第２３卷第６期 ２０１０年６月 广东电力 ＧＵＡＮＧＤｏＮＧ ＥＬＥＣｒＲＩＣ ＰＯＷＥＲ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２０１０ Ｖ ＰＳＳＡＰ软件在电压稳定仿真研究中的应用 郭建 （广东省电力设计研究院，广东广州５１０６６３） 摘要：目前许多求解电压稳定极限的算法都存在着计算量过大的问题，为此，提出一种基于ＶＰＳＳＡＰ软件的静 态电压稳定极限计算方法，通过ＶＰＳＳＡＰ软件提供的潮流计算模块，采用负荷导纳模型，能有效地计算出静态 电压稳定极限，对ＩＥＥＥ ２２节点系统的计算验证了ＶＰＳＳＡＰ软件的有效性和实用性。 关键词：电压稳定极限；ＶＰＳＳＡＰ软件；负荷导纳模型 中图分类号：ＴＭ７１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—２９０Ｘ（２０１０）０６—００５１—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＶＰＳＳＡＰ ｉｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｏｉｌ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ＧＵＯ Ｊｉａｎ （Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５ １ ０６６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｍａｎｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｉｍｉｔ ｉｎｖｏｌｖｅ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｉｍｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＶＰＳＳＡＰ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｆｌｏｗ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ｓｕｐｐｌｉｅｄ ｂｙ ＶＰＳＳＡＰ ａｎｄ ａｄｏｐｔｉｎｇ ａｄｍｉｔｔａｎｃｅ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｌｏａｄ ｂｕｓ，ｃａｎ ｃｏｍｐｕｔｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｉｍｉｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ｏｆ ＶＰＳＳＡＰ ａｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｎ ＩＥＥＥ ２２ ｎｏｄｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｉｍｉｔ；ＶＰＳＳＡＰ；ａｄｍｉｔｔａｎｃｅ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｌｏａｄ ｂｕｓ 随着大规模联合电力系统的出现，电压稳定问 时，可以从“图形对象”派生。建模时，将电力网络 中各种元件统称为“Ⅳ口元件”。 题已成为关系到电力系统安全和经济运行的重要问 题＿１］，本文提出一种基于ＶＰＳＳＡＰ软件的静态电 压稳定极限计算方法，能有效地计算出静态电压稳 定极限。ＶＰＳＳＡＰ软件利用面向对象技术和 ＶＩＳＵＡＬ Ｃ＋＋语言作为开发工具，是一个基于 Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统的图形化软件系统，通过一个 面向对象的电力系统网络接线图编辑器，可以方便 地与各种分析功能进行接口。 “电网”由许多“图形对象”组成，所有应用层软 １ ＶＰＳＳＡＰ软件的特点 １．１对象层次结构 ＶＰＳＳＡＰ软件为电力系统应用设计了一个直 观、友好、通用、易于扩充的图形用户界面，是面 向对象模型层次结构（如图１所示），其辅助图形对 象仅包括“标注”对象，用来显示有关的电网运行状 态或设备参数信息。需要加人其他辅助图形对象 图１ 图形界面的面向对象模型层次结构 收稿日期：２０１０－０１．１９ ５２ 广东电力 第２３卷 件都是围绕“电网”对象进行的。从图１可以看出， “电网”封装了所有的“电力设备”。 从数学模型方面，“电网”的组成可以描述为： 一些“Ⅳ口元件”通过“节点”连接起来，组成“电 网”。暂态稳定分析中考虑的励磁调节系统和原动 调速系统可以从“电力设备”派生出来。 “节点”是一个抽象意义上的对象，由“节点”又 派生出“母线”对象。“母线”与“节点”的不同之处在 于：“母线”是实际存在的实体，而“节点”是一个在 数学模型中用到的概念。 对于“Ⅳ口元件”，根据元件有无阻抗可以派 生出“有阻抗”和“无阻抗”两大类。这样分类的原因 是：有阻抗设备一般在各种电力系统分析计算程序 中都要用到，而无阻抗设备仅仅起到连通和解裂网 络的作用。 根据实际对象的不同类型，又可以从有阻抗设 备派生出“线路”、“变压器”、“并联支路”等。