PSASP中的小干扰稳定计算
PSASP 电压稳定手册
为了得到完整的 P-V(Q-V)曲线
潮流算法 常规的潮流算法和改进潮流算法相结合
可得到完整的 P-V(Q-V)曲线
1.3.4 确定系统关键节点和关键区域
由于根据电压稳定极限所得出的裕度指标仅是系统的一个全局安全指标 它并不能 给出系统的关键节点(薄弱节点)和关键区域(薄弱区域)等信息 因而还不能为实际系统
PG 0 − PL 0 (V0 ) − f P (V0 ,θ 0 ) = 0 QG 0 − Q L 0 (V0 ) − f Q (V0 , θ 0 ) = 0
其中 PG0 与 QG0 分别为由发电机在当前运行点处有功功率与无功功率组成的向量 PL0(V0) 与 QL0(V0) 分别为考虑负荷静特性条件下的有功负荷与无功负荷组成的向量 fP(V0,θ0)与fQ(V0,θ0)分别为由网络特性所决定的节点吸收有功与无功功率
PG (V, k ) = PG 0 (V ) + kPDG (V )
其中 方向 PG0(V)为在初始运行条件下发电机的有功出力 PG(V,k)为在某一参数 k 下发电机的有功出力 随着参数 k 的增大 该台发电机QG=QGmax 系统的运行方式逐渐恶化 当某台发电机的有功功率输出达 PDG(V)为发电机有功出力的增加
上式表示的负荷变化规律包括以下三种情况 一个负荷节点仅有功或无功之一发生变化 其它节点的有功和无功保持不变
一个负荷节点的有功和无功同时变化 且这种变化可以用一个参数来表示 其余 节点的有功和无功保持不变 某一区域或几个区域的有功与无功负荷同时变化 且这种变化可以用一个参数来 表示 对实际系统而言 所增加的负荷有功功率一般由多台发电机按一定方式分担 这里 将发电机的有功功率变化规律用下式表示
运行提供全面的指导信息 例如 当系统的电压稳定裕度较低时 可选择在某些地点装 设无功补偿装置以改善系统的电压稳定性 另外 在某些重负荷情况下 为防止系统发 生电压崩溃 在系统无功补偿装置都已投入的情况下 应在某些关键节点紧急切负荷
PSASP7.1快速入门与常见问题解答
PSASP电压稳定计算工程应用
-20.000
-25.000 0.00
1.00
2.00
时 间(s) 3.00
4.00
5.00
扩充并联电容器前后系统功角比较曲线
28
7.2 调整低压减载装置设定值
低压减载装置设定值表
轮次 当前配置 启动值 第1轮 第2轮 第3轮 特殊轮 310kV (0.94UN) 297kV (0.90UN) 280.5kV (0.85UN) 297kV (0.90UN) 持续时间 0.2 秒 0.2 秒 0.2 秒 10.0 秒 建议配置 I 启动值 297kV (0.90UN) 290kV (0.88UN) 280.5kV (0.85UN) 280.5kV (0.85UN) 持续时间 1.0 秒 1.0 秒 0.5 秒 10.0 秒 建议配置 II 启动值 280.5kV (0.85UN) 270.6kV (0.82UN) 264kV (0.80UN) 280.5kV (0.85UN) 持续时间 1.0 秒 1.0 秒 0.5 秒 10.0 秒
19
电压稳定薄弱区域判别
模态分析 灵敏度分析
20
2005年目前方式初始运行点模态分析结果 0.04
0.035 0.03 0.025
参与因子
0.02
0.015 0.01 0.005 0
2005年目前方式1初始运行点模态分析最薄弱母线参与因子比较图
21
灵敏度
0.0005 0.001 0.002 0.003
0.0015
0.0025
0.0035
0.004
0
2005目前方式初始运行点灵敏度分析结果
2005年目前方式1初始运行点灵敏度分析最薄弱母线灵敏度系数比较图
PSASP626小干扰用法总结
PSASP6.2小干扰计算基本步骤1.计算小干扰前应完成的工作：1）潮流计算成功2）基于此潮流的暂态稳定计算成功，且计算暂稳时不出现“Warning: ***（节点名）Initial V oltage = 0.0000”的情况，如果出现，检查潮流数据中此节点相连的发电机或者负荷是否孤立，修正孤立元件后重新计算潮流和暂稳稳定。
2.完成步骤1后，进入小干扰稳定计算信息界面，如图1所示。
图1 小干扰稳定计算信息界面1）写入新的小干扰作业号，选择所基于的暂稳作业号。
2）“算法及功能”一般选择【逆迭代转Rayleigh商迭代法】3）“特征值搜索范围”可以控制要搜索的振荡模式的频率范围。
起始点实部和终止点实部一般都设为0，起始点和终止点虚部的计算方法是2*π*f(f为频率)。
例如，如果要搜索频率从0.1Hz到1Hz的振荡模式，那么起始点实部为0，起始点虚部为2*3.14*0.1=0.628，终止点实部为0，终止点虚部为2*3.14*1=6.28。
4）“迭代初始值个数”和“每次求解特征值个数”控制特征值搜索的密集程度，两者越大搜索越密集，丢根的可能性就越小，但取值越大计算花费的时间就越长。
作为参考，在计算国调华北华中联网数据时，搜索的频率段宽度在0.1Hz左右时，“迭代初始值个数”和“每次求解特征值个数”取5，能找到要搜索的振荡模式；搜索的频率段宽度在1Hz 左右时，“迭代初始值个数”和“每次求解特征值个数”取10基本能搜到主要振荡模式。
以上取值需要根据数据的大小和频率段的宽度进行适当调整。
5）“迭代次数上限”和“允许误差”取作业初始默认值，不需要调整。
6）点击“计算”按钮开始计算。
当监视窗口最下端显示如图2信息时，表示计算结束。
计算结束后程序可能会弹出一些对UD模型参数的报警信息，如“Warning: Block DY1Para.D=0”，这些报警不影响小干扰计算结果。
图2 计算结束信息3.结果输出选择。
计算结束后，从“结果”菜单进入小干扰计算结果，弹出图3所示小干扰结果选择窗口，点击“特征值及特征向量输出”按钮，弹出图4所示窗口以查看结果。
PSASP入门手册
PSASP入门手册PSASP入门手册1、概述《电力系统分析综合程序》(Power System Analysis Software Package, PSASP)是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，是高度集成和开放具有我国自主知识产权的大型软件包。
PSASP 是电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行的规划设计方案的重要工具；是运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、寻求反事故措施的有效手段；是科研人员研究新设备、新元件投入系统等新问题的得力助手；是高等院校用于教学和研究的软件设施。
基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持，PSASP 可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析。
包括：稳态分析的潮流计算、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析、静态等值等；故障分析的短路计算、复杂故障计算以及继电保护整定计算等；机电暂态分析的暂态稳定计算、直接法暂态稳定计算、电压稳定计算、小干扰稳定计算、动态等值、马达起动、控制系统参数优化与协调以及电磁-机电暂态分析的次同步谐振计算等。
PSASP 的计算功能还在不断发展、完善和扩充。
PSASP 有着友好、方便的人机界面，如基于图形的数据输入和图上操作，自定义模型图以及图形、曲线、报表等各种形式输出。
