云南农业职业技术学院-优才计划

电气工程学院

《电力系统分析综合实验》
2017年度PSASP实验报告






学号：
姓名：
班级：

实验目的：
通过电力系统分析的课程学习，我们都对简 单电力系统的正常和故障运行状态有了大致
的了解。但电力系统结构较为复杂，对电力系统极性分析计算 量大，如果手工计算，将花费
大量的时间和精力，且容易发生错误。而通过使用电力系统分析程序PSA SP，我们能对电
力系统潮流以及故障状态进行快速、准确的分析和计算。在实验过程中，我们能够加深 对电
力系统分析的了解，并学会了如何使用计算机软件等工具进行电力系统分析计算，这对我们
以后的学习和工作都是有帮助的。
潮流计算部分：
本次实验潮流计算部分包括使用牛顿法对 常规运行方式下的潮流进行计算，以及应用
PQ分解法规划运行方式下的潮流计算。在规划潮流运行方式 下，增加STNC-230母线负荷
的有功至1.5.p.u，无功保持不变，计算潮流。潮流计算中， 需要添加母线并输入所有母线
的数据，然后再添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路，输入这些元件 的数据。对运行
方案和潮流计算作业进行定义，就可以定义的潮流计算作业进行潮流计算。
因 为软件存在安装存在问题，无法使用图形支持模式，故只能使用文本支持模式，所以
无法使用PSASP 绘制网络拓扑结构图，实验报告中的网络拓扑结构图均使用Visio绘制，
请见谅。
常规潮流计算：
下图是常规模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。

下图为利用复数功率形式表示的各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母

线至j侧），因为无法使用图形支持模式，故只能通过文本支持环境计算出个 交流线功率，
下图为计算结果。

发电机功率大小：

负荷功率大小：

网络损耗：

规划潮流计算：
下图是规划模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。

下图为利用复数功率形式表示的各支路功率：

发电机功率大小：

负荷功率大小：

网络损耗：


调试潮流：
在规划潮流方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至1.5p .u.，无功保持不变，调试
潮流，在绘制的规划方式拓扑结构上标注母线节点电压和相位，如下图所示 。

下图为利用复数功率形式表示的各支路功率：

发电功率：
全网母线(发电)结果报表
作业号： 3 计算日期：20170505 时间：10:48:14
单位：kAkVMWMvar
母线名
发电1
发电2
发电3 有功发电
136.7417
163
130
无功发电
18.011 72
5.24252
-26.081
有功负荷
0
0
0
无功负荷
0
0
0

负荷功率：
全网母线(负荷)结果报表
作业号： 3 计算日期：20170505 时间：10:48:14
单位：kAkVMWMvar
母线名
STNA-230
STNB-230
STNC-230
有功发电
0
0
0
无功发电
0
0
0
有功负荷
125
150
150
无功负荷
50
30
3 5

网络损耗：
电力公司全网线损理论计算结果汇总表（日）
供电量(万K Wh万KVarh)线损电量(万KWh)
有功
线损分类
全网合计
一次网损2 20KV
913.0261
913.0253
-21.28371
-21.2 837
13.0229
13.0229
无功线路变压器
铜损
0
0
铁损
0
0
0
0
13.0229
13.0229
其它小计

线损率（％）
线路
1.42635
1.4263 5
变压器
铜损
0
0
铁损
0
0
0
0
1.42635
1.42635
其它小计
占总线损电量百其中
线路< br>100
100
100
100
变压器
铜损
0
0
铁损
0
0

采用牛顿拉夫逊和PQ解耦控制对常规运行方式进行潮流求解的结果：
全网母线(发电、负荷)结果报表 全网母线( 发电、负荷)结果报表
作业号： 1 计算日期：20170505 时间：12:06: 49
单位：kAkVMWMvar
母线名电压幅值电压相角
-2.2168
3 .7197
1.9667
-3.9888
-3.6874
0.7275
0
9.28
4.6648
作业号： 4 计算日期：20170505 时间：12:06:48
单位：kAkVMWMvar母线名电压幅值电压相角
-2.2168
3.7197
1.9667
-3 .9888
-3.6874
0.7275
0
9.28
4.6647< br>GEN1-230 235.93133
GEN2-230 235.92696
GEN3-230 237.44118
STNA-230 228.9951
STNB-230 232.9105
STNC-230
发电1
发电2
发电3 233.653
17.16
18.45
14.145
GEN1-230 235.93088
GEN2-230 235.92655
GEN3-230 237.44093
STNA-230 228.99422
STNB-230 232.90964
STNC-230 233.65245
发电1
发电2
发电3
17.16
18.45
14.145

