四 川 水 力 发 电Sichuan
Water Power
Vo.l28,No.4Aug.,2009
BPA与PSS/E综合负荷模型的仿真研究
杨 茹, 李红军, 王电钢, 扬天波, 章志刚(1.四川电力职业技术学院,四川成都 610072;2.成都电业局修试所,四川成都 610041)
摘 要:重点讨论了BPA与PSS/E综合负荷模型异同,并以IEEE9节点系统为例,进行了两种软件的综合负荷模型仿真对比计算。仿真结果验证了两种软件综合负荷模型对应关系的正确性。关键词:综合负荷模型;仿真;有效性中图分类号:TV736;TV737
文献标识码: B
文章编号:1001-2184(2009)04-0116-03
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1 负荷模型
负荷模型是电力系统仿真中较难获得的模
型,而且其对于电力系统稳定性研究有着十分重要的影响。传统的负荷模型分为两大类:静态模型和动态模型。
由于单纯使用静态负荷模型或只使用动态负荷模型在实践中均不能有效地模拟实际系统的情况,所以,现在较为具有发展前景的是反映静态和
[1]
动态特性的综合负荷模型。
在BPA软件中,负荷模型分为:代数模型(LA和LB)、新静态负荷模型(LA、LB及其附加卡L+)、感应马达模型(MI)、新的感应马达模型(ML、MJ、MK)和考虑配电网支路的综合负荷模型(LE)。PSS/E软件不仅提供了静态负荷模型和动态负荷模型,而且提供了低压减负荷模型和低频减负荷模型。表1为负荷模型的对应关系。
表1 BPA和PSS/E负荷模型的对应关系表
项目静态负荷感应电动机综合负荷低压减负荷低频减负荷
模型类型
BPALA、LB及其L+MI、ML、MJ、MK
LE―
-PSS/EIEELBL、LDFRBLCIM5、CIM6、CIMW
CLODBLLVS3BL、LVSHBLDLSHBL、LDSHBL、LDS3BL、LDSTBL
的等值电路,它考虑了感应电动机负荷机电暂态过程的动态模型,但忽略了定子绕组的暂态,而只考虑了转子绕组及转子运动状态。
在PSS/E中,CIM5、CIM6和CIMW系列的感应电动机模型均考虑了转子磁链动态过程。它们既可以模拟单鼠笼感应电动机,又可以模拟双鼠笼感应电动机。图2和图3为PSS/E的两种感应电动机等值电路图。
图2 PSS/EType1感应电动机等值电路图
图3 PSS/EType2感应电动机等值电路图
只要通过设置以上两图中的X2和R2为0,就可以模拟单鼠笼感应电动机。
CIM5负载转矩的表达式为:
Tload=Tnom(1+$X)
D
在BPA中,感应电动机的模型采用的是图1
式中 $X是感应电动机转速与额定转速的偏差;D是负荷阻尼因子;Tnom是在同步转速下的负荷转矩。
CIMW和CIM6负载转矩的表达式为:
Tload=T0(AX+BX+C0+DX)
2
E
图1 BPA中感应电动机的等值电路图
收稿日期:2009-01-07
其中,C0=1-BX0-DX0,X0=1+$X0
式中 X0为感应电动机初始转速;T0为负荷初始转矩;A,B为机械转矩系数;E为机械转矩指数。
E
116 SichuanWaterPower
杨 茹等:BPA与PSS/E综合负荷型的仿真研究2009年第4期
而BPA的负载转矩为:TM=(AXr+BXr+C)T0其中,C=1-AX0-BX0
由上述感应电动机模型分析可见,BPA动态负荷模型与CIM6、CIM6、CIMW存在一定的差异。2 负荷模型的对比分析考核
以IEEE9节点系统为考核对象。在文献[2]中,已经较好的对比了PSS/E与BPA两种软件的发电机模型。该文献通过对IEEE9节点系统进行仿真,验证了采用这两种仿真软件相互对应的发电机模型,它们的仿真结果基本上是一致的。
但是,由于经过PARK方程近似变换的时候,各自的取舍不一,所以各自发电机的微分方程也存在一定的差异。那么,在发电机模型的基础上加入负荷模型再进行两种软件仿真结果的对比,就难免会有一定的差距。
本次验证采用的方法是:在BPA和PSS/E中都不填励磁卡。在这种情况下,两种软件的程序都会默认发电机的Efd为恒定
