省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算軟件在地區(qū)電網(wǎng)的應(yīng)用分析

王義平　蘇小三　王姝娥

[摘要]文章在省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算軟件的基本功能介紹的基礎(chǔ)上，介紹了荊門地區(qū)公司的應(yīng)用實(shí)例，總結(jié)了該軟件對地區(qū)公司提高電網(wǎng)安全分析能力的重要作用。

[關(guān)鍵詞]暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算潮流計(jì)算軟件

O引言

暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算對于電力系統(tǒng)分析具有十分重要的意義，是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理中必不可少的重要環(huán)節(jié)。無論是在電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行分析中，還是在離線的電力系統(tǒng)規(guī)劃中，以及在網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)運(yùn)行決策中，暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算都起著無法替代的作用。而暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算一直以來在中小型地區(qū)電網(wǎng)中無法開展，直接原因是缺乏方便實(shí)用的軟件支撐。本文結(jié)合省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定分析程序的基本功能，介紹了在荊門地區(qū)電網(wǎng)的應(yīng)用情況，說明了軟件對提升地區(qū)電網(wǎng)安全分析能力的重要作用。

1軟件基本情況介紹

目前湖北地區(qū)省調(diào)與地調(diào)推廣使用的是省調(diào)與南瑞繼保電氣有限公司合作開發(fā)的省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定分析程序(TSCP版)，該軟件能方便的進(jìn)行圖形化建模，能實(shí)現(xiàn)省地兩級數(shù)據(jù)共享。該軟件的主要功能分潮流計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算和無功優(yōu)化計(jì)算分析的功能，而在地區(qū)電網(wǎng)中當(dāng)前應(yīng)用最多的是潮流計(jì)算分析功能，對于日益壯大的電網(wǎng)，方便快捷的潮流計(jì)算為系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。本文就該軟件的具體功能及應(yīng)用情況做簡單的分析。

1.1軟件的基本組成

省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定分析程序(TSCP版)基于Windows操作系統(tǒng)，可以完成電網(wǎng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式下的潮流計(jì)算、暫穩(wěn)仿真計(jì)算及無功優(yōu)化計(jì)算，旨在增加電網(wǎng)運(yùn)行工程師、設(shè)計(jì)工程師可維護(hù)數(shù)據(jù)量的同時(shí)減少其手動(dòng)操作過程，減輕其工作負(fù)擔(dān)、提高系統(tǒng)分析效率。

電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定仿真軟件包(TScP版)由以下部分組成：

(1)TSCP計(jì)算程序：基于PSASP模型的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序；

(2)NRSCP：系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理工具；

(3)TSC潮流圖形工具：DrawGraph；

(4)OPF無功優(yōu)化程序；

(5)PSASP2TSCP：PSASP數(shù)據(jù)庫到TSCP數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換工具；

(6)TSCP2PSASP：TSCP數(shù)據(jù)文件到PSASP數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換工具；

(7)潮流報(bào)表工具：NRVPfBrowser以報(bào)表方式詳細(xì)查看潮流分析結(jié)果；

(8)仿真曲線查看工具：暫穩(wěn)仿真分析的曲線可視化工具；

(9)暫穩(wěn)仿真設(shè)置編輯工具：NRSimEditor,

(10)NRFlowchart：潮流圖形輸出工具；

(11)省地?cái)?shù)據(jù)合并工具。

1.2軟件的基本功能的實(shí)現(xiàn)

1.2.1計(jì)算數(shù)據(jù)庫的建立

省地一體化機(jī)電暫態(tài)分析程序(TSCP版)初始系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是通過直觀的潮流圖形工具創(chuàng)建的。利用該圖形工具可以創(chuàng)建屬于本區(qū)域內(nèi)所有廠站單線圖及地理接線圖。廠站單線圖描繪的是一個(gè)發(fā)電廠或變電站電力設(shè)備信息及其間的連接關(guān)系，包含有母線、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、電容器、電抗器及交流線等一些電氣元件的參數(shù)數(shù)據(jù)；地理接線圖描繪的是一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)所包含廠站的位置信息及廠站的聯(lián)絡(luò)關(guān)系。圖形化操作界面，操作簡單、方便，也正是該程序的優(yōu)點(diǎn)所在。

