基于PSASP的電網(wǎng)潮流分析

張良海

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 037003）

0 引 言

經(jīng)過多年的擴(kuò)建和改建，同煤集團(tuán)供電系統(tǒng)已經(jīng)形成了一個(gè)完整的供電網(wǎng)絡(luò)，但由于很多變電站的變壓器為損耗較高的國(guó)家73標(biāo)準(zhǔn)和86標(biāo)準(zhǔn)變壓器，從而導(dǎo)致龐大的網(wǎng)損過高，部分母線節(jié)點(diǎn)電壓越限，嚴(yán)重地影響了同煤集團(tuán)煤礦供電系統(tǒng)安全供電。為了保證同煤集團(tuán)煤礦的安全生產(chǎn)，同時(shí)降低損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，使整個(gè)供電電網(wǎng)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)、合理的狀態(tài)中，節(jié)約電能，降低電力成本，必須對(duì)同煤電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)電網(wǎng)實(shí)施改造，提升同煤集團(tuán)供電系統(tǒng)的供電能力。文中利用PSASP電力系統(tǒng)綜合仿真程序?qū)Υ笸旱V云崗地區(qū)電網(wǎng)進(jìn)行潮流分析，獲得了其潮流分布結(jié)果，為網(wǎng)損計(jì)算、靜態(tài)安全分析和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算奠定基礎(chǔ)[1－10]。

1 潮流分析數(shù)學(xué)模型及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立

1.1 數(shù)學(xué)模型

潮流計(jì)算在數(shù)學(xué)上可歸結(jié)為求解非線性方程組，其數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)寫如下：

為一非線性方程組，其中：

為節(jié)點(diǎn)平衡方程式。

為待求的各節(jié)點(diǎn)電壓。

1.2 電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建立

PSASP程序通過文本和圖形兩種方式建立和編輯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，生成可供各種計(jì)算分析的電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。大同煤礦云崗地區(qū)電網(wǎng)地理接線圖如圖1所示。

圖中，云崗與興旺變電站是國(guó)網(wǎng)110kV變電站，榆澗、郭家坡、姜家灣和晉華宮變電站為35kV變電站，其中，榆澗、郭家坡和晉華宮變電站均有2臺(tái)雙繞組變壓器，而姜家灣變電站有3臺(tái)雙繞組變壓器，各變電站主接線均為單母線分段接線形式。在PSASP程序中，變壓器的分析模型使用“T”型等值電路，交流電力線路的數(shù)學(xué)模型為“π”型等值電路。對(duì)于負(fù)荷，考慮各段母線上的總負(fù)荷，根據(jù)已知各變電站的負(fù)荷曲線，將每個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)均設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn)。對(duì)于國(guó)網(wǎng)變電站，將其等效為無窮大系統(tǒng)，設(shè)為平衡節(jié)點(diǎn)，35kV母線的基準(zhǔn)電壓設(shè)置為37kV，6kV母線的基準(zhǔn)電壓設(shè)置為6.3kV。為了模擬母聯(lián)斷路器，采用小阻抗交流線進(jìn)行模擬。榆澗、郭家坡、姜家灣和晉華宮變電站均為并聯(lián)電容器補(bǔ)償，分析中對(duì)電容器按組建模。

圖1 云崗地區(qū)電網(wǎng)地理接線圖

目前，榆澗、姜家灣和晉華宮變電站各變壓器型號(hào)及參數(shù)見表1。

表1 改造前各變壓器型號(hào)及參數(shù)

2 電網(wǎng)潮流分析

2.1 變電站運(yùn)行方式及負(fù)荷情況

同煤電網(wǎng)云崗地區(qū)各變電站運(yùn)行方式如下：

1）姜家灣變電站1＃和2＃變壓器運(yùn)行，3＃變壓器備用；

2）晉華宮變電站2臺(tái)變壓器均運(yùn)行；

3）其余變電站均為1臺(tái)變壓器運(yùn)行，另1臺(tái)變壓器備用的方式。

根據(jù)同煤電網(wǎng)云崗地區(qū)各變電站的負(fù)荷曲線，取各變電站負(fù)荷見表2。

表2 各變電站的負(fù)荷

2.2 潮流分析與結(jié)果

PSASP程序中關(guān)于潮流計(jì)算提供了5種算法：PQ分解法、牛頓法（功率式）、最佳乘子法、牛頓法（電流式）、PQ分解轉(zhuǎn)牛頓法。文中利用牛頓法（功率式）進(jìn)行求解。

2.2.1 變電站改造前潮流分析

同煤云崗地區(qū)變電站改造前電網(wǎng)潮流分析結(jié)果見表3～表6。

表3 結(jié)果綜述表

表4 各變電站母線電壓結(jié)果

表5 電網(wǎng)線路潮流結(jié)果

表6 各變電站變壓器損耗結(jié)果

功率潮流方向如圖2所示。

圖2 功率潮流方向

表3結(jié)果表明，電網(wǎng)有功功率總損耗為0.49MW，無功功率總損耗為3.27Mvar。

表4結(jié)果說明，各變電站母線電壓均不越限。

表6給出了各變電站變壓器的損耗水平，由于晉華宮、榆澗和姜家灣變電站的變壓器均為國(guó)家淘汰系列的高損耗變壓器，所以整體損耗水平較高。

2.2.2 擬改造后的潮流分析

將晉華宮、榆澗和姜家灣變電站的變壓器更換型號(hào)變壓器進(jìn)行分析見表7。

變壓器損耗對(duì)比結(jié)果見表8。

表7 擬改造后的各變壓器型號(hào)及參數(shù)

表8 改造前后變電站損耗對(duì)比

有功損耗減少0.07MW，總有功損耗降低了14.28%；無功損耗減少0.06Mvar，總無功損耗降低了1.83%。

3 結(jié) 語(yǔ)

利用PSASP電力系統(tǒng)綜合仿真程序建立了大同煤礦云崗地區(qū)電網(wǎng)單線圖，分析了晉華宮、榆澗和姜家灣變電站改造前和擬改造后的潮流，分析結(jié)果表明，變電站改造后有功損耗減少0.07MW，總有功損耗降低了14.28%；無功損耗減少0.06Mvar，總無功損耗降低了1.83%。大同煤礦云崗地區(qū)電網(wǎng)潮流結(jié)果為網(wǎng)損計(jì)算、靜態(tài)安全分析和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。

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