[2]
2
2
采用的故障为:0s时线路BusB-Bus1出口处发生三相短路故障;在0.2s时线路两端跳开,清除故障。仿真时间总计为6s。
发电机模型设置:Gen1为水轮发电机组,Gen2和Gen3为汽轮发电机组。为了便于BPA与PSS/E之间的比较,设定Xd=Xq。在PSS/E中,发电机Gen1采用GENSAL(凸极机次暂态模型),Gen2和Gen3采用GENROU(隐极机次暂态模型)。在BPA中,Gen1、Gen2和Gen3均填M卡和MF卡的联合。
笔者在文中就综合负荷模型进行了对比分析计算。在PSS/E中,采用静态负荷模型IEELBL联合动态负荷模型CIMWBL表示综合负荷模型;在BPA中,采用静态负荷模型LA卡联合感应电动机模型MI卡表示综合负荷模型。
感应电动机采用的模型参数是IEEE公布的6号感应电动机,见表2。这类感应电动机是居民负荷和工业负荷的加权聚合,其参数如表2所示。感应电动机负荷连接在BusA处,母线的初始负荷为125MW,仿真中感应电动机的基准功率设定为75MVA(125@0.6)。
表2
Rs
Xs
\"
\"
。
2.1 算例简介
IEEE9节点系统的拓扑结构如图4所示。
IEEE推荐的Type6感应电动机参数表
Xm
Rr
Xr
H
A1
B0
功率因数0.6
0.0350.0942.80.0480.1630.93
2.2 潮流计算
潮流计算的正确性直接影响到稳定计算的结果是否正确。所以,仿真对照的第一步是进行两种仿真软件潮流结果的对比。潮流对比的结果如表3所示。
图4 IEEE9节点系统的拓扑图
表3
节点名Gen1Gen2Gen3Bus1Bus2Bus3BusABusBBusC
电压等级
/kV16.518.013.8230230230230230230
平衡机出力
PSS/E
电压标么值
1.011.011.011.03881.04301.05341.00611.02221.0319
角度/b
05.091.52
-3.44-0.75-1.31-6.16-5.46-3.15
1.011.011.01
1.0391.0431.0531.0061.0221.0322
从表3中可以看出,两种软件计算的潮流结
BPA
电压标么值
角度/b
05.11.5-3.4-0.7-1.3-6.2-5.5-3.1
电压标么值
000
-0.0002
00.00040.00010.0002-0.0003
差 值电压/%
000
-0.0200.040.010.02-0.03
角度/b0-0.010.02
-0.04-0.05-0.010.040.04-0.05
IEEE9节点算例中BPA与PSS/E潮流计算结果比较表
有功:105.4MW 无功:4.37Mvar有功:105.4MW 无功:4.37Mvar
果基本一致。但是,由于算法的不同及精度的原因以及对数据的处理方式不同,两种软件计算的
潮流结果存在一定的偏差也在所难免。2.3 动态仿真结果分析
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第28卷总第130期四川水力发电2009年8月
加入60%感应电动机模型和40%恒阻抗模型仿真发电机模型:在PSS/E中填一个GENSAL卡和两个GENROU卡;在BPA中填3对MF和M卡的联合。负荷模型:在BPA中分别填感应电动机卡MI和静态负荷卡LA;在PSS/E中分别填感应电动机CIMWBL和静态负荷IEELBL。其结论如图5~8所示。
从图5~8可以看出BPA与PSS/E的仿真结果吻合的非常好。只是在BUSA的母线电压比较图中有较小的差距,这可能是由于发电机微分方程的差距造成的。但从整体上可以说明BPA到PSS/E的负荷模型对应转换是非常成功的。 BPA提供了5种处理发电机模型与频率关系的模型,通过改变MFDEP的值,就可以方便的设置是否计及定子和转子方程的频率影响。在仿真中设置BPA的MFDEP=4,它代表BPA发电机模型仅机械转矩与频率相关。
PSS/E的发电机转子运动方程为:
2H
dnPmech-Den
=-Telec
1+ndt
式中 n为发电机转速偏差,将n=X-1代入可