在潮流圖工具中繪制廠站單線圖有兩種方式：一是導(dǎo)入已有的PSASP模型數(shù)據(jù)(即導(dǎo)入模型繪圖方式)，二是在潮流圖工具中從零開始新建系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(即新建系統(tǒng)繪圖方式)。

1.2.2方式潮流計(jì)算、暫穩(wěn)仿真計(jì)算

第一步：潮流圖形工具保存系統(tǒng)運(yùn)行方式

用“方式”菜單的“保存方式”或“方式另存為”子菜單，將潮流圖形中系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行方式進(jìn)行保存或另存為一個(gè)新的運(yùn)行方式，同時(shí)導(dǎo)出PASAP模型文件，模型文件導(dǎo)出時(shí)，每一個(gè)方式對應(yīng)一個(gè)文件夾，文件夾名稱與方式名稱同名，同時(shí)在該方式文件夾中生成了由數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出的潮流pf.dat、穩(wěn)定st.dat及參數(shù)lib.dat的三個(gè)模型文件。這里需要注意的是若在保存或另存方式時(shí)，有報(bào)錯(cuò)對話提示或文件夾中無上述三個(gè)文件生成，則表示在所繪制的廠站單線圖中存在錯(cuò)誤或是不合理的地方需檢查修改。

第二步：系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理工具加載方式

方式建立完成后，在NRSCP系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理工具中，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊方式所屬工程的名稱，選擇菜單中的加載方式，在彈出的對話中選擇需要加載的方式文件夾名字，點(diǎn)擊確定即可完成本方式加載工作。

在NR36節(jié)點(diǎn)下加載全接線方式后的視圖：其中pf.Dat潮流文件，是潮流計(jì)算必須有的文件，潮流Df.Dat、穩(wěn)定st.dat、參數(shù)lib.dat及故障Isd.1sd四個(gè)文件是穩(wěn)定計(jì)算時(shí)必須有的文件。

第三步：系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理工具方式潮流計(jì)算、暫穩(wěn)仿真計(jì)算

①方式潮流計(jì)算

在NRSCP系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理工具中，本方式所屬工程視圖內(nèi)，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊需要計(jì)算的方式，選擇菜單中“潮流計(jì)算”，即可完成該方式下的潮流計(jì)算。計(jì)算完成后，將會在本方式下，生成潮流計(jì)算結(jié)果文件pf.LFO，可以直接雙擊打開查看潮流計(jì)算結(jié)果信息，也可以通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇菜單中“查看TSC潮流報(bào)表”，用潮流報(bào)表工具打開查看，該工具中包含了潮流結(jié)果基本信息與潮流結(jié)果統(tǒng)計(jì)信息，在潮流結(jié)果基本信息中可以根據(jù)需要設(shè)置重要母線、線路及變壓器斷面。

若本次潮流計(jì)算失敗，可以通過在本方式下，生成的pf.log直接雙擊查看。

②方式暫、穩(wěn)仿真計(jì)算

在進(jìn)行方式暫、穩(wěn)仿真計(jì)算之前，需要先通過暫、穩(wěn)仿真設(shè)置編輯工具(NRSimEditor)，進(jìn)行各種故障卡(比如母線故障、母聯(lián)開關(guān)三相拒動(dòng)、開關(guān)拒動(dòng)線路故障、同桿并架線路異名相故障等等嚴(yán)重故障)及輸出斷面設(shè)置。故障卡設(shè)置方法與大部分計(jì)算程序大同小異；輸出斷面根據(jù)需要設(shè)置，需注意的是發(fā)電機(jī)參考機(jī)要選擇本方式下運(yùn)行的平衡機(jī)。暫、穩(wěn)仿真設(shè)置編輯工具(NRSimEditor)可以通過本方式下故障文件直接打開設(shè)置，也可以直接加載已有的故障文件。