PSASP 与Excel、AutoCAD、Matlab 等通用的软件分析工具有着方便的接口，可充分利用这些软件的资源。
PSASP含PSASP6.2及PSASP7.0两个系列版本。
PSASP7.0在PSASP6.2的基础上，界面部分做了较大改动，更加方便用户使用。
两者启动后界面如下：图1.1 PSASP6.2启动界面图1.1 PSASP7.0启动后界面华中科技大学电力系购买了6.2版及7.0版。
其中6.2版功能较全，7.0版功能不完善，使用中以6.2版为主。
以下以搭建一个单机无穷大系统为例说明基本操作过程。
基于PSASP_的电网智能仿真工具设计与实现
第51卷第17期电力系统保护与控制Vol.51 No.17 2023年9月1日Power System Protection and Control Sept. 1, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.230142基于PSASP的电网智能仿真工具设计与实现李 锋1，王 莹1，周良松2，姚占东2(1.国家电网有限公司华中分部，湖北 武汉 430077；2.华中科技大学电气与电子工程学院，湖北 武汉 430074)摘要：现有通用电力系统仿真软件自动化和智能化程度不高的问题极大影响了安全稳定分析工作的效率。
为此，从工程技术人员的实际需求出发，基于电力系统分析综合程序(power system analysis software package, PSASP)设计并开发了电网智能仿真计算工具。
该工具通过从数据解析与处理、计算功能优化、结果分析自动化3个方面对现有软件进行了优化，提升工作效率。
引入达梦数据库系统，实现海量数据的存储、计算、查询和共享。
开发了厂站接线图自动绘制功能，可自动实现元件连接关系的可视化展示。
开发了运行方式数据自动生成功能，可形成对应海量运行场景的潮流作业数据。
开发了静态安全自动分析功能，可进行N - 1开断的自动计算和结果的智能分析与展示。
最后，以华中电网安全稳定分析为例，验证了智能仿真工具的实用效果。
关键词：仿真工具；安全稳定分析；数据交互；接线图绘制；自动计算Design and implementation of a power grid intelligent simulation tool based on PSASPLI Feng1, WANG Ying1, ZHOU Liangsong2, YAO Zhandong2(1. Central China Branch, State Grid Corporation of China, Wuhan 430077, China; 2. School of Electrical and ElectronicEngineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: The low degree of automation and intelligence of existing general power system simulation software has greatly affected the efficiency of security and stability analysis. An intelligent simulation tool for a power gird based on PSASP is designed and developed according to the actual needs of engineers and technicians. The simulation software is optimized to improve work efficiency from three aspects: data analysis and processing, optimization of calculation function and automation of result analysis. The Dameng database system is introduced to realize the storage, calculation, query and sharing of massive data. The function of power station wiring diagram auto-graphing is developed to automatically achieve visual display of the connection relationship of elements. The function of operating mode data automatic generation is developed to form power flow data for mass operational modes. The function of automatic static safety analysis can automatically realize calculation of 1N- disconnection and the intelligent analysis and display of results. Finally, taking security and stability analysis of the Central China power grid as an example, the practical effect of power grid intelligent simulation tool is illustrated.This work is supported by Youth Fund of National Natural Science Foundation of China (No. 51707074).Key words: simulation tool; security and stability analysis; data exchange; wiring diagram graphing; automatic calculation0 引言仿真分析是认知大电网安全稳定特性、制定运行控制措施的主要手段，因此仿真计算及分析工作的准确性和及时性对于保障大电网安全稳定运行和基金项目：国家自然科学基金青年基金项目资助(51707074)；国家电网有限公司科技项目资助(SGHZ0000JZJS2200228) 电力可靠供应愈显重要[1]。
小干扰稳定计算
(1-19)
(2)计算信息栏
"计算信息"栏中的内容仅用于稀疏算法,包括逆迭代 计算信息"栏中的内容仅用于稀疏算法,包括逆迭代 计算信息 /Rayleigh商迭代法,同时迭代法和线性化时域/频域响 商迭代法,同时迭代法和线性化时域 频域响 商迭代法 应.其中:"特征值搜索范围"栏给出所要计算的特 其中: 特征值搜索范围" 性值范围和频域响应计算的频域范围; 性值范围和频域响应计算的频域范围;"算法控制信 息"栏中定义用于控制计算迭代的信息以及时域/频域 栏中定义用于控制计算迭代的信息以及时域 频域 响应的计算总时间和计算步长 ,对于线性化时域响应 计算,为时域响应计算的积分步长,单位为秒 ; 计算,为时域响应计算的积分步长,单位为秒(s);对 于线性化频域响应计算,为频域响应计算的步长, 于线性化频域响应计算,为频域响应计算的步长,单 位为弧度/秒 位为弧度 秒(rad/s). .
