曹 煒，閆宇星，戈睛天，李萬信

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考慮動態(tài)負(fù)荷改進PSS/E BKDY模塊的短路電流衰減計算

曹 煒1，閆宇星1，戈睛天2，李萬信3

(1.上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海 200090；2.國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200063；3.國網(wǎng)聊城供電公司，山東 聊城 252000)

隨著用電需求的增長和電網(wǎng)網(wǎng)架的日益增強，有必要考慮動態(tài)負(fù)荷對短路電流的貢獻，以便更符合實際地評估斷路器的開斷能力、動穩(wěn)定等。利用PSS/E的IPLAN語言編程，調(diào)用PSS/E API子程序和PSS/E API批命令進行一系列計算，靈活設(shè)置PSS/E數(shù)據(jù)卡片，改進了PSS/E BKDY模塊使其可以考慮動態(tài)負(fù)荷進行短路電流計算。分別用上述改進模塊和PSS/E暫態(tài)穩(wěn)定模塊，考慮動態(tài)負(fù)荷對我國某大都市電網(wǎng)進行了短路電流周期分量衰減計算，兩者的計算結(jié)果非常接近。表明改進模塊可以考慮動態(tài)負(fù)荷用來計算短路電流周期分量。

短路電流；周期分量；動態(tài)負(fù)荷；電動機；PSS/E BKDY；IPLAN

0 引言

隨著我國電力需求的快速增長，西電東送、全國聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的實施，我國電網(wǎng)的規(guī)模日益擴大、能源優(yōu)化配置的能力顯著提升，保障了我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展。然而由于電網(wǎng)互聯(lián)程度的提高，部分地區(qū)計算的短路電流水平超標(biāo)問題已日益突出[1-2]，有必要考慮負(fù)荷中的動態(tài)部分(可等效為電動機)對短路電流的貢獻[3-4]，以更符合實際地評估斷路器的開斷能力裕度，但目前已有的電力系統(tǒng)分析軟件缺乏這方面的計算工具。

目前，國內(nèi)電力企業(yè)采用的常規(guī)短路電流計算以穩(wěn)態(tài)潮流或經(jīng)典假設(shè)為基礎(chǔ)，計算短路瞬間短路電流的周期分量，只需電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、潮流數(shù)據(jù)和發(fā)電機次暫態(tài)電抗，計算較為便捷[5]。但是，常規(guī)短路電流計算在基于潮流計算時將負(fù)荷等效為靜態(tài)模型，不基于潮流計算時忽略負(fù)荷，都不考慮負(fù)荷的動態(tài)特性[6]。因此，常規(guī)短路電流計算結(jié)果有可能比實際情況偏小從而埋下隱患。

電網(wǎng)企業(yè)常用的商業(yè)電力系統(tǒng)仿真軟件計算短路電流時，PSASP忽略負(fù)荷的影響[7]；BPA程序可以考慮含有感應(yīng)電動機的綜合負(fù)荷，但是只能計算 周期分量初始有效值。上述仿真軟件的暫態(tài)穩(wěn)定計算功能通過求解整個系統(tǒng)的微分方程，能夠計算周期分量的衰減，然而數(shù)據(jù)準(zhǔn)備繁瑣、計算量偏大，一般不用于短路電流的工程計算。

也有電網(wǎng)企業(yè)和研究部門使用PSS/E電力系統(tǒng)仿真軟件，和其他仿真軟件不同的是，它除了可以進行常規(guī)潮流、穩(wěn)定、短路電流計算外，還提供了短路電流衰減的計算方法，即BKDY模塊。但是PSS/E BKDY模塊只能將同步發(fā)電機或異步發(fā)電機考慮到短路電流衰減的計算中，而對應(yīng)動態(tài)負(fù)荷的異步電動機，卻不能參與計算[5]。綜上所述，現(xiàn)有的PSS/E BKDY功能可以計算因同步發(fā)電機、異步發(fā)電機磁鏈衰減引起的短路電流衰減，但不能計算因電動機磁鏈衰減引起的短路電流衰減。