采用牛顿拉夫逊和PQ解耦控制对规划运行方式进行潮流求解的结果：
全网母线(发电、负荷)结果报表 全网母线( 发电、负荷)结果报表
作业号： 2 计算日期：20170505 时间：10:08: 14
单位：kAkVMWMvar
母线名电压幅值电压相角
-2.6912
2 .561
0.3225
-4.6656
-4.7823
-0.6174
0
8.107
3.4705
作业号： 5 计算日期：20170505 时间：11:25:03
单位：kAkVMWMvar母线名电压幅值电压相角
-2.6911
2.5611
0.3226
-4 .6655
-4.7823
-0.6173
0
8.1071
3.47 06
GEN1-230 237.19365
GEN2-230 236.53611
GEN3-230 239.03514
STNA-230 230.21362
STNB-230 235.93981
STNC-230 234.68465
发电1
发电2
发电3
17.16
18.45
14.145
GEN1-230 237.19429
GEN2-230 236.5366
GEN3-230 239.03538
STNA-230 230.21472
STNB-230 235.94101
STNC-230 234.68532
发电1
发电2
发电3
17.16
18.45
14.145

牛顿-拉夫逊法计算潮流迭代 过程：首先输入网络的原始数据以及各节点的给定值并形
成节点导纳矩阵。输入节点电压初值，置迭代计 数k=0.然后开始进入牛顿-拉夫逊法的迭代
过程。在进行第k+1次迭代时，其步骤如下：（1）按 上一次迭代算出的节点电压值计算各
类节点的不平衡量；（2）按条件校验收敛，如果收敛，迭代到此结 束，转入计算各线路潮
流和平衡节点的功率，并打印输出计算结果。不收敛则继续计算；（3）计算雅可 比矩阵的
各元素；（4）解修正方程解节点电压的修正量；（5）修正各节点电压；（6）迭代计数加一 ，
返回第一步继续迭代过程。
PQ分解法计算潮流迭代过程：首先输入网络的原始数据以及各 节点的给定值并形成节
点导纳矩阵。根据导纳矩阵形成矩阵B’和B’’并进行三角变换，输入节点电压 和相角初值，
置迭代计数k=0.然后开始进入迭代过程。在进行第k+1次迭代时，其步骤如下：（1 ）按上

一次迭代算出的节点电压值和相角计算各类节点的不平衡量 ；（2）按条件校验收敛，如果
收敛，迭代到此结束，转入计算各线路潮流和平衡节点的功率，并打印输 出计算结果。不收
敛则继续计算；（4）解修正方程解节点电压和相角的修正量；（5）修正各节点电压 和相角；
（6）迭代计数加一，返回第一步继续迭代过程。
PQ分解法是极坐标形式牛顿-拉 夫逊法潮流计算的一种简化算法。根据以上的计算结果
可以看出两种方法结果极为接近，因为收敛条件一 样，因此拥有一样的精确度。PQ分解法
迭代过程中，修正方程不变，为常系数矩阵且稀疏，而牛顿- 拉夫逊法迭代过程中，要不断
修改雅可比矩阵，故计算量大。但是牛顿- 拉夫逊法的收敛性更好，且适用范围更广。
常规运行方式下，忽略导线电阻，由
P=
EU
sin

可以求出X。由此将潮流作业1计
X
算结果代入求得G EN2-230和STNC-230支路等效阻抗为37.6494欧，GEN2-230和
STNA- 230支路等效阻抗为85.9696欧。将潮流作业2计算结果代入求得GEN2-230和
STNC -230支路等效阻抗为37.8767欧，GEN2-230和STNA-230支路等效阻抗为86.021 6
欧.在两种运行方式下计算阻抗大致一致。
短路计算部分：
本次短路计算实验的 主要内容是对电力系统不同位置发生不同类型的故障进行分析。利
用PSASP进行短路计算需要的数据 有网络结构和基本参数，如果短路计算是基于潮流，还
需要潮流计算的结果。短路计算是基于潮流计算的 结果进行的，潮流计算时短路计算的基础。
各短路计算结果：

短路电流简表结果报告
短路作业号： 1
短路作业描述：基于潮流作业1的全网三相短路电流计算
短路计算日期：20170505 时间:15:32:56
故障类型：ABC
母线名
GEN1-230
STNA-230
GEN2-230
STNC-230
GEN3-230
STNB-230
发电1
发电2
发电3
短路 电流(p.u.)
13.249
8.977
11.05
8.97
9. 848
8.438
20.862
12.665
9.869
短路容量( MVA)
1324.93
897.7
1104.96
897.05
9 84.79
843.8
2086.16
1266.48
986.89
三相容量
0
0
0
0
0
0
0
0
0< br>容量比(%)
0
0
0
0
0
0
0
0< br>0

短路电流简表结果报告
短路作业号： 2
短路作业描述：逐个对 区域1内各母线，按单相接地短路方式
短路计算日期：20170505 时间:15:57:05
故障类型：A,G
母线名
GEN2-230
STNC-230
GEN3-230
发电2
发电3
短路 电流(p.u.)
13.917
8.696
12.767
0
0
短路容量(MVA)
1391.75
869.6
1276.67
0
0
单相容量
0
0
0
0
0
容量比(%)
0< br>0
0
0
0

短路电流简表结果报告
短路作业号： 3
短路作业描述：基于潮流作业1的短路计算：在线路1上距离I测50%处发生AB两相短路
短路计算日期：20170505 时间:15:57:12
故障类型：AB
母线名
STNA-230
短路电流(p.u.)
9.196
短路容量(MVA)
919.56