(1-10)
§5.3 PSASP小干扰稳定计算 PSASP小干扰稳定计算
计算方式: 计算方式:
小干扰稳定计算作业是基于暂态稳定计算作业 小干扰稳定计算作业是基于暂态稳定计算作业 的.实际上,小干扰稳定与暂稳作业中的故障,扰 实际上,小干扰稳定与暂稳作业中的故障, 动及输出等信息无关 动及输出等信息无关,与暂稳作业基于的潮流作业 无关, 有关, 所定义的初始稳态运行点有关 所定义的初始稳态运行点有关,与暂稳作业的发电 机及其调节系统,负荷,直流输电,UD等元件模 机及其调节系统,负荷,直流输电,UD等元件模 型有关. 型有关.
(1-6)
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 (SSR)问题.研究确定合理的补偿度和抑制SSR的技 问题. 术措施; 术措施; 研究分析各种FACTS装置和控制系统对电力系统小 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 干扰稳定性的影响,研究FACTS装置包括可控串补装 静止无功补偿装置以及新型发电机励磁调节, 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, 动机调节装置的合理配置,控制系统结构和参数整定 .
PSASP7.1版电压稳定计算用户手册
5.1 CEPRI 7 节点系统基础数据...................................................................... 39 5.2 基础潮流作业............................................................................................... 43 5.3 电压稳定计算作业的建立与执行.............................................................. 43 5.3.1 建立作业...................................................................................................43 5.3.2 执行作业...................................................................................................47 5.3.3 电压稳定计算结果的输出.......................................................................49
4 电压稳定计算结果的输出............................................................33
4.1 输出信息...................................................................................................... 33 4.2 作业摘要信息.............................................................................................. 34
基于PSASP的电压稳定性分析
ＣｎＮｗ ｅ ｎｏｅａ ｏ・ ｈａ ｅＴ ｈ ｌｉ ｎＰｄ ｔ ｉ ｃ ｏｇｓ ｄ ｒｕｓ ｃ
基于 Ｐ Ａ Ｐ的电压稳 定性 电力 公 司资 阳 公 司 ， 川 资 阳 ６ １０ ） 四 ４ ３０
摘 要： 文 主要 阐述 了电压 稳 定研 究 的意 义 ， 本 电压 稳定 问题 的定 义 、 类 ， 用 电力 系统分 析 综合程 序 Ｐ Ａ Ｐ电压稳 定计 算 功 能 ， 分 运 ＳＳ 如 求取 系统 小 干扰 电压稳 定极 限的算 法和 确定 系统 关键 节 点和 关键 区域等 方 法 ， 而保证 电网的安 全稳 定运 行 。 从 关键 词 ： 电压稳 定 ； 力 系统 分析 综合 程序 （Ｓ Ｓ） 系统 小干扰 ； 电 Ｐ Ａ Ｐ； 负荷 型 。
中 图 分 类 号 ： Ｍ７ Ｔ １
一
文献 标识 码 ： Ａ
引言 ｆ） 出 系统初 始稳 态 运行 点 和 电压稳 ５可求 （ ） 了 得 到 完整 的 Ｐ Ｖ Ｑ— １ ３为 — （ Ｖ 曲线 ， 可 近年 来 ，全球 电 力系 统 多次 发生 电压崩 定极 限点处 各节 点 的电压 一 率（ 功 系统 总功 率） 在改 进潮 流算 法 不收 敛后 ，再 次 切换 到常 规 溃事 故 ，使得 电 压稳 定 问题 的研 究在 世 界 引 灵 敏度 ； 的潮流算 法 。常 规 的潮 流算 法和 改进 潮 流算 起 广 泛关 注 。电力 系 统 电压 稳定 性分 析要 解 （） 通 过 Ｐ Ｖ Ｑ ｖ 曲线 监 视 系 统 电压 法相 结合 ， 得到 完整 的 Ｐ Ｖ Ｑ ｖ曲线 。 ６可 — （— ） 可 － （— １ 决 以 下问 题 ： 断 系统 在 某一 运行 状 态下 ， 判 电 稳定 极 限 的计算 过程 ； ２确 定 系统关键 节 点和 关键 区域 、 压 是
(完整版)PSASP中的小干扰稳定计算
xkωδ i pki
xk ωδ
机电回路相关比i反映了特征值i与变量、的相 关程度。若对于某个特征值i，有
i 1 i i ji i j2fi
fi (0.2 ~ 2.5)Hz
则认为i为低频振荡模式，即机电模式。
阻尼比(阻尼系数)的定义及其物理含义
特征值 i= ij i阻尼比(阻尼系数)i定义为：
i
i
2 i
i2
当i0.1时表明系统阻尼较强； 当i<0.03时表明系统阻尼较弱； 当i0时表明系统阻尼变负，将会出现增幅振荡。
系统阻尼强弱可由若干个主导振荡模式的阻尼比来 判别。
用小干扰稳定性分析方法研究 低频振荡的优越性
➢ 系统中各振荡模式的稳定性由其对应的特征值决定； ➢ 各振荡模式之间以及振荡模式与系统变量或参数间的
程序演示
PSASP小干扰稳定作业定义
(ESR,ESI)
特征值 Im
迭代初始值
NSHFT
(SSR,SSI)
NEIG