本文從電機可逆原理出發(fā)，首先嘗試用PSS/E BKDY模塊，通過其他輔助工具的相應(yīng)計算及人工交互式干預(yù)PSS/E數(shù)據(jù)界面平臺，重新設(shè)置PSS/E數(shù)據(jù)卡片，使PSS/E BKDY模塊可以計算考慮負(fù)荷動態(tài)特性的短路電流衰減；然后應(yīng)用嵌入在PSS/E中的語言IPLAN設(shè)計程序，使上述人機交互式計算過程自動化，得到改進的PSS/E BKDY模塊；最后應(yīng)用改進后的PSS/E BKDY模塊對一實際電力系統(tǒng)進行考慮負(fù)荷動態(tài)特性的短路電流衰減計算，并將計算結(jié)果與PSS/E機電暫態(tài)仿真結(jié)果進行對比，驗證了改進PSS/E BKDY模塊的有效性。

1 PSS/E BKDY計算模塊功能簡介及局限

PSS/E BKDY模塊認(rèn)為發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁鏈在短路瞬間守恒，但隨著時間的推移，磁鏈中的次暫態(tài)、暫態(tài)分量將衰減，由此造成了短路電流周期分量的衰減。

PSS/E BKDY模塊與PSS/E潮流計算模塊共用相同的人機數(shù)據(jù)交互平臺，同時還需要從PSS/E暫態(tài)數(shù)據(jù)文件中導(dǎo)出數(shù)據(jù)形成該模塊特有的稱為Breaker Duty Data File(擴展名BKD)的文件，存放同步發(fā)電機、異步發(fā)電機、軸的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、次暫態(tài)等相關(guān)參數(shù)，計算時將BKD文件導(dǎo)入到PSS/E動態(tài)內(nèi)存中。

由于PSS/E BKDY模塊與其潮流計算模塊共用數(shù)據(jù)平臺，所以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輸入要遵循潮流計算模塊的規(guī)定。在PSS/E BKDY潮流計算功能中，只有可能作為電源節(jié)點的平衡節(jié)點和PV節(jié)點，才能考慮連接發(fā)電機，這樣的節(jié)點功率以注入為正；負(fù)荷節(jié)點一般設(shè)為PQ節(jié)點，功率以流出節(jié)點為正，且盡管在PSS/E暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中可能已經(jīng)輸入了動態(tài)負(fù)荷參數(shù)，但因為是PQ節(jié)點，其對應(yīng)的電動機參數(shù)不能導(dǎo)出到PSS/E BKDY模塊使用的BKD文件中，這樣暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中的電動機參數(shù)在PSS/E BKDY模塊中將失效。 因此，如果不做數(shù)據(jù)方面的特別處理，原PSS/E BKDY模塊不能用來計算動態(tài)負(fù)荷所帶來的短路電流及其衰減。

2 BKDY模塊改進方法及動態(tài)負(fù)荷的處理

PSS/E提供了用戶自定義功能，給出了二次開發(fā)語言IPLAN。通過IPLAN的循環(huán)控制、選擇控制等語句，可遍歷系統(tǒng)中需要考慮動態(tài)負(fù)荷的節(jié)點；通過賦值、算術(shù)運算等語句，可完成電動機參數(shù)換算、無功需求計算，實現(xiàn)各計算步驟的自動化。

因此，BKDY改進模塊要依次提供以下功能：

(1) 提供人機界面，以便明確需要考慮動態(tài)負(fù)荷的節(jié)點、該節(jié)點動態(tài)負(fù)荷比例及其負(fù)載率；

(2) 根據(jù)動態(tài)負(fù)荷比例，計算節(jié)點動態(tài)負(fù)荷部分對應(yīng)的有功功率；

(3) 根據(jù)動態(tài)負(fù)荷對應(yīng)的有功功率、負(fù)載率和電動機穩(wěn)態(tài)等值電路，計算電動機對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)無功功率；

直線度誤差的評定一般有最小條件法、兩端點連線法兩種[5]。用最小二乘法最容易實現(xiàn)最小條件[6]。根據(jù)測量點數(shù)x和輪廓最低點到評定基準(zhǔn)的距離y可以得到最小二乘直線的方程和參數(shù)為：

(4) 從總負(fù)荷中扣除動態(tài)負(fù)荷對應(yīng)的有功、無功，得靜態(tài)負(fù)荷對應(yīng)的有功、無功；

(5) 根據(jù)以上計算結(jié)果，改寫PSS/E潮流與BKDY模塊共用的數(shù)據(jù)平臺上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括將有動態(tài)負(fù)荷的節(jié)點從原來的PQ節(jié)點修改為PV節(jié)點，寫明該節(jié)點的動、靜態(tài)負(fù)荷的有功、無功；