无阻 抗设备则根据设备功能的不同派生出“逻辑元件”和 “联络线”两大类。这些元件进一步细化，最终派生 到具体的客观对象。 １．２系统的总体结构 图２是基于面向对象模型的电力系统分析软件 总体结构示意图。“电网”对象为各种分析对象提供 应用编程接口（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒ－ ｆａｃｅ，ＡＰＩ），通过这些接口，分析对象可以获得分 析所需要的电网的各种信息。 图２基于面向对象模型的电力系统分析软件的总体结构 ２负荷导纳模型法的计算步骤 利用负荷导纳模型法求取静态电压稳定极 限，就是从正常工作状态开始逐次增大对地支路 的导纳值，然后计算潮流结果，得到潮流结果的 电压值后，算出每次 形成ＶＰＳＳＡＰ数据文件 对地导纳支路的功率。 初步潮流计算 随着导纳的增大，功 率增大，电压下降， 选择要研究的母线 当这一导纳支路功率 选择负荷增长方式 达到某个临界功率值 改变负荷为导纳形式 Ｐ。 时，继续增大导纳 增加导纳 值，功率并不增大反 而减小，则Ｐ 为最大 再次潮流计算 传输功率，其对应的 列出潮流计算结果 状态就是静态电压稳 定极限状态。负荷导 纳法计算流程如图３ ＋Ｙ 求出稳定极限 所示。 ３实例分析 图３导 纳 ３．１负荷增长方式 负荷从当前的运行点沿着不同的方向增长，就 会有不同的电压稳定临界点。负荷增长方式有２ 种：增长方式１，只有１个负荷节点的有功功率和 无功功率按比例同时增加，其他节点功率不变；增 长方式２，全部负荷节点的有功功率和无功功率按 比例同时增加。 本文以采用增长方式１计算ＩＥＥＥ ２２节点系 统为例，说明ＶＰＳＳＡＰ软件的应用。 ３．２ ＩＥＥＥ ２２节点系统 对于ＩＥＥＥ ２２节点系统，系统接线如图４所 示，具体参数见文献Ｅ２Ｅ，采用增长方式１。各负 荷节点的临界状况见表１。 ６ ＿『 Ｌ８ １８ Ｌ２ Ｌ４ Ｔ４ Ｌ５ Ｔ５ Ｌ７ ３＋４十 ５十 图４ ＩＥＥ￣２２节点系统接线图 第６期 郭建：ＶＰＳＳＡＰ软件在电压稳定仿真研究中的应用 表１各负荷节点的临界状况 表２负荷导纳法和常规潮流算法比较 注：Ｕ。 一临界电压；Ｐｒ）一初始功率；Ｋ。功率裕度。 从表１数据可以看 出负荷节点Ｌ７的功率 裕度最小，是最不稳定 ４结论 从以上分析可以看出，采用ＶＰＳＳＡＰ软件进 行潮流计算不但可以判断系统在某一运行点是否稳 点。图５为最弱负荷节 点Ｌ７的Ｐ． 曲线。 分别采用负荷导纳 算负荷节点Ｌ妻銎 流算 ７的导纳 图５负荷节点Ｌ７的 Ｐ 定，而且可以求出系统在某一运行方式下的电压稳 定极限点，并进而求出弱节点的排序。弱节点的排 序实际上给出了系统电压稳定静态安全域的最大边 界。安全域的概念可帮助运行人员准确判断负荷变 化对系统的电压稳定影响及系统的弱节点的变化。 参考文献： Ｉ－１］王梅义，吴竞昌，蒙定中．大电网系统技术［Ｍ］．北京：中国 电力出版社，１９９５． ＷＡＮＧ Ｍｅｉ—ｙｉ，ＷＵ Ｊｉｎｇ－ｃｈａｎｇ，ＭＥＮＧ Ｄｉｎｇ－ｚｈｏｎｇ．Ｔｅｃｈｎｏ・ 值不同时所对应的功 。… 率、电压值，结果见表２。从表２可看出，采用负 荷导纳法在功率极限点处潮流计算不发散，可以更 精确地计算出负荷节点的临界电压、临界功率值。 电压失稳总是从系统电压稳定性最薄弱的节点 开始引发，并逐渐向周围比较薄弱的节点（区域）蔓 延，严重时会引发整个系统的电压崩溃。因此，运 行人员平时应该多注意最弱负荷节点及其周边区域 ｌｏｇｙ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ【Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｅｓｓ，１９９５． ［２］陈亚民．电力系统计算程序及其实现［Ｍ］．北京：中国电力出 版社，１９９５． ＣＨＥＮ Ｙａ—ｍｉｎ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｉｔｓ 的运行情况，并采取必要的措施以防止电压下降过 低。另外在某些重负荷情况下，为防止系统发生电 Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｍ】．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｅｓｓ，１９９５． 压崩溃，在系统无功功率补偿装置己投入的情况 下，应在关键节点处紧急切负荷，使系统的电压稳 定性满足要求。 （上接第５０页） 作者简介：郭建（１９７２一），男，山西太原人。工程师，工学硕士 主要从事火电厂、核电厂和联合循环电厂的设计工作。 参考文献： Ｅｌｉ ＤＬ／Ｔ ５０５４－－１９９６，发电厂汽水管道设计技术规定［ｓ］． ＤＬ／Ｔ ５０５４—１９９６，Ｃｏｄｅ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ 用弯管，增加了采购规格，易导致报价增加。而且 使用弯管存在设计、配合、加工制作周期长的问 题，最终影响建设工期。此外，弯管对热膨胀的补 Ｓｔｅａｍ／Ｗａｔｅｒ Ｐｉｐｉｎｇ【Ｓ】． 偿性差于弯头，不利于管系安全，增加了管系设计 困难，影响配合。权衡利弊，推荐本项目“四管”全 部采用弯头。 作者简介：胡琨（１９７９一），女，广东汕头人。工程师，工学学士， 从事火力发电厂热机专业设计工作。