Re
➢ 特征值初始范围的选定方法
❖进行暂态由此可预估特征值的虚部=2f ❖由时域仿真曲线可预估所关心振荡模式的阻尼比，
再由以下公式可计算出该特征值的实部
2 2
y
ymax
ymin=4%ymax
t
若稳定曲线幅值由ymax衰减到4%ymin共振荡m次，
则阻尼比
1 2m
如上图m=4， =0.125
➢ 时域/频域响应计算输入选择
一个作业仅允许一个输入变量。
➢ 输入/输出变量信息
❖地点 ❖模型 ❖变量类型
时域/频域响应计算模型名称列表
模型名称 Gen-0 Gen-1 Gen-2 Gen-3 Gen-4 Gen-5 Gen-6 AVR-1 AVR-2 PSS GOV Motor HVDC SVC-1 SVC-2 Shifter Static Char. Network UD模型号
3_PSASP7.0版暂态稳定计算用户手册
6 暂态稳定计算算例 ............................................................ 137
6.1 CEPRI 7 节点系统基础数据.............................................................137 6.1.1 CEPRI 7 节点系统单线图 .............................................................137 6.1.2 CEPRI 7 节点系统元件数据 .........................................................137
暂态稳定计算的数学模型包括一次电网的数学描述网络方程和发电机励磁调节器调速器电力系统稳定器负荷无功补偿直流输电继电保护等一次设备和二次装置动态特性的数学描述微分差分方程以及各种可能发生的扰动方式和稳定措施的模拟等
PSASP
电力系统分析综合程序 7.0 版
Power System Analysis Software Package V7.0
3 暂态稳定计算作业的建立 ....................................................19
3.1 暂态稳定计算作业的定义 ..................................................................19 3.1.1 暂态稳定计算作业的构成...............................................................19 3.1.2 暂态稳定作业的选择......................................................................19 3.1.3 暂态稳定作业的定义方法...............................................................21 3.2 暂态稳定计算作业的复制、增加和删除 ............................................24 3.2.1 作业复制........................................................................................24 3.2.2 作业的增加和删除 .........................................................................26 3.3 暂态稳定作业数据的编辑 ..................................................................27 3.3.1 元件计算数据的修改......................................................................28 3.3.2 用户自定义模型（UD）调用数据 ..................................................39
PSD-SSAP小干扰稳定性分析用户手册(ver2.0)
PSD-SSAP电力系统小干扰稳定性分析程序用户手册(2.0版)中国电力科学研究院系统所二〇〇七年六月工作单位：中国电力科学研究院系统所工作时间： 2004年1月～2007年6月项目负责人：汤涌、卜广全工作人员：宋新立、仲悟之、郭强、卜广全、汤涌报告编写：仲悟之、宋新立报告审核：卜广全报告批准：汤涌内容摘要本培训手册是为了使用户尽快掌握PSD-SSAP小干扰稳定性分析程序而编写的。
第1节对程序的功能、使用方法、安装等进行了概括性的介绍，目的是让用户能够快速地了解程序的主要特点和使用要点；第2节介绍了程序中的特征值计算方法，目的是使用户对程序的使用方法和计算中遇到的现象有深层次的理解和把握；第3节详细介绍程序的使用方法和各项功能；第4节介绍了程序的使用注意事项；第5节给出了一个简单的算例。
目 录1 程序特点及使用概述 (1)1.1 程序的主要功能和特点 (1)1.2 特征值算法 (2)1.3 输入文件 (3)1.4 程序运行方法 (3)1.5 结果分析 (5)1.6 程序的安装和卸载 (6)1.7 主要工程应用 (6)2 程序算法简介 (7)2.1 线性化矩阵 (7)2.2 QR算法 (7)2.3 隐式重启动Arnoldi算法 (8)2.3.1 基本原理 (8)2.3.2 预处理技术 (9)2.3.3 使用方法小结 (10)3 程序使用说明 (12)3.1 程序计算流程 (12)3.2 程序输入和输出文件 (13)3.3 控制输入文件填写说明 (13)3.3.1 文本方式填写 (13)3.3.2 图形方式填写 (17)3.4 程序运行方法 (17)3.4.1 运行步骤 (17)3.4.2 图形界面方式一启动程序 (17)3.4.3 图形界面方式二启动程序 (19)3.4.4 Dos命令行方式启动程序 (19)3.5 输出文件及输出功能说明 (20)3.5.1 输出文件种类 (20)3.5.2 文本方式结果输出 (21)3.5.3 表格方式结果输出 (22)3.5.4 图形方式结果输出 (27)3.5.4.1 