(6) 在暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)卡片中選擇適當(dāng)?shù)漠惒綑C卡片類型，填寫動態(tài)負(fù)荷模型數(shù)據(jù)，然后從暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中導(dǎo)出BKD文件；

(7) 調(diào)用原PSS/E BKDY模塊計算短路電流周期分量。

矩陣的列向量組和行向量組都是只含有有限個向量的向量組。反之，一個含有限個向量的向量組總可以構(gòu)成一個矩陣。含有限個向量的有序向量組可以與矩陣一一對應(yīng)。在解決向量組的問題時，可以表述成矩陣的形式，通過矩陣的運算得出結(jié)果，然后把矩陣形式的結(jié)果“翻譯”成幾何問題，也就是向量組的問題。

以上各步均用PSS/E內(nèi)置語言IPLAN完成程序編寫，本文稱為BKDY改進模塊。

冰葉日中花是目前研究最為全面的兼性CAM（Crassulacean Acid Metabolism，景天酸代謝）植物，CAM是一種光合作用的替代途徑，能有效地提高水分的利用率。在鹽脅迫或干旱脅迫下，冰葉日中花從C3光合作用途徑轉(zhuǎn)變?yōu)镃AM，從而最大限度減少水分的流失，并保證在缺水、土壤鹽漬的情況下成功繁殖［30］。對比C3和C4光合途徑，CAM將水的利用率提高了5倍［31］，并增強了CAM植物在炎熱干燥環(huán)境中的生存能力。當(dāng)CO2濃度升高時，一些CAM植物的生物量可增加35%，而許多C3植物的生物量都是下降的［32］。

運行BKDY改進模塊時，應(yīng)已完成潮流計算，而且穩(wěn)定計算的數(shù)據(jù)文件也已準(zhǔn)備好，雖然不需要填入所有穩(wěn)定計算所需的數(shù)據(jù)，但要填入電源和動態(tài)負(fù)荷的次暫態(tài)電抗、暫態(tài)電抗、穩(wěn)態(tài)電抗、次暫態(tài)時間常數(shù)、暫態(tài)時間常數(shù)等參數(shù)。

PSS/E的短路電流計算和潮流計算集成在一個數(shù)據(jù)界面中，其中對應(yīng)PQ節(jié)點在暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)中的電動機模型參數(shù)不能夠?qū)С龅紹KD文件，只有平衡節(jié)點和PV節(jié)點建立的電機(包括發(fā)電機和電動機)模型參數(shù)才能從暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中導(dǎo)出到BKD文件，所以為了在潮流計算后能導(dǎo)入電動機動態(tài)參數(shù)以便進行電動機反饋短路電流的衰減計算，需要將考慮動態(tài)負(fù)荷的節(jié)點設(shè)置為PV節(jié)點，且將作為動態(tài)負(fù)荷的那部分負(fù)荷設(shè)置為名義上的電源，填入PSS/E的電機卡(Machines)。但因為該節(jié)點實際沒有無功調(diào)節(jié)能力，實際為PQ節(jié)點的特性，所以可以同時將該節(jié)點的無功上下限設(shè)為同一值(maxmin)，即根據(jù)感應(yīng)電機的T形穩(wěn)態(tài)等值電路和有功負(fù)荷所計算出的數(shù)值，這樣PSS/E在潮流計算時因為genmaxmin，該節(jié)點將自動轉(zhuǎn)換為PQ節(jié)點，從而保持?jǐn)?shù)據(jù)修改后的潮流與原潮流一致。

以下?lián)褚榻B完成上述功能的具體做法。

2.1 動態(tài)負(fù)荷節(jié)點類型轉(zhuǎn)換

④遙感技術(shù)具有數(shù)據(jù)穩(wěn)定、方法科學(xué)、手段先進等特點，隨著國產(chǎn)自主高分辨率衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展以及生態(tài)清潔小流域規(guī)劃審批新工作模式的實踐與完善，其在北京市生態(tài)清潔小流域建設(shè)審批工作中的應(yīng)用效果也將不斷提升，并可進一步向其他生態(tài)建設(shè)工程的規(guī)劃評審工作推廣。

需特別注意，由于PSS/E軟件在編程時對發(fā)電機卡采用發(fā)電機慣例設(shè)置正方向，因此對于名義上的發(fā)電機，實際上的電動機，相應(yīng)有功、無功數(shù)值應(yīng)為負(fù)值。