故障卡設(shè)置后，即可開始暫、穩(wěn)仿真計(jì)算，具體操作步驟與潮流計(jì)算大致相同，僅需在菜單選擇是將“潮流計(jì)算”換成“暫、穩(wěn)仿真計(jì)算”即可。計(jì)算完成后，同樣也會在本方式下，生成仿真結(jié)果文件pf.STD，可以直接雙擊打開查看暫、穩(wěn)仿真計(jì)算結(jié)果信息，也可以通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇菜單中“查看TSC仿真曲線”，用仿真曲線查看工具打開查看。在仿真曲線工具中將顯示出前面在暫、穩(wěn)仿真設(shè)置編輯工具中所設(shè)置各輸出斷面信息，查閱起來相當(dāng)方便。

1.2.3省地?cái)?shù)據(jù)合并

其實(shí)現(xiàn)過程為：地調(diào)組建本區(qū)域子系統(tǒng)數(shù)據(jù)與省網(wǎng)所建立的數(shù)據(jù)利用省地?cái)?shù)據(jù)合并工具與省網(wǎng)系統(tǒng)并接，然后

通過并接后的數(shù)據(jù)進(jìn)行前面所述的安全穩(wěn)定計(jì)算分析。

這樣省網(wǎng)系統(tǒng)對所關(guān)心的問題進(jìn)行分析；地調(diào)對本地系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過省調(diào)與地調(diào)間的協(xié)調(diào)與協(xié)作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析。

2軟件應(yīng)用實(shí)例

荊門地區(qū)電網(wǎng)110kV系統(tǒng)均為環(huán)網(wǎng)布置開環(huán)運(yùn)行，在某條110kV線路檢修時(shí)，經(jīng)常需要將110kV變電站負(fù)荷由一個(gè)220kV變電站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)220kV變電站。為避免短時(shí)停電帶來的不良影響，不得不采取短時(shí)電磁合環(huán)進(jìn)行倒閘操作。一直以來，調(diào)度員在進(jìn)行類似操作之前均是憑經(jīng)驗(yàn)操作，沒有考慮過控制措施，EMS系統(tǒng)在線潮流計(jì)算應(yīng)用功能存在缺陷無法正常使用。

通過省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定分析程序，設(shè)定相關(guān)負(fù)荷參數(shù)后可以快捷簡單的進(jìn)行潮流分析計(jì)算，從而得出合環(huán)控制措施。下面以220kV南橋變與220kV胡集變通過110kV胡滿線短時(shí)合環(huán)進(jìn)行分析計(jì)算。

從數(shù)據(jù)來看當(dāng)胡集變與南橋變通過胡滿線合環(huán)時(shí)，胡集變將轉(zhuǎn)移13％功率至南橋變，220kV線路層面功率相應(yīng)增加。

從數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

(1)若220kV胡集變l號變跳閘，將轉(zhuǎn)移26％功率至南橋變，潮流流向通過胡滿線流向胡集變，從數(shù)據(jù)上來看，南滿線已經(jīng)過載，按LGJ-240導(dǎo)線考慮，輸送功率在100MW。計(jì)算得出合環(huán)前應(yīng)控制胡集變、南橋變及南滿線下網(wǎng)功率之和在253MW。

(2)若南雙線、雙胡線跳閘，胡集變按正常比例轉(zhuǎn)移至南橋變，對其他線路潮流影響不大。

結(jié)論：該方式下合環(huán)前，應(yīng)控制胡集變、南橋變及南滿線下網(wǎng)功率之和不大于253MW。

如果沒有通過程序計(jì)算分析，在地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中根本無法提出控制措施，對于當(dāng)前聯(lián)系日益緊密的電網(wǎng)來說，會存在系統(tǒng)安全隱患。

通過該軟件，在豐大方式下對荊門地區(qū)10個(gè)可能的110kV環(huán)網(wǎng)進(jìn)行了計(jì)算分析，每種方式下均提出了控制措施，有利于倒閘操作時(shí)的調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)控制。

3結(jié)束語

省地一體化暫態(tài)穩(wěn)定分析程序(TSCP版)的推廣應(yīng)用，不僅解決了地區(qū)電網(wǎng)在電網(wǎng)調(diào)度操作中的實(shí)際需求，對電網(wǎng)規(guī)劃潮流計(jì)算分析、無功優(yōu)化分析、穩(wěn)定計(jì)算分析、黑啟動(dòng)方案模擬等方面均提供了工具支撐，對提高地區(qū)公司電網(wǎng)安全分析能力有很大幫助。