特征值分布图 (27)3.5.4.2 模态图 (29)3.6 不同次搜索计算的结果合并功能 (30)3.6.1 合并功能说明 (30)3.6.2 使用方法 (30)3.6.3 示例 (31)3.7 分区励磁、PSS、调速卡片的退出 (32)3.7.1 用法 (32)3.7.2 示例 (33)4 程序使用注意事项 (33)4.1 QR算法的规模限制 (33)4.2 Arnoldi算法的收敛性 (33)4.3 关于漏根问题 (34)4.4 计算数据中含有空格的母线名字 (34)4.5稳定数据文件（*.swi）中控制卡片（CASE、F1、FF卡）的支持 (34)4.6 运行线性化矩阵程序时计算步长不断减小问题 (35)4.7 发电厂调速系统模型的使用 (36)5 小干扰稳定性计算算例 (37)5.1 IEEE9系统基础数据 (37)5.2 IEEE9小干扰稳定性计算分析 (38)5.3 IEEE9小干扰稳定性计算结果 (38)附录A IEEE9的潮流文件IEEE90.DAT (39)附录B IEEE9的稳定文件IEEE90.SWI (40)附录C 时域与频域计算结果对比示例 (41)附录D 小干扰稳定性分析基础 (43)D.1 特征分析 (43)D.1.1 特征值 (45)D.1.2 特征向量 (45)D.1.3 动态系统的自由运动 (46)D.1.4 主要术语介绍 (47)D.1.5 计算结果分析 (51)D.2 大型电力系统小干扰稳定性问题的特性 (52)附录E 程序的版本说明 (54)1 程序特点及使用概述1.1 程序的主要功能和特点（1）系统的计算规模不受限制采用先进的特征值算法和稀疏技术，系统计算规模不受限制，且很好地解决了漏根的问题。
PSASP7.1小干扰计算用户手册
®
电力系统分析综合程序 7.1 版
Power System Analysis Software Package V7.1
小干扰计算用户手册
Small Signal Stability Calculation User’s Manual
中国电力科学研究院 14 年 12 月 20 2014
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目
2
2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2
小干扰稳定计算运行环境........................................................ 9
小干扰稳定计算运行环境的进入............................................................. 9 小干扰稳定计算菜单和工具栏............................................................... 10 小干扰稳定计算操作步骤....................................................................... 12 特征值计算操作步骤............................................................................ 12 线性化时域/频域响应计算操作步骤................................................... 13
附录 A
A.1 A.1.1
小干扰稳定分析的基本概念......................................... 81
(完整版)PSASP中的小干扰稳定计算
小干扰稳定性分析--面临的问题
➢ 新型元件、新型自动调节控制装置不断投入运行，如 何模拟这些元件的动态特性？
➢ 电网规模的不断扩大，传统的QR法面临“维数灾”问 题。
PSASP小干扰稳定分析程序的主要功能
计算静态功角稳定性，求取非周期失步的静态功角稳 定极限；
性的影响。
PSASP小干扰稳定分析程序 （PSASP/SST）
➢ 自定义模型线性化方法，该方法自动对各种功能框、 输入输出变量公式进行线性化，并根据UD模型中功能 框间的关联关系自动形成每个自定义模型的状态方程 和输出方程。
➢ 实现了求解矩阵特征值的三种算法：QR法、逆迭代 /Rayleigh商迭代法和同时迭代法，后两种算法与稀疏 矩阵技术相结合，使程序可以应用于大型电力系统的 小干扰稳定性分析计算。
计算静态电压稳定性，求取非周期电压失稳的静态电 压稳定极限；
计算互联系统因阻尼不足造成的低频振荡和增加阻尼 的技术措施；
计算交/直流并列运行系统的小干扰稳定性和采用直流 调制增加阻尼的措施；
计算输电线因串联电容补偿产生的次同步谐振(SSR)； 计算分析各种FACTS装置和控制系统对系统小干扰稳定
X
x1
x2
a11 a21
a12 x1
a22
x2
A
•
X
A I a11 a12 0 a21 a22
展开后可简写为：
a2 b c 0
求得特征值为：
1,2 b
b2 4ac j
2a
状态变量解为： x1 c1e1t c2e2t
x2 c11e1t c22e2t ❖特征值反映振荡模式
Aui iui
PSASP 线性参数优化手册
目录1 概述 (1)1.1 参数线性优化计算问题简述 (1)1.2 PSASP参数线性优化计算程序中可优化参数的控制器 (2)1.3 PSASP参数线性优化计算方法 (3)1.4 参数线性优化计算流程 (5)2 参数线性优化计算作业的建立 (6)2.1 参数线性优化计算作业的构成 (6)2.2 参数线性优化计算作业的定义方法 (6)3 文本方式下的参数线性优化计算 (11)3.1 参数线性优化计算的执行 (11)3.2 参数线性优化计算结果的编辑和输出 (13)3.2.1 计算结果输出概述 (13)4 PSASP小干扰线性化平台下的参数线性优化计算 (16)4.1 PSASP小干扰线性化平台环境 (16)4.2 参数线性优化计算的执行 (16)4.2.1进入小干扰线性化平台 (16)4.2.2参数线性优化计算作业定义 (17)4.2.3作业选择 (19)4.2.4执行计算 (19)4.3 参数线性优化计算结果的浏览和打印 (19)4.3.1 参数线性优化计算结果报表输出 (19)2参数线性优化计算5 参数线性优化计算算例 (20)5.1 EPRI(C HINA) 7节点系统基础数据 (20)5.2 参数线性优化计算作业的建立和执行 (20)5.3 参数线性优化计算作业结果的输出 (22)1 概述1.1 参数线性优化计算问题简述(1)参数线性优化计算参数线性优化计算是根据小干扰线性化的系统状态方程式根据一定的算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以提高系统的动态稳定性目前PSASP 参数线性优化程序中采用的是留数法(2)留数法基本原理单输入输出系统的状态方程为bu AX X +=⋅cX y =其中X 为状态变量u 为输入变量 y 为输出变量A 为系统的状态矩阵b为系统的可控向量c 为系统的可观向量由系统的状态矩阵A 可求得系统的特征值和特征向量由可控向量b 可观向量c 和特征向量可求得对应于某一特征值的留数i λ根据留数控制器的传递函数与特征值变化量三者之间的关系在已知该特征值的变化量时可求得控制器的传递函数在控制器的结构给定后可进一步确定控制器的内部参数(3) 参数线性优化计算程序的用途 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 在电力系统的规模较大的情况下PSS 的参数整定是一个较为复杂的问题参数线性优化计算程序可以进行PSS 参数的整定用户可以采用该参数也可以在此基础上根据其它要求作进一步的参数调整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2参数线性优化计算1.2 PSASP参数线性优化计算程序中可优化参数的控制器PSASP 参数线性优化计算程序中可优化参数的控制器有三种分别为PSS TCSC 控制器及SVC控制器(1) PSSPSS的传递函数框图如图1所示s图 1 PSS的传递函数框图(2) TCSC控制器TCSC控制器的传递函数框图如图2所示CCmin图2 TCSC控制器的传递函数框图(3) SVC控制器SVC控制器的传递函数框图如图3所示第1章 概述 3Ct V min图3 SVC 控制器的传递函数框图1.3 PSASP 参数线性优化计算方法PSASP 参数线性优化计算的过程如下所示4参数线性优化计算由上图可见参数线性优化计算程序是基于PSASP小干扰线性化平台的第1章 概述 51.4 参数线性优化计算流程PSASP 参数线性优化计算的流程和结构如下所示电网基础数据库小业计算方法优化参数定义文本方式图形方式用户自定义模型库计算结果库2 参数线性优化计算作业的建立在执行参数线性优化计算之前需要定义参数线性优化计算作业2.1 参数线性优化计算作业的构成一个参数线性优化计算作业的构成如下图所示参数线性优化计算作业)2.2 参数线性优化计算作业的定义方法按照上述参数线性优化计算作业的构成在文本方式下可以定义若干个参数线性优化计算作业每个作业需给定一个作业号第2章参数线性优化计算作业的建立7在文本环境窗口中点击计算下拉菜单中的参数线性优化弹出参数线性优化计算信息窗口在该窗口选择或定义参数线性优化计算作业号后即可点击计算按钮执行参数线性优化计算参数线性优化计算作业的定义由以下几部分组成作业定义栏作业号可选择已有的或键入新的作业号小干扰稳定作业从已定义好的小干扰稳定作业中选择其一即确定其所基于的小干扰稳定作业点击描述按钮可对该参数线性优化计算作业给予简短的注释点击删除按钮可删除参数线性优化计算作业8参数线性优化计算点击浏览按钮可以表格形式列出全部参数线性优化计算作业其中包括作业号SST作业号和描述三项如下图所示其中描述项可以复制和修改点击编辑…按钮形成计算数据激活计算按钮即可执行计算计算方法目前只能选择留数法优化参数定义定义待优化的控制器参数点击优化参数定义按钮弹出以下窗口第2章参数线性优化计算作业的建立9在该窗口中依次指定控制器的安装地点(母线或支路)模型参数控制地点(母线或支路)特征值和特征值实部位移之后点击确定按钮即可完成优化参数的定义安装地点栏母线指明控制器安装于母线母线名安装控制器的母线名称支路指明控制器安装于支路包括交流线和变压器编号安装控制器的支路编号I侧母线安装控制器的支路I侧母线名称J侧母线安装控制器的支路J侧母线名称模型栏模型名控制器对应的模型名称(模型名称含义可参见表2-1)参数组号控制器对应的模型所调用的参数组号参数栏10参数线性优化计算Kq1Kq2Kq3放大倍数选项必选项PSS可从三中选一TCSC可从Kq1和Kq2中选一SVC只能选Kq1T1e T2e时间常数选项任选其一T3e T4e时间常数选项任选其一T5e T6e时间常数选项TCSC任选其一PSS SVC3不可选[注意]时间常数选项至少选一个在选定一个后其它时间常数选项为可选项控制地点栏母线指明控制器的输入量来自于母线母线名控制器输入量的母线名称支路指明控制器的输入量来自于支路包括交流线和变压器编号控制器输入量的支路编号I侧母线控制器输入量的支路I侧母线名称J侧母线控制器输入量的支路J侧母线名称特征值待优化参数所针对的特征值特征值实部变化量期望的特征值实部变化量表2-1 参数线性优化计算模型名称列表模型名称模型编号说 明PSS 3101 1型PSSTCSC 6160 可控串联电容补偿器SVC-3 6142 3型静止无功补偿器3 文本方式下的参数线性优化计算3.1 参数线性优化计算的执行在PSASP主画面中点击文本支持环境按钮进入文本环境窗口再点击计算菜单下拉各种命令如下12参数线性优化计算(1) 计算准备点击参数线性优化弹出文本方式下的参数线性优化计算信息窗口在该窗口中可选择或定义参数线性优化计算作业并给出该作业相关的优化参数定义等信息(2) 执行计算点击计算按钮执行参数线性优化计算点击取消按钮退出参数线性优化计算信息窗口第3章文本方式下的参数线性优化计算13 3.2 参数线性优化计算结果的编辑和输出3.2.1 计算结果输出概述(1) 参数线性优化计算结果输出的功能特点一个参数线性优化作业成功执行后则该参数线性优化作业的计算结果即保存下来若不删除任何时候都可以查看所保存的计算结果是基本的结果数据查看时可根据需要做进一步编辑在输出形式上有报表和文件等归纳起来有以下功能和特点可将计算结果输出为报表也可将其直接输出至文件提供了与其它常用的软件分析工具的接口可将结果输出至Excel可输出控制器的参数包括待优化参数和已知参数(2) 