2.2 動態(tài)和靜態(tài)負(fù)荷無功分配

將 Huh7 細胞接種到 96 孔板，過夜培養(yǎng)，以 HCVcc 感染，同時加入濃度為 60、125、250 μmol/L 的 AchE 抑制劑，混合均勻繼續(xù)培養(yǎng) 60 h后，用免疫熒光法檢測細胞中的 HCV 蛋白，一抗為 HCV 抗體陽性的丙型肝炎患者血清 [由海軍軍醫(yī)大學(xué)（第二軍醫(yī)大學(xué)）長海醫(yī)院實驗診斷科提供]，二抗為 Alexa Fluor?488 標(biāo)記的羊抗人 IgG，用 DAPI 復(fù)染細胞核。用 Bioteck 細胞熒光成像系統(tǒng)計數(shù)熒光陽性細胞。

假定某母線的負(fù)荷功率是L+jL，欲將該負(fù)荷分出一部分作為動態(tài)負(fù)荷，如圖1所示。對于有功部分，直接按照靜態(tài)與動態(tài)負(fù)荷的比例分為0(靜態(tài)負(fù)荷)和d(動態(tài)負(fù)荷)，0+d=L；而對于無功部分，先根據(jù)母線電壓，動態(tài)有功負(fù)荷d以及感應(yīng)電動機的T形穩(wěn)態(tài)等值電路參數(shù)確定動態(tài)負(fù)荷需要的無功d，然后總的無功負(fù)荷L減去動態(tài)負(fù)荷需要的無功d后剩余部分即為靜態(tài)負(fù)荷的無功0，即0=L－d，這樣考慮動態(tài)負(fù)荷后的系統(tǒng)潮流與原潮流一致[8]。

圖1 負(fù)荷分配示意圖

2.3動態(tài)負(fù)荷無功需求計算

根據(jù)感應(yīng)電動機原理，動態(tài)負(fù)荷所需的無功功率與其對應(yīng)的有功功率、負(fù)載率和電動機穩(wěn)態(tài)等值電路有關(guān)，以單鼠籠感應(yīng)電動機模型為例[9]，其T形等值電路如圖2所示。

圖2 感應(yīng)電動機T形等值電路

圖2中：S為定子電阻，S為定子電抗，M為勵磁電抗，R為轉(zhuǎn)子電阻，R為轉(zhuǎn)子電抗，0為轉(zhuǎn)差率。

隨著中小學(xué)教育對語文能力要求的不斷提升，提高學(xué)生們閱讀理解能力的重要性尤為顯著，每位教師都應(yīng)認(rèn)真需要思考怎么做才能有效地培養(yǎng)學(xué)生們的閱讀理解能力。一線語文老師應(yīng)該都明白，課堂上關(guān)于閱讀的學(xué)習(xí)僅僅是引導(dǎo)學(xué)生的開始，而培養(yǎng)學(xué)生的閱讀興趣以及能力才是小學(xué)語文閱讀理解教學(xué)的本質(zhì)。而對于以學(xué)生為主體的小學(xué)語文閱讀理解教學(xué)設(shè)計的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的主動性、自信心、責(zé)任感、持久性以及獨立性，這也為增強學(xué)生課外閱讀能力打下了堅實的基礎(chǔ)，因此，就需要通過教師的基于學(xué)生主體的閱讀教學(xué)設(shè)計以“抱”到“扶”，最后再到“放”的三部曲來達到由課堂教學(xué)到課外自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

本文采用圖2模型進行計算分析。如果已知負(fù)荷節(jié)點的端電壓，分配給動態(tài)負(fù)荷的有功功率d，以及感應(yīng)電動機T形等值電路的相關(guān)參數(shù)S，S，M，R，R，則感應(yīng)電動機需要的無功功率d的計算過程如式(1)至式(5)所示[8]。

式中：

2012年，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于印發(fā)國家藥品安全“十二五”規(guī)劃的通知》[1]，其中明確提出要全面提高仿制藥質(zhì)量，未通過藥品質(zhì)量一致性評價的仿制藥將不予再注冊其藥品批準(zhǔn)證明文件也將被注銷。2016年，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于開展仿制藥質(zhì)量和療效一致性評價的意見》[2]出臺，凡是2007年10月1日前批準(zhǔn)上市并列入《國家基本藥物目錄》的化藥仿制藥須在2018年年底前完成一致性評價，自此292個品種的一致性評價工作全線啟動。

上述計算得到的無功d即為感應(yīng)電動機(動態(tài)負(fù)荷)實際需要的無功。由于PSS/E的電機卡采用發(fā)電機慣例設(shè)置正方向，所以填入電機卡時應(yīng)取d、d的相反數(shù)，即gen=-d，gen=max=min=-d。