短路作业4，因为在线路6靠近STNB-230母线侧单相短路接地同时三相开关跳，相当
于三相断线，短路点及其相连支路的正序和零序电流都为0。

戴维南等值阻抗结果报告
短路作业号：5
短路计算日期：20170505 时间:16:01:32
单位：幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障类型：AB, G
母线名正序阻抗幅值
0.0827
0.1229
0.0982
0. 1222
0.1099
0.1301
0.0514
0.0835
0. 107
正序阻抗相角
88.04
85.56
87.69
86.586.83
84.01
89.17
88.83
88.14
GEN 1-230
STNA-230
GEN2-230
STNC-230
GEN3-230
STNB-230
发电1
发电2
发电3

短路作业6、7、8、9、10都是以STC-230母线为故障点，基于不同作业1、 2、3、
4、5的短路计算结果：
母线电压结果报告
短路作业号：6
短路计算日期：20170505 时间:16:51:32
单位：幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障母线：STN C-230
母线名正序电压幅值
0
正序电压相角
0
负序电压幅值0
负序电压相角
0
零序电压幅值
0
零序电压相角
0ST NC-230
短路点及其支路结果报表
短路作业号：6
短路计算日期：20170505 时间:16:51:32
单位： 电流幅值( p.u. ) 短路容量(MVA) 阻抗幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障类型： ABC三相短路
故障母线
STNC-230
相连母线支路号
GEN2-230 3
GEN3-230 4
IK1
8.9705
IK1
5.0848
3.8923
IK0
0
IK0
0
0

母线电压结果报告
短路作业号：7
短路计算日期：20170505 时间:17:00:32
单位：幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障母线：STN C-230
母线名正序电压幅值
0.6917
正序电压相角
4.26
负序电压幅值
0.2422
负序电压相角
182.15
零序电压幅值
0.4498
零序电压相角
185.4STNC-230
短路点及其支路结果报表
短路作业号：7
短路计算日期：20170505 时间:17:00:32
单位： 电流幅值( p.u. ) 短路容量(MVA) 阻抗幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障类型： A相短路接地
故障母线
STNC-230
相连母线支路号
GEN2-230 3
GEN3-230 4
IK1
2.8987
IK1
1.8134
1.4263
IK0
2.8987
IK0
1.6407
1.258

母线电压结果报告
短路作业号：8
短路计算日期：20170506 时间:15:29:31
单位：幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障母线：STN C-230
母线名正序电压幅值
0.4326
正序电压相角
5.84
负序电压幅值
0.4326
负序电压相角
245.84
零序电压幅值
0
零序电压相角
0STNC-230
短路点及其支路结果报表
短路作业号：8
短路计算日期：20170506 时间:15:29:31
单位： 电流幅值( p.u. ) 短路容量(MVA) 阻抗幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障类型： AB两相短路
故障母线
STNC-230
相连母线支路号
GEN2-230 3
GEN3-230 4
IK1
5.1771
IK1
3.0242
2.3516
IK0
0
IK0
0
0

母线电压结果报告
短路作业号：9
短路计算日期：20170506 时间:15:43:31
单位：幅值( p.u. ) 角度(deg.)
故障母线：T_Start: 0.000 GEN2-230 GEN2-230
故障方式
I侧母线 J侧母线 编号 % 新增母线 A B C 短路 接地 断线 接入时间(s) 退出时间(s)
GEN2-230 STNC-230 3 0 Y N N Y Y N 0.00000 1.00000
GEN2-230 STNC-230 3 0 Y Y Y N N Y 0.00000 1.00 000
母线名正序电压幅值
0.5824
正序电压相角
5.65
负序 电压幅值
0.3261
负序电压相角
184.51
零序电压幅值
0. 2565
零序电压相角
187.11

STNC-230
短路作业10与短路作业号5都是不基于潮流，基于常规方式，所以全网戴维南等值阻
抗一样。
基于PSASP的电力系统暂态稳定计算：
本次实验的暂态稳定计算实验包括两个任务。暂态 分析任务1：基于潮流作业1，线路
6母线STNB-230侧发生三相短路接地故障过程中的暂态稳定 。暂态分析任务2：基于潮流
作业1，母线STNB-230冲击负荷扰动计算。所需要输入的计算数据 包括潮流计算结果，暂
态过程的具体参数以及所需要输出的结果类型。暂态稳定计算是基于潮流计算的， 潮流计算
是暂态稳定计算的结果。
暂态分析任务1：
发电机功角暂态响应过程：

母线电压的暂态响应过程：
支路有功功率的暂态响应过程：
当故障切除时间为0.55s时的发电机功角暂态响应过程：
当故障切除时间为0.57s时的发电机功角暂态响应过程：

由上面两个功角暂态响应过程可知，当切除时间为0. 55s时，系统具有暂态稳定性，而
当切除时间为0.57s时，系统失去暂态稳定性，所以极限切除时 间可以取0.56s。
暂态分析任务2：
功角暂态响应过程：

母线电压的暂态响应过程：

支路有功功率的暂态响应过程：