进入结果输出环境在文本环境窗口中点击结果下拉各种计算结果命令如下点击参数线性优化弹出如下的参数线性优化计算输出窗口14参数线性优化计算输出基本信息作业号从已计算的参数线性优化作业中选择作业描述可查看或编辑该作业描述输出类型报表输出固定格式报表Excel报表输出Excel报表输出至文件直接输出至磁盘文件在完成了输出信息的选择之后点击输出按钮即可浏览报表若选择了输出至文件则可再点击浏览按钮查看文件内容下图为参数线性优化结果报表可点击前后翻页点击就可以打印报表点击则退出预览画面第3章文本方式下的参数线性优化计算154 PSASP小干扰线性化平台下的参数线性优化计算4.1 PSASP小干扰线性化平台环境见小干扰稳定分析用户手册第5章4.2 参数线性优化计算的执行4.2.1进入小干扰线性化平台在文本环境窗口中点击平台下拉菜单中的小干扰线性化项即进入小干扰线性化平台小干扰线性化平台窗口如下第4章 PSASP小干扰线性化平台下的参数线性优化计算17点击工具条中的当前作业类型按钮此时显示为小干扰稳定作业号或用鼠标右键点击当前作业类型按钮可切换至参数线性优化计算此时当前作业类型按钮显示为参数优化作业号4.2.2参数线性优化计算作业定义选择菜单作业参数优化项或点击工具条中的作业定义按钮弹出参数线性优化计算信息窗口18参数线性优化计算在该窗口中需完成以下工作选择或定义参数线性优化计算作业号在作业号下拉组合框中可以选择已有的作业号或者键入新的作业号指定该参数线性优化作业所基于的小干扰稳定计算作业号对所定义的参数线性优化作业给出简短的注释选择计算方法目前只能选择留数法优化参数定义定义待优化的控制器参数点击确定按钮完成作业定义优化参数定义点击优化参数定义按钮弹出以下窗口在该窗口中依次指定控制器的安装地点(母线或支路)模型参数控制地点(母线或支路)特征值和特征值实部位移之后点击确定按钮即可完成优化参数的定义第4章 PSASP小干扰线性化平台下的参数线性优化计算19 4.2.3作业选择工具条中的参数优化作业号下拉框中列出了当前已定义的所有参数线性优化作业从中选取所需计算的参数线性优化作业号即可完成作业选择4.2.4执行计算作业选择之后选取菜单计算参数优化或点击工具条中的计算按钮即可执行所选作业的参数线性优化计算[注意]在执行参数线性优化计算前需先执行线性化方法是选取菜单计算线性化或点击工具条中的线性化按钮4.3 参数线性优化计算结果的浏览和打印4.3.1 参数线性优化计算结果报表输出选择菜单结果参数优化项弹出参数线性优化计算结果输出窗口如下其报表的内容及各种输出方法可参见3.2节5 参数线性优化计算算例5.1 EPRI(China) 7节点系统基础数据EPRI 7节点系统基础数据见小干扰稳定分析用户手册第6章5.2 参数线性优化计算作业的建立和执行定义作业在文本环境窗口中点击参数线性优化便可在参数线性优化计算信息窗口中定义作业1如下图所示第5章参数线性优化计算算例21在该窗口中给出参数线性优化作业号及其所基于的小干扰稳定作业号在计算算法下拉框中选择留数法点击优化参数定义按钮弹出优化参数定义窗口在该窗口中依次指定控制器的安装地点(母线或支路)模型参数控制地点(母线或支路)特征值和特征值实部位移之后点击确定按钮即可完成优化参数的定义22参数线性优化计算以上窗口所定义的控制器的安装地点为发电机G2模型为PSS待优化参数为Kq1 T1和T3控制地点为发电机G2特征值为0.141721+j3.114052特征值实部位移为-0.6执行计算点击计算按钮执行作业1的参数线性优化计算5.3 参数线性优化计算作业结果的输出在文本环境窗口中点击结果参数线性优化弹出参数线性优化计算输出窗口(1) 报表输出参数线性优化结果报表如下(2) Excel 报表输出第5章 参数线性优化计算算例 23参数线性优化结果输出至Excel的报表如下。
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展开后可简写为：
a 2 b c 0
求得特征值为： 1, 2
b b 2 4ac j 2a
1 2
t t 状态变量解为： x1 c1e c2 e x2 c11e t c2 2 e t 特征值反映振荡模式
1 2
e j t et cos t j sin t
线性化时域响应
u
1
输入信号为一脉冲函数， 其幅值为1(标幺值)，持续 时间为三个计算(积分)步 长。
3t
0
t
t 可用线性化时域响应来评 价系统的小干扰稳定性。
线性化频域响应
在正弦输入信号的作用下，系统输出的稳态分量称为频率响应。 输出的稳态响应和正弦输入信号之比G(j)称为频率特性：
2 2
y
ymax
ymin=4%ymax
t 若稳定曲线幅值由ymax衰减到4%ymin共振荡m次， 则阻尼比
1 2m
如上图m=4， =0.125
时域/频域响应计算输入选择
一个作业仅允许一个输入变量。
输入/输出变量信息
地点 模型 变量类型
时域/频域响应计算模型名称列表
模型名称 Gen-0 Gen-1 Gen-2 Gen-3 Gen-4 Gen-5 Gen-6 AVR-1 AVR-2 PSS GOV Motor HVDC SVC-1 SVC-2 Shifter Static Char. Network UD模型号 模型编号 0 1 2 3 4 5 6 1101 1102 3101 2101 6102 6201 6140 6141 6117 6101 -1 UD模型号 说 明 发电机0型：E ' 恒定 发电机1型：Eq' 恒定 发电机2型：Eq' 变化 发电机3型：Eq''、Ed''、Eq' 变化 发电机4型：E'' 恒定 发电机5型：Eq'、Ed' 变化 发电机6型：Eq''、Ed''、Eq'、Ed' 变化 1型励磁调节器 2型励磁调节器 1型PSS 1型调速器 感应电动机 直流输电 1型静止无功补偿器 2型静止无功补偿器 移相器 负荷静特性 网络变量Vn 其它模型模型名称为其UD模型号(四位数)
G j X jY
—
Vto
Vt
Kr 1 STr
量测环节
V R
Vs
E fd 0
V A max
E fd m ax
—
Ka 1 STa V A
VF
放大环节
V A min
1 1 STe
E fd E fd m in
励磁机
SKf 1 STf
v1' ' v2 1 ' Z U X V X X ' v n