3 PV節(jié)點對應(yīng)電機類型選擇

上節(jié)敘述了把考慮動態(tài)負(fù)荷的節(jié)點由PQ節(jié)點修改設(shè)置為PV節(jié)點，然而PSS/E中PV節(jié)點對應(yīng)的電機類型數(shù)量較多，且所需數(shù)據(jù)參數(shù)也和電動機穩(wěn)態(tài)等值電路中的參數(shù)有所區(qū)別。下面分析PV節(jié)點對應(yīng)的電機類型，選出可以和PQ節(jié)點對應(yīng)電動機的參數(shù)進行轉(zhuǎn)換的電機。

在PSS/E機電暫態(tài)模塊中，與穩(wěn)態(tài)潮流界面負(fù)荷卡(Loads)對應(yīng)的感應(yīng)電動機負(fù)荷模型有三種：CIM5，CIMW和CIM6，統(tǒng)稱為CIM系列模型。CIM系列模型要求輸入的參數(shù)主要包括：定子電阻、定子漏抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏抗、勵磁電抗，即T形穩(wěn)態(tài)等值電路的相關(guān)參數(shù)。由于CIM系列模型的參數(shù)與BKD文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)置不一致，所以CIM系列模型的參數(shù)無法保存到BKD文件中，也就無法導(dǎo)入BKDY模塊進行短路電流衰減計算。因此為了在短路瞬間以次暫態(tài)電路的形式分析動態(tài)負(fù)荷的反饋電流，需將作為動態(tài)負(fù)荷的那部分負(fù)荷設(shè)置為名義上的電源，填入PSS/E的電機卡，從而將其對應(yīng)的動態(tài)仿真卡中的電機參數(shù)導(dǎo)入到BKD文件。而在PSS/E機電暫態(tài)模塊中，與穩(wěn)態(tài)潮流界面電機卡對應(yīng)的發(fā)電機模型(Generator Models)有17種標(biāo)準(zhǔn)模型(Standard Models)[10]。其中感應(yīng)電機模型CIMTR1~CIMTR4(統(tǒng)稱為CIMTR系列模型[11-13])的參數(shù)都可以導(dǎo)出到BKD文件中。CIMTR系列模型要求輸入的參數(shù)主要包括：穩(wěn)態(tài)電抗、暫態(tài)電抗、次暫態(tài)電抗及暫態(tài)時間常數(shù)、次暫態(tài)時間常數(shù)。

本研究擇取我院骨科手術(shù)患者88例，比對常規(guī)護理以及加速康復(fù)護理的護理滿意度，并發(fā)癥發(fā)生幾率以及院內(nèi)感染，驗證加速康復(fù)護理在骨科手術(shù)患者中的應(yīng)用價值及療效，現(xiàn)醫(yī)學(xué)報告如下。

對于單鼠籠感應(yīng)電動機模型，可以用式(6)將CIM系列參數(shù)轉(zhuǎn)換為CIMTR系列參數(shù)，以便導(dǎo)入BKDY模塊，使電動機參與短路電流的衰減計算。

將蜂蜜樣品置于40 ℃數(shù)顯恒溫水浴鍋中加熱20 min，過200目篩除去蜂蜜樣品中不溶性的雜質(zhì)，真空脫氣。

4 改進BKDY模塊方法的實現(xiàn)

[4] 王達達, 張少泉, 陳曉云, 等. 感應(yīng)發(fā)電機接入配網(wǎng)的三相短路電流峰值評估[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2013, 41(18): 25-31.

規(guī)則：每個讀者可搖3次，3次搖完則沒有機會中獎了?；蛘呤敲總€時間節(jié)點：每個讀者可搖一次，如第一個時間節(jié)點，只搖3等獎，第二個時間節(jié)點搖2等獎，第三個時間節(jié)點，搖1等獎(具體規(guī)則可靈活變動)。

