点
采用离线方式计算,数据编辑操作简单,计算灵活,可进行多种故障下的特定方式融冰电流计算,系统运行方式调整方便,结果显示直观、完整、清晰。