PSASP潮流計算模塊接入C#的等值模型優化方法

嚴 萍，周海強

（河海大學 能源與電氣學院，江蘇 南京 211100）

在大電力系統分析研究中，建立完整的系統模型非常困難，電力系統動態等值的方法能夠簡化模型，給分析研究帶來極大的便利。系統的等值參數對等值模型的精確性具有重要影響[1]，且參數具有辨識性。因此，對模型參數進行合理優化，使等值系統動態特性盡可能逼近原系統的動態特性?，F代優化算法[2]在電力系統優化中應用越來越廣泛，蟻群優化算法作為其中的一種，具有強大的全局尋優能力。

綜合穩定分析程序（PSASP）是電力系統研究與分析最常用的仿真軟件，功能強大，它提供了多種電網計算分析方法，但現在PSASP沒有實現電力系統參數優化的模塊。本文提出通過借助于一個新的編程環境C#，應用PSASP及蟻群算法實現電力系統參數的靈活優化方法，在電力系統動態等值中提高等值模型的精度。

1 C#及PSASP數據組成分析

C#[3]是基于.NET框架、面向對象的高級語言，具有快速的開發能力，繼承了C和C++的優點以及Visual Basic簡易使用的特性。擁有與Java相似的界面，能夠實現良好的界面互動，在以后增加算法形成多功能綜合應用系統時尤為重要。此外，電力系統分析計算不可缺少的數學工具箱MATLAB支持.NET組件的生成，MATLAB編寫的.m文件生成的.NET類可供C#調用。C#支持輸出參數和引用參數，Process類可以方便地調用外部程序。

PSASP將一個電力系統數據存放在一個目錄文件中[4]，根據計算需要將系統數據分別存放于DATA_IN、Lib、Result和Graph子文件夾中，此外子文件夾Temp儲存PSASP計算后內存中的數據，具有系統參數也有結果數據，進行不同計算（潮流、暫態等）后臨時文件夾Temp中包括的數據文件不同。

2 蟻群優化算法

蟻群優化算法通過模擬螞蟻覓食的行為進行參數的辨識，可以避免許多優化算法限于局部最優解的缺陷，是求解復雜優化問題的啟發式算法。螞蟻之間通過一種稱為信息素的物質進行信息傳遞，在運動過程中，能夠在路徑上留下一定量的信息素，螞蟻傾向于往信息素濃度高的方向移動。因此，大量螞蟻組成的蟻群的集體行為就能顯示找食物的最佳路徑。蟻群算法在確定優化參數變化區間后，設定蟻群參數區間的分布，其實現流程如圖1所示。

圖1 蟻群優化算法流程圖Fig.1 Procedure of ant colony optimization algorithm

3 等值參數優化過程

保留系統與簡化系統之間聯絡線功率作為觀測量，原系統中對應線路的功率作為預期輸出，使等值系統觀測量與系統預期輸出盡可能保持一致。每進行一次潮流計算后，Temp文件夾中生成相關的潮流數據，LF.L1為系統母線節點編號文件，LF.L2為系統交流線數據文件，LF.LP2為系統交流線潮流計算結果文件。通過讀取Temp中數據文件獲得觀測量的值。比較觀測量與預期輸出的偏差，用于蟻群優化的適應度計算，蟻群算法需要反復迭代得出最優參數。

C#在不打開PSAPS編輯界面的情況下，調用PSASP的潮流計算模塊Wmlf.exe完成潮流計算，lforDLL.DLL文件包含潮流模塊安裝信息，與Wmlf.exe需存放于同一目錄下。PSASP進行潮流計算后，C#讀取PSASP數據文件，再將結果數據轉換為C#數據格式，得到所需聯絡線功率。PSASP線路內部編號與錄入編號不同?；贑#與PSASP的等值系統優化流程如圖2所示。

圖2 等值模型優化流程圖Fig.2 Procedure of equivalent model optimization

4 實例驗證

應用IEEE10機39節點系統動態等值[7]模型進行參數優化，等值系統如圖3所示，虛線框內為外部系統簡化等值部分。優化參數為母線100對地電阻和母線101、102對地電抗，交流線 16－17、4－14、13－14 為系統聯絡線。

圖3 IEEE10機39節點等值系統Fig.3 Equivalent system of 10－generator and 39－bus

在交流線 13－18處設置0.1～0.3s三相接地故障，通過觀察原系統、簡化系統、優化系統的故障聯絡線功率響應曲線圖，根據簡化系統、優化系統與原系統聯絡線傳輸功率誤差判斷優化等值系統的精度改善情況。有功功率響應曲線如圖4所示，無功功率響應曲線如圖5所示。

圖4 優化前后等值系統聯絡線有功功率曲線的比較Fig.4 Comparison of active power curves of tie lines between original and equivalent models

圖5 優化前后等值系統聯絡線無功功率曲線的比較Fig.5 Comparison of reactive power curves of tie lines between original and equivalent models

通過對阻抗參數的優化，原系統與優化系統傳輸功率曲線重合度大大增加，等值誤差明顯減少，等值系統的精度具有很大提高。

5 結束語

文中以C#編程語言為基礎，通過對進程的調用和數據的讀取，進行等值系統參數的優化，對系統的等值性能具有重要影響。既充分利用PSASP對電力系統進行分析的優勢，又可以隨機地選擇合適的優化算法。此種參數優化方法有效、可移植性強，還可用于對復雜電力系統的其它參數進行優化，提高系統的運行性能。

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