图5 60%motor和40%恒阻抗Gen2功角比较图
dXPmechX-1=-Telec-De()。从式中dtXX
可以看出PSS/E的发电机模型的机械转矩与频以得到,2H
率是相关的,只是PSS/E的转子运动方程考虑到了负荷随速度变化而具有的阻尼De。
通过设置BPA的MFDEP=4就可以很好的让BPA与PSS/E的仿真条件基本接近一致。
由于篇幅的,PSS/E与BPA的发电机模型仅对比了转子的运动方程,在文献[2]中可以看到BPA与PSS/E各种发电机模型的相互对比曲线存在一定差异,因此,负荷模型的对比计算也就难免存在一定的误差。
3 结 语
笔者在对BPA和PSS/E两种软件的潮流模型、发电机模型和负荷模型进行深入分析的基础上,将综合负荷模型加入IEEE9节点,利用BPA软件和PSS/E软件进行对比计算,该计算结果表明是较为成功的。目前,在模型转换中存在的问题
图6 60%motor和40%恒阻抗Gen3功角比较图
图7 60%motor和40%恒阻抗BusA电压比较图
是:如果采用手动完成转换工作十分耗费人力。因此,开发BPA到PSS/E的数据接口程序十分必要。
参考文献:
[1] 石景海.考察负荷时变性的大区电网负荷建模研究[D],华
北电力大学博士论文,2004,6.[2] 祝瑞金,傅业盛.DSSIE数字程序发电机模型初探[J].华东
电力,2003,31(7):0422~0426.[3] 贺仁睦.电力系统动态仿真准确度的探究[J].电网技术,2000,24(12):1~4.[4] 汤 涌.电力系统数字仿真技术的现状与展望[J].电力系统自动化,2002,26(27):66~70.
图8 60%motor和40%恒阻抗BusB电压比较图 118 SichuanWaterPower
(下转第121页)
第28卷总第130期四川水力发电2009年8月
元件一致性较好时,均能本身兼容了均流,但也发现某些支路工作点电流偏小而能量偏大。相反,有些支路工作点电流偏大而吸收能量偏小,从而说明了/均能0观点的合理性。对4支路进行测试的结果表明均流系数均达到0.9。
另外,由于优化计算程序并没有对单片设约束条件,计算中发现较大分散度的元件被选中,电压最大分散度为16%,说明/均能0计算对生产厂的片子分散度要求/均流0选配的方法要宽的多,从而可以减少筛选量,降低成本。
在实验室中,对3串48片ZnO元件作了100多次能量实验,50%的实验总能量超过一百万焦耳。这批ZnO元件单片能容为13千焦耳,能容(上接第88页)5 设计施工优化的效益
右岸导流洞出口采用斜向出洞的优化方案,解决了导流洞出口工程施工进度要求,节省工期约70d,同时减少了明挖工程量42.4万m。6 结 语
官地电站右岸导流洞出口采用斜向出洞的设计施工优化方案,为复杂地质高边坡条件下超大断面地下洞室出洞布置积累了经验。笔者认为: (1)对复杂地质条件下陡峻高边坡的治理以尽量减少对原边坡的扰动、采取预应力锚杆(锚索)等主动支护手段为好;
3
利用率达83%,比均流计算匹配的元件能容利用率有较大的提高。
5 结 语
对高能ZnO元件来说,/均能方法0可降低分散度要求,提高能容利用率,是有利于大量推广使用的。当ZnO的产品和质量达到一定的水平后,可在优化程序中除均能优化指标外再加一条某工作点电流均流指标,使均能程序变为点点均流程序,这样,选出的支路具有工业上的互换性。
作者简介:李显明(1965-),男,四川宣汉人,副总经理,工程师,从事水电厂
生产管理及发电机灭磁系统的研究;
黄冬华(1970-),男,安徽合肥人,高级工程师,学士,从事电力系
统及发电机励磁系统的研究.(责任编辑:李燕辉)
(2)大断面隧洞的开挖施工,快速支护是洞室围岩稳定的关键环节;
(3)围岩的松动圈测试与研究,为选定合理、有效的支护型式提供了科学依据;
(4)加强监测是确保工程施工安全的重要手段,也是设计施工方案优化、评价工程安全的重要依据。
作者简介:
杨 超(1974-),男,湖北荆州人,副主任,工程师,在读硕士研究
生,从事水电工程施工技术与管理工作;
王国力(1976-),男,黑龙江阿城人,副主任,工程师,学士,从事水
电工程施工技术与管理工作.