根據(jù)前述對原PSS/E BKDY模塊功能及其局限的了解，得出改進PSS/E BKDY功能的關(guān)鍵是，將需要考慮動態(tài)負(fù)荷的節(jié)點從原來的PQ節(jié)點設(shè)置，改為PV節(jié)點設(shè)置，動態(tài)負(fù)荷初始功率取負(fù)的注入功率，即將動態(tài)負(fù)荷偽裝成為一個吸收功率的異步發(fā)電機存在于PSS/E潮流與BKDY模塊共用的數(shù)據(jù)平臺上，這樣既能保持原有的潮流方案不變又能使PSS/E BKDY從PSS/E暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件中成功抽取數(shù)據(jù)，形成BKD文件，用于后續(xù)計算。此外，由于穩(wěn)態(tài)時動態(tài)負(fù)荷所需的無功功率是由電動機有功負(fù)載和負(fù)載率共同決定的，所以改進方法另一個要解決的重點問題是決定動態(tài)負(fù)荷部分的初始有功功率和無功功率。

但是IPLAN本身并不具備獲得PSS/E內(nèi)存數(shù)據(jù)的功能，為了獲得相關(guān)元件的數(shù)據(jù)，需要調(diào)用PSS/E API(Application Program Interface)的標(biāo)準(zhǔn)子程序(Subroutines)實現(xiàn)[14-15]；同時IPLAN也不具備修改PSS/E界面數(shù)據(jù)的功能，為了自動修改相關(guān)數(shù)據(jù)和添加相關(guān)模型，可通過調(diào)用API的批命令(Batch Command)實現(xiàn)。

因為通過批命令修改數(shù)據(jù)需要運行響應(yīng)文件(Response File)實現(xiàn)，所以IPLAN運行時需將修改的數(shù)據(jù)連同生成的批命令輸出到指定的響應(yīng)文件，然后運行該文件完成數(shù)據(jù)批量自動修改。同時，為了使程序具有通用性，需要提供可由用戶自行確定欲考慮負(fù)荷動態(tài)特性的區(qū)域、動態(tài)負(fù)荷的比例等相關(guān)參數(shù)的平臺界面。

上述工作各部分的關(guān)系如圖3所示。

圖3 總體示意圖

4.2 程序設(shè)計

3) 乙醇濃度。精確稱取5 份各0.5 g粉末，按料液比(W/V)1∶40 分別加入0%、20%、40%、60%及80%的鹽酸乙醇水溶液，65℃水浴鍋保溫提取1 h。過濾后定容至25 mL，測其吸光度并計算花青素含量。

為了實現(xiàn)動態(tài)負(fù)荷計算方法的自動化，需要程序遍歷系統(tǒng)中的母線和負(fù)荷，分配動態(tài)和靜態(tài)負(fù)荷，具體過程如下[16-20]：

分別應(yīng)用PSS/E機電暫態(tài)仿真和改進后的PSS/E BKDY模塊對該電網(wǎng)某些500 kV和220 kV母線進行考慮負(fù)荷動態(tài)特性的三相短路電流周期分量起始值(初始狀態(tài)基于潮流)及周期分量衰減的計算，并和原先綜合靜態(tài)負(fù)荷模型的結(jié)果進行對比，限于篇幅，部分計算結(jié)果見表1及圖4—圖6。

(2) 將電動機T形等值電路的穩(wěn)態(tài)參數(shù)換算成次暫態(tài)等值電路的相關(guān)動態(tài)參數(shù)，換算過程如式(6)所述。

(3) 通過循環(huán)語句和條件控制語句，調(diào)用API標(biāo)準(zhǔn)子程序INIBUS和NXTBUS遍歷系統(tǒng)中的母線。

(4) 對于系統(tǒng)中的所有母線，調(diào)用API標(biāo)準(zhǔn)子程序BUSINT讀取母線卡(Buses)的區(qū)域編號，判斷是否為步驟(1)指定的需要考慮負(fù)荷動態(tài)特性的區(qū)域內(nèi)的母線。

(5) 對于指定區(qū)域內(nèi)的某一母線，調(diào)用API標(biāo)準(zhǔn)子程序INILOD和NXTLOD判斷該母線上是否存在負(fù)荷，若存在負(fù)荷，則調(diào)用API標(biāo)準(zhǔn)子程序LODDT2讀取PSS/E負(fù)荷卡(Loads)的有功和無功數(shù)據(jù)，同時調(diào)用API標(biāo)準(zhǔn)子程序BUSDAT讀取對應(yīng)母線卡的電壓數(shù)據(jù)。

(6) 根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)計算動態(tài)和靜態(tài)負(fù)荷的分配，有功部分按照步驟(1)確定的比例進行分配，無功部分按照電動機的實際無功需求進行分配，電動機無功需求的計算過程如式(1)至式(5)所述。