相关因子的定义及其物理含义
相关因子pki为量度第k个状态量xk与第i个特征根 i相关 性的物理量：
vki u ki pki T v i ui
相关因子pki可强烈反映何机状态量与何振荡模式强相 关。实际应用中， pki对于PSS装设地点选择有很大的 指导意义。
用小干扰稳定性分析方法研究 低频振荡的优越性
系统中各振荡模式的稳定性由其对应的特征值决定； 各振荡模式之间以及振荡模式与系统变量或参数间的 关系由特征向量给出； 其他有用信息：相关因子、相关比、留数等。
小干扰稳定性分析--面临的问题
新型元件、新型自动调节控制装置不断投入运行，如 何模拟这些元件的动态特性？ 电网规模的不断扩大，传统的QR法面临“维数灾”问 题。
反馈环节
1型励磁调节器框图
0
K q1 K q2 K q3
—
V s max
+
Pe Pe 0 Vt Vt 0
—
K S 1 STq
1 ST1e 1 ST2e
1 ST3e 1 ST4e
Vs min
Vs
Vt Vs Eq’ Te
P
-Vt
Efd
PSS的传递函数框图
PSASP小干扰稳定分析程序的主要功能
计算静态功角稳定性，求取非周期失步的静态功角稳 定极限； 计算静态电压稳定性，求取非周期电压失稳的静态电 压稳定极限； 计算互联系统因阻尼不足造成的低频振荡和增加阻尼 的技术措施； 计算交/直流并列运行系统的小干扰稳定性和采用直流 调制增加阻尼的措施； 计算输电线因串联电容补偿产生的次同步谐振(SSR)； 计算分析各种FACTS装置和控制系统对系统小干扰稳定 性的影响。
PSASP小干扰稳定分析程序 （PSASP/SST）
自定义模型线性化方法，该方法自动对各种功能框、 输入输出变量公式进行线性化，并根据UD模型中功能 框间的关联关系自动形成每个自定义模型的状态方程 和输出方程。 实现了求解矩阵特征值的三种算法：QR法、逆迭代 /Rayleigh商迭代法和同时迭代法，后两种算法与稀疏 矩阵技术相结合，使程序可以应用于大型电力系统的 小干扰稳定性分析计算。
利用电力系统稀疏性的特征值求解方法
系统状态矩阵A不具有稀疏性
J A X 0 JC J B X X J J D Y Y
1
J J J J X AX X A B D C
A X X
A称为状态矩阵
对状态矩阵A进行特征值分析，设其特征根为1, 2, …, n , 相应的特征向量为u1, u2, …, un 。
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特征根 i =ii反映了振荡的频率和衰减性能，物 理上把一对共轭特征根称为一个振荡模式，其相应的 特征向量称为振荡模态。
PSASP小干扰稳定计算程序
小干扰稳定性
小干扰稳定性定义 电力系统小干扰稳定性是指系统受到小干扰后， 不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到起始运 行状态的能力。系统小干扰稳定性取决于系统的固有 特性，与干扰的大小无关。
概述
电力系统包含许多机电振荡模式，其频率通常为 0.1~2.0 Hz，所以常称为低频振荡 区域间振荡模式(0.1~1Hz) 区域内振荡模式(1~2Hz)
小干扰稳定性分析--基本原理
系统的动态特性由一组非线性微分方程组描述：
dxi f i x1 , x2 ,..., xn , dt i 1,2,..., n
将其在运行点附近线性化：
n dxi f i x j , dt j 1 x j
i 1,2,..., n
写成矩阵形式：
PSASP小干扰稳定程序的特点
提供了三种计算特征值的方法，特别是采用了 两种有效的稀疏算法，计算不受系统规模的限 制 可考虑任意模型(包括UD模型)，如各种调节系 统、感应电动机等 与暂稳公用一套计算数据，不需额外准备数据； 可方便地与暂稳计算彼此检验 线性化时域响应和频域响应的分析方法 提供了多种方便实用的结果分析手段
PSASP小干扰稳定计算过程
潮流结果 公用数据及模型库
初值计算
网络线性化
系统元件线性化
增广系统状态矩阵 J
系统状态矩阵 A
QR 法
用基于稀疏性的 方法求解系统特 征值
线性化 时域/频域响应
PSASP小干扰稳定计算流程
文本方式 图形方式
数据录入和编辑
文本方式 图形方式
电网基础数据库 各种计算公共部分 小干扰稳定计算 计算作业的定义 （暂稳作业、计算 方法、计算功能 等）
机电回路相关比的定义及其物理含义
特征值i的机电回路相关比i定义为：
i
xk ω δ xk ω δ
p p
ki
ki
机电回路相关比i反映了特征值i与变量、的相 关程度。若对于某个特征值i，有
i 1 i i j i i j 2f i f i (0.2 ~ 2.5)Hz
G j A e j
其中，A() 称为幅频特性；() 称为相频特性。PSASP采用对 数幅值表达式 10 lg|G(j)| = 10 lg|A()|表示幅频特性，单位为分 贝(dB)。
在G(j)平面上，以横坐标表示X()，纵坐标表示Y()，绘制 的频率特性图称为乃奎斯特图，又称为极坐标图。
弱阻尼低频振荡对系统的影响
功角摇摆 电压摇摆 功率摇摆 深入研究低频振荡问题对于电力系统的安全运行有着 重大的现实意义。
传统研究方法及其不足
传统研究方法：用非线性时域仿真分析低频振荡问题 需要较长时间的仿真 仿真结果不能提供关于低频振荡产生原因以及如何抑 制低频振荡的相关信息
则认为i为低频振荡模式，即机电模式。
阻尼比(阻尼系数)的定义及其物理含义
特征值 i= ij i阻尼比(阻尼系数)i定义为：
i
i
i2 i2
当i0.1时表明系统阻尼较强； 当i<0.03时表明系统阻尼较弱； 当i0时表明系统阻尼变负，将会出现增幅振荡。 系统阻尼强弱可由若干个主导振荡模式的阻尼比来 判别。
——衰减性能； ——振荡频率。 <0 系统稳定 >0(b2-4ac<0) 减幅振荡稳定 =0(b2-4ac0) 单调衰减稳定 >0 系统失稳 >0增幅振荡失稳 =0单调失稳 =0 临界稳定状态(等幅振荡)
PSASP的特征值分布图
右特征向量(模态)的物理含义
x1 x X 2 c1u1e 1t c2 u2 e 2t cn un e nt xn u11 u12 u1n u u u c1 21 e 1t c2 22 e 2t cn 2 n e nt u u n1 n2 u nn