(责任编辑:李燕辉)
(上接第92页)优势,使这项技术得到更广泛的应用、推广。
金安桥大坝斜层碾压混凝土已经完成了205参考文献:万m。斜层碾压混凝土的施工方式是把大仓号转化成小仓号,在不改变混凝土生产、运输、浇筑能力的前提下,保证了施工质量,大大缩短了层间间隔时间,提高了层间结合力,节省了设备、人员的投入。通过对斜层碾压施工中关键环节的控制,克服了高温多雨的不良影响。笔者认为:只要严格控制,注重各个细节,就能够很好的发挥斜层碾压的(上接第118页)
作者简介:杨 茹(1982-),女,玛纳斯人,讲师,硕士,研究方向:电力系
统及其自动化;
李红军(1978-),男,四川青神人,讲师,硕士,研究方向:电力系统
及其自动化;
3
[1] 水工碾压混凝土施工规范,DL/T5112-2000[S].作者简介:
郝文旭(1976-),男,山东烟台人,副主任,工程师,从事水电工程施
工技术及管理工作;
雷绍华(1979-),男,山东烟台人,副主任,工程师,从事水电工程施
工技术和计划管理工作;
王彦宏(1978-),男,黑龙江哈尔滨人,科长,工程师,从事水电工程
施工技术和管理工作.
(责任编辑:李燕辉)
王电钢(1973-),男,重庆市人,副,副教授,博士,研究方向:计
算机应用;扬天波(1980-),男,四川成都人,工程师,在读硕士研究生,研究方
向:电力系统及其自动化;章志刚(1971-),男,四川眉山人,副教授,硕士,研究方向:电力系
统及其自动化.(责任编辑:李燕辉)
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ABSTRACT
CavernExcavationMethodforUndergroundPowerhouseComplexatXiangjiabaHydropowerStation
YINQiang YANGJian-jun
(SinohydroEngineeringBureau7,Chengdu,Sichuan,611730,China)Abstract:Seventechnicalcriteriaofundergroundpowerhousecomplexarebestintheworld.Thepowerhouseislocatedinsand-stonewithlowdipangleandcharacterizedwithdifficultgeologicalconditions,largecavern,largespanarch,highslopestabil-ityproblemandshortexcavationperiod.However,excavationconstructionhasbeensuccessfullyandrapidlyaccomplishedbyad-vancedstudyandpreparationforoptionsandrefinedandreasonableorganization.Keywords:cavern;excavation;methodStudyonStabilityofExtraLargeSpanUndergroundPowerhouseduringConstruction
LINYuan-yuan YANGXing-guo ZHOUJia-wen LIXin LIHong-tao(StateKeyLaboratoryforHydraulicsandMountainRiverDevelopmentProtection,
CollegeofHydraulicEngineering,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan,610065,China)Abstract:AtXiangjiabaHydropowerStation,theextralargeundergroundpowerhouseislocatedinrockwithrelativelypoorgeo-logicalconditionsandisaffectedbysomefaultsandweakinterlayerswithdevelopedrockjoints.Therefore,rockstabilityduringconstructionisprominent.Inthispaper,dominantfactorsinfluencingsurroundingrockstabilityareanalyzedandcharacteristicsofsurroundingrockstabilityarestudied.Inthesametime,correlatedrulesofrockstabilityandinfluenceofcorrespondingcon-structionmeasuresduringconstructionareinvestigatedbynumericalsimulation.Theanalysisresultsgivereferencestoothersim-ilarprojectsandprovideguidancetoprojectdesignandconstruction.Keywords:rockmechanics;undergroundpowerhouse;engineeringgeology;surroundingrock;weakinterlayersAnalysisonConstructionDifficultiesofHighSlopeExcavationatIntakeofUndergroundPowerhouseatXiangjiabaHy-dropowerStation
LIHan-chen TANGXiao-lin WANGRen-qiang
(SinohydroEngineeringBureau7Corporation,Chengdu,Sichuan,611730,China)