(7) 將計算完畢的數(shù)據(jù)連同修改數(shù)據(jù)的API批命令分類輸出到三個響應(yīng)文件中，分別用來修改負(fù)荷節(jié)點類型，添加電動機和修改靜態(tài)負(fù)荷數(shù)據(jù)；添加電動機的動態(tài)模型及其參數(shù)；修改單鼠籠電動機模型的和兩項參數(shù)(改為任意非零值)，以便導(dǎo)入BKDY模塊進行衰減計算。

5 算例分析

本文以某年某都市電網(wǎng)為研究對象，應(yīng)用改進后的PSS/E BKDY模塊對其典型500 kV和220 kV母線進行考慮負(fù)荷動態(tài)特性的短路電流(周期分量)衰減計算，并與原使用綜合靜態(tài)負(fù)荷模型的相應(yīng)計算結(jié)果及考慮動態(tài)負(fù)荷的PSS/E機電暫態(tài)仿真結(jié)果進行比較，驗證前述方法的有效性。

5.1 算例電網(wǎng)簡介

該電網(wǎng)包含有4 000多條母線、3 300多條線路、3 000多臺變壓器、800多臺發(fā)電機、1 300多個等效負(fù)荷。在仿真計算中其對負(fù)荷長期采用40%恒阻抗+60%恒功率的綜合靜態(tài)模型[6]。為了考慮負(fù)荷的動態(tài)特性，本文將該電網(wǎng)負(fù)荷模型的恒功率部分替換為感應(yīng)電動機模型，即采用40%恒阻抗+60%感應(yīng)電動機的綜合動態(tài)模型；外網(wǎng)采用動態(tài)等值模型，即等值為發(fā)電機加負(fù)荷的模型。感應(yīng)電動機的參數(shù)來源于文獻[21]。

5.2 計算結(jié)果分析

(1) 提供由用戶輸入數(shù)據(jù)的平臺界面，輸入數(shù)據(jù)包括：欲考慮負(fù)荷動態(tài)特性的區(qū)域編號(Area Number)、動態(tài)負(fù)荷的比例、電動機的負(fù)載率及T形等值電路的穩(wěn)態(tài)參數(shù)。

由表1：改進PSS/E BKDY模塊考慮負(fù)荷動態(tài)特性后，短路電流的起始值與機電暫態(tài)仿真的相應(yīng)計算值具有較好的吻合度，相差在0.04%以內(nèi)；且與原先綜合靜態(tài)負(fù)荷模型的結(jié)果相比有比較明顯的增大，在15%以上，且其他短路點的計算結(jié)果也如此。

電氣設(shè)備動穩(wěn)定校驗中所用的短路沖擊電流與此項指標(biāo)關(guān)聯(lián)較大，考慮動態(tài)負(fù)荷后短路沖擊電流會增大。

表1短路電流周期分量起始值計算對比

Table 1 Comparison of the initial periodic component of short circuit current

圖4 500 kV WaiEC母線三相短路電流周期分量衰減

圖5 500 kV HuangD母線三相短路電流周期分量衰減

圖6 GuL 220 kV母線三相短路電流周期分量衰減

由圖4—圖6所示的短路電流周期分量衰減計算來看，考慮負(fù)荷動態(tài)特性的改進PSS/E BKDY模塊與機電暫態(tài)仿真的計算結(jié)果在不同時刻都具有較好的吻合度，在研究的時間范圍0~0.1 s內(nèi)，相差率在4%以內(nèi)；在短路后0.04 s，即快速斷路器動作區(qū)間內(nèi)，考慮動態(tài)負(fù)荷計算所得的短路電流已衰減到未考慮動態(tài)負(fù)荷計算所得短路電流周期分量初始值左右，所以用現(xiàn)行IEC標(biāo)準(zhǔn)或我國國家標(biāo)準(zhǔn)[22-23]計算所得的短路電流周期分量基本上已是考慮動態(tài)負(fù)荷后斷路器開斷時刻的短路電流周期分量，即若按我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)計算所得的短路電流周期分量校核斷路器開斷能力，并不存在過于保守的現(xiàn)象，而且考慮到目前電網(wǎng)中由于電阻成分越來越小而導(dǎo)致的直流分量衰減越來越慢等因素，按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)計算所得校驗斷路器開斷能力還過于樂觀，電網(wǎng)企業(yè)對此應(yīng)該有所警惕[5]。

