文 献 综 述
- 课题研究的背景
当今，世界各国的电力系统发展得越来越庞大，电力系统的运行也随之越来越复杂，发生的事故越来越难以用传统的分析方法预测在我国，随着三峡电站的建设西电东送工程的实施和全国联网工程的推进，我国大陆部分在本世纪初叶将形成规模巨大的全国性的互联电网，而且，全国联网系统中既有交流线路，又有直流线路，还包括诸如无功静止补偿器之类的电力电子设备和FACTS装置，从而使电网的安全稳定运行控制变得十分复杂为了提高电网安全稳定运行水平，对电力系统仿真技术提出了更高的要求。
随着新技术新设备的不断出现以及电力系统的不断发展，许多前所未有的研究课题不断涌现亟待解决。为研究这些问题往往需要构建新的模型，尝试新的算法。
最近20年来，MATLAB、Mathematica等高级科学语言因其使用方便灵活和功能强大，因此在各个领域的科研中都有广泛的应用。这些软件中的任何一种都可以实现电力系统问题的分析。然而 MATLAB因其面向矩阵的编程特性、完善的图形处理功能以及图形仿真界面(Simulink)而成为最适合电力系统仿真的数学工具。时至今日，经过 MathWorks公司的不断完善。MATLAB已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件。在设计、研究单位和工业部门。MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题[1]。随着MATLAB的不断发展进步，涌现出了一系列基于MATLAB的电力系统分析软件包。
- 仿真软件的国内外研究现状
仿真软件是电力系统科研工作中的重要工具。目前国内科研机构以及电力企业中常用的电力系统仿真软件可以分为电磁暂态和机电暂2大类[7]。前者的代表是EMTP、ATP、PSCAD，而后者中常见的有西门子公司的PSS/E、ABB公司的SIMPOW以及BPA等。这些软件大多数为商业软件，其优点是功能全面、计算容量大、计算结果可靠；同时这些软件往往专业性较强不利于普及使用。虽然这些软件中的大多数都有用户自定义模型的功能，然而操作起来往往比较繁琐，移植继承的能力不强。
目前，可用于电力系统仿真的软件主要有Simpow、PSS／E、Eurostag和PSASP 等，这些软件虽然可以有效地仿真大的电力系统，但是这些软件都是商业化的软件，不能免费使用，而且其中的各类模型被封装起来，很难进行二次开发[8]。程序PSAT是意大利Federico Milano博士于2002年开发完成的一种电力系统分析软件，它基于Matlab的平台开发，其中的程序源代码完全对使用者公开，易于被使用者进行二次开发，同时提供了非常有用的图形用户界面和电力系统单线图的编辑器，可以将其他仿真软件中的数据转换成规定的格式进行仿真研究，可以很方便地将PSAT搭建的模型参数写到一个数据文件中，也可以给出各种数值仿真结果及其仿真图形，便于分析和研究。
三、设计思想及关键技术
1、电力系统潮流计算
电力系统潮流计算研究电力系统稳态运行情况，根据给定的发电运行方式及系统接线方式求解各母线的电压、各元件中通过的功率及功率损耗等。潮流计算在数学上是多元非线性方程式组求解问题，采用迭代算法[5][6]。20世纪50年代是用计算机解潮流问题的起始阶段，有基于节点导纳矩阵的高斯一赛德尔法。牛顿一拉夫逊方法的出现克服了阻抗法消耗内存大、计算量大的缺点，牛顿一拉夫逊方法还衍生出快速解藕法等。之后又出现P—Q分解法。法国学者在60年代提出最优潮流，它是一个非线性规划问题。随之而来的量的商用软件，价格昂贵，自由软件的出现[3]。使专业型应用软件走出了自我封闭，更好地服务于学科发展及工程建设的需要，由意大利学者 Federico Milano博士开发的PSAT(Power System Analysis Toolbox)就是这样的自由软件。
- PSAT的简介与优点
电力系统分析工具箱(power system analysis toolbox，PSAT)是一种基于 Matlab 软件平台，专门用于电力系统分析的软件包。PSAT的程序源代码完全公开，以方便使用者进行二次开发。此外，PSAT还提供了非常有用的图形用户界面和电力系统单线图编辑器，使用者不但可以根据自己的需要搭建PSAT仿真模型进行仿真，而且还可将其他仿真软件中的数据转换成PSAT规定的格式进行仿真，也可将所搭建的模型参数写成一个数据文件之后再进行仿真。目前，PSAT可完成潮流计算、连续潮流、最优潮流、小信号稳定性分析和暂态稳定时域仿真等功能.为了提高分析的准确性，PSAT 的 Simulink 模型库还提供了大量的静态和动态模型，如电力系统母线、电力线路、变压器、PV、PQ 和平衡节点、断路器、线路故障、恒功率负荷、动态负荷、同步电机、感应电机、风力发电机、柔性交流输电(FACTS)等[4]。
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