Abstract:LocatedintherightbankoflowerreachofJinshaRiveratjunctureofSichuanprovinceandYunnanprovince,thein-takeslopeofXiangjiabahydropowerstationonJinshaRiveris1.55kmdownstreamfromFushuicountyofYunnanprovince.Sur-roundingenvironmentofslopeexcavationareaiscomplicated.Installationofpreciseinstrumentsofelectricalequipmentarecar-riedoutforconcretemixingsystematelevation380mduringconstruction.Alocalroad(accessroad)runsacrossconstructionar-ea.35kVsubstationsupplyingconstructionpowerisonly120mawayfromexcavationarea.FootofslopeisadjacenttoJinshaRiverchannelwhichhasfunctionofnavigation.Therefore,slopeexcavationconstructionissignificantlyaffectedbysuchcompl-icatedconditions.However,constructionofintakehighslopehasbeencompletedintimeandwithhighqualityduetooverallconsideration,properarrangementandcarefulconstructionprovidedbytheXiangjiabaConstructionBureau.Keywords:highslopeatintake;complicatednaturalgeographyandhumancultureenvironment;presplitblasting
CurtainGroutingTestatUndergroundPowerhouseatRightBankofXiangjiabaDam
LIXiao LIShou-hua SHIXiu-hui
(SinohydroEngineeringBureau7Corporation,Chengdu,Sichuan,611730,China)
Abstract:UndergroundpowerhouseatrightbankofXiangjiabahydropowerstationislocatedwithinreservoirarea,socurtaingroutingisdesignedaroundtheundergroundpowerhousecomplextocontrolseepage.Byconductingsitecurtaingroutingtest,curtaingroutingmethod,technicalparametersandresourceallocationarestudiedforthiskindofgeologicalformation.Keywords:Xiangjiabahydropowerstation;undergroundpowerhouse;curtaingroutingtest
QualityControlforUndergroundPowerhouseExcavationunderComplicated
ConditionsatXiangjiabaHydropowerStation
XUCheng-guang
(SinohydroEngineeringBureau7Corporation,Chengdu,Sichuan,611730,China)
Abstract:AccordingtocharacteristicsofundergroundpowerhouseexcavationatXiangjiabahydropowerstation,excavationqual-itycontrolstandardisdeterminedandeightmethodsforcontrollingexcavationqualityareproposed,obtaininggoodresults.Ex-cavationqualityforrockwallcranebeammakesnewrecordinChina.Eightqualitycontrolmethodsarecrucialtoqualitycontro.lKeywords:complicatedconditions;undergroundpowerhouse;qualitycontrolstandard;controlmethod;controlresults
StudyonCompositeLoadModelSimulationforBPAandPSS/E11
YANGRu LIHong-jun WANGDian-gang1 YANGTian-bo2 ZHANGZh-igang1(1.SichuanElectricVocationalandTechnicalCollege,Chengdu,Sichuan,610072,China;2.RepairTestInstituteofChengduElectricPowerBureau,Chengdu,Sichuan,610041,China)
Abstract:ThepapergivesthesimilaritiesanddifferencesofcompositeloadmodelsforBPAandPSS/E.Simulationonthecom-positeloadmodelisdoneforthecaseofIEEE9-nodesystem.Thesimulationresultsvalidatetherelationshipofcompositeloadmodelsfortwokindofsoftware.Keyword:compositeloadmode;lsimulation;validation 160 SichuanWaterPower
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