6 結(jié)語

PSS/E BKDY模塊可以計算電力系統(tǒng)短路電流的衰減，但衰減計算未考慮動態(tài)負(fù)荷。本文利用PSS/E的用戶自定義功能，應(yīng)用PSS/E IPLAN語言設(shè)計程序，調(diào)用PSS/E API子程序和PSS/E API批命令，通過靈活設(shè)置PSS/E數(shù)據(jù)卡片，改進了PSS/E BKDY模塊，使考慮負(fù)荷動態(tài)特性的短路電流計算可以用改進后的PSS/E BKDY模塊進行。

本文介紹的修改PSS/E界面數(shù)據(jù)的方法及應(yīng)用相關(guān)外部操作干預(yù)PSS/E內(nèi)部運算的作法，對拓展PSS/E的其他功能也有參考價值。

隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，系統(tǒng)短路電流超標(biāo)現(xiàn)象可能會日益突出，應(yīng)盡快修訂短路電流計算標(biāo)準(zhǔn)，得到相對保守的短路電流計算結(jié)果，保證電網(wǎng)的安全運行。

采用第2部分介紹的方法，可以進行考慮動態(tài)負(fù)荷的短路電流衰減計算。但是實際電力系統(tǒng)中負(fù)荷節(jié)點眾多，如果按照上述方法逐個節(jié)點計算、修改，不僅工作量大，而且計算過程復(fù)雜，很容易出錯，因此上述計算方法在實際電力系統(tǒng)的計算應(yīng)用中遇到很大瓶頸。

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“他媽的小鬼子，真是有錢啊，不是炸彈就是炮彈，跟放爆竹一樣，不讓我們有個消停?！毕膰乙贿吜R，一邊趕緊和副連長組織戰(zhàn)士們躲避小鬼子的炮彈。

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4.1 總體思想

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探析其情況，主要的原因是國內(nèi)目前缺乏對此類工程進行相關(guān)估算，還有缺少一定的評估標(biāo)準(zhǔn)要求，大部分施工單位仍然沿襲傳統(tǒng)的評估方式，即是以典型的工程項目為建設(shè)依據(jù)，這樣就會在實際實施中因為建設(shè)項目的標(biāo)準(zhǔn)地點或者時間與規(guī)模等不同，而使得估算與投資表現(xiàn)出了很大差異，就會嚴(yán)重的影響成本控制與造價管理。不僅如此，施工單位還存在著整體控制不夠重視的問題，仍然存在輕決策設(shè)計而重視施工等問題現(xiàn)象，也就導(dǎo)致很難從整體對施工的過程全面控制。

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GB/T 15544—1995 short-circuit current calculation in three-phase AC systems[S]. Beijing: Standards Press of China,1996.

(編輯 周金梅)

Improvement of PSS/E BKDY module for short-circuit current decay calculation with dynamic load

CAO Wei1, YAN Yuxing1, GE Jingtian2, LI Wanxin3

(1. School of Electric Power Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China;2. Inspection & Maintenance Company, SMEPC, Shanghai 200063, China;3.State Grid Liaocheng Power Supply Company, Liaocheng 252000, China)

With the growth of electricity demand and the enhancement of power grid network, it may be necessary to consider the contribution of the dynamic load to the short-circuit current for the more realistic assessment of the circuit breaker breaking capacity and dynamic stability. The PSS/E BKDY module is improved by applying the IPLAN language embedded in PSS/E to call PSS/E API routines and PSS/E API batch commands so as to set PSS/E data cards automatically according to user defined rules and calculations. The short-circuit current of a metropolitan power system is calculated with both the improved PSS/E BKDY module and PSS/E transient stability module and the results from those two module are very close. Therefore the improved PSS/E BKDY module is verified to be able to calculate the short-circuit current decay with dynamic load considered.

This work is supported by National High-tech R & D Program of China (No. 2011AA05A106).

short-circuit current; periodic component; dynamic load; electric motor; PSS/E BKDY; IPLAN

10.7667/PSPC151168

2015-07-08；

2016-03-10

曹煒(1963-)，女，碩士，副教授，研究方向為電力系統(tǒng)分析與控制；E-mail:cw-jenny@163.com

閆宇星(1987-)，男，通信作者，碩士研究生，研究方向為電力系統(tǒng)分析與控制；E-mail: yyx614@163.com

戈睛天(1986-)，男，碩士，工程師，主要從事架空輸電線路運行維護研究。

國家863項目(2011AA05A106)；上海綠色能源并網(wǎng)工程技術(shù)研究中心(13DZ2251900)