基于PSASP的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

衣濤

摘? ?要：針對目前社會(huì)對創(chuàng)新性人才的需求，文章對傳統(tǒng)的“電力系統(tǒng)分析”課程潮流計(jì)算實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)改革，立足于電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)際，提出了地區(qū)電網(wǎng)潮流計(jì)算及運(yùn)行方式分析創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案。通過實(shí)驗(yàn)理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)總結(jié)3個(gè)階段，使學(xué)生掌握利用PSASP電力仿真軟件進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的方法，加深電力系統(tǒng)潮流計(jì)算原理的理解，了解實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)用潮流計(jì)算進(jìn)行問題分析的過程，提高學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新教育;潮流計(jì)算;運(yùn)行方式;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人才的專業(yè)素養(yǎng)要求也發(fā)生了新變化，新形勢下的專業(yè)人才不僅要具備扎實(shí)的專業(yè)知識，還應(yīng)掌握新時(shí)期、新技術(shù)、新要求，具備一定的創(chuàng)新精神，能夠應(yīng)對和解決新環(huán)境中出現(xiàn)的問題，以適應(yīng)未來工作崗位的需要[1-2]。

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是“電力系統(tǒng)分析”課程中十分重要的教學(xué)模塊，其理論性較強(qiáng)，但實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較為簡單，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情沒有被充分挖掘，無法滿足“因材施教”的個(gè)性化教學(xué)要求[3]。要想優(yōu)化傳統(tǒng)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、完善設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，就要采取傳統(tǒng)和開放式相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，進(jìn)行基礎(chǔ)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和基于實(shí)際工程內(nèi)容的創(chuàng)新性課下自主實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生知識學(xué)習(xí)效果，同時(shí)注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，創(chuàng)建“課內(nèi)實(shí)驗(yàn)+創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”雙軌制考核方式，實(shí)現(xiàn)由“填鴨式”被動(dòng)學(xué)習(xí)向自主實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)化[4-8]。

1? ? 基于PSASP潮流計(jì)算方法及流程

電力系統(tǒng)分析綜合程序（Power System Analysis Synthesis Program，PSASP）提供了多種潮流計(jì)算方法可供選擇。各種潮流計(jì)算方法的基本計(jì)算原理及優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示，對于一般網(wǎng)絡(luò)可選擇牛頓法、PQ分解法或最優(yōu)因子法求解法;對于大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)應(yīng)選擇最優(yōu)因子法、PQ分解轉(zhuǎn)牛頓法進(jìn)行潮流計(jì)算。如果依然無法使潮流計(jì)算收斂，則可采用PSASP中輔助的“預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)”和“讀上次潮流結(jié)果為潮流初始值”兩種措施[9]。

2? ? 地區(qū)電網(wǎng)潮流計(jì)算及其運(yùn)行方式評估創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

（1）實(shí)驗(yàn)用原始數(shù)據(jù)：來源于項(xiàng)目的真實(shí)地區(qū)電網(wǎng)接線圖、實(shí)驗(yàn)設(shè)備參數(shù)（見表2）、電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)（來源于SCADA系統(tǒng)保存的5 min一個(gè)間隔點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)）。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：第一步，在PSASP系統(tǒng)繪制主接線圖，置入設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存在基礎(chǔ)設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)組中。第二步，將SCADA系統(tǒng)導(dǎo)出的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，確定夏季大運(yùn)行方式、夏季小運(yùn)行方式、冬季大運(yùn)行方式、冬季小運(yùn)行方式對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)分別保存在基礎(chǔ)運(yùn)行方式負(fù)荷數(shù)據(jù)組1～4中。第三步，研究地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確定第二步中4種運(yùn)行方式開關(guān)的模擬狀態(tài)，并保存4個(gè)狀態(tài)數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組1～4中。第四步，根據(jù)研究的運(yùn)行方式，合理選擇設(shè)備參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行方式負(fù)荷數(shù)據(jù)組、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組，建立潮流計(jì)算方案基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。第五步，設(shè)置潮流計(jì)算方法、迭代次數(shù)上限、迭代誤差、母線電壓上下限、預(yù)設(shè)平衡點(diǎn)等潮流計(jì)算控制信息，并建立潮流計(jì)算作業(yè)。第六步，根據(jù)潮流計(jì)算控制信息及潮流計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流計(jì)算，查看并分析潮流計(jì)算結(jié)果。

3? ? 考核方式

電力系統(tǒng)分析潮流計(jì)算實(shí)驗(yàn)分為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)兩部分，兩部分實(shí)驗(yàn)成績均占實(shí)驗(yàn)總成績的50%，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的考核點(diǎn)及分值分布情況如表3所示。

4? ? 結(jié)語

利用PSASP仿真軟件對實(shí)際電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)行方式評估的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不僅能夠教會(huì)學(xué)生使用現(xiàn)代仿真軟件，還會(huì)加深學(xué)生對潮流計(jì)算原理和過程的理解。學(xué)生在對實(shí)際問題求解的過程中，往往會(huì)遇到潮流不收斂、參數(shù)使用不恰當(dāng)、潮流節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置不正確等問題，隨著問題的逐一解決，學(xué)生對電力系統(tǒng)潮流計(jì)算原理、過程以及運(yùn)用結(jié)果的理解將會(huì)更加深刻，從重復(fù)、枯燥的潮流計(jì)算學(xué)習(xí)中解脫出來，提高了其學(xué)習(xí)興趣和解決問題能力，為日后工作奠定良好基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]許金，李?yuàn)~懋，等.基于Arduino的可見光濁度檢測創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019（8）：57-60.

[2]任君玉.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2019（9）：119-221.

[3]王永雄，丁德瑞，宋燕，等.基于創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的精準(zhǔn)分層教學(xué)[J].中國電化教育，2017（12）：109-114.

[4]章勇高，李小蓓，方華亮，等.PSASP與PSDE-SCCP短路計(jì)算的對比分析研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2019（11）：61-68.

[5]錢玉恒，楊亞非.基于雙輪自平衡小車的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018（9）：40-44.

[6]安永磊，高淑貞，劉娜，等.開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式優(yōu)化與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016（8）：21-23，27.

[7]李賓飛，黃夢梅，李兆敏，等.泡沫性綜合評價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017（10）：187-190.

[8]周曉華，王荔芳，劉勝永，等.PSAT在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016（1）：118-121.

[9]中國電力科學(xué)研究院.電力系統(tǒng)分析綜合程序（PSASP）用戶手冊[M].北京：中國電力科學(xué)研究院，2006.

Abstract：In view of the demand for innovative talents in the society at present， this paper carries on the teaching reform to the traditional power system analysis course power flow calculation experiment， based on the power grid production practice， puts forward the regional power flow calculation and the operation model analysis innovation experiment scheme. Through the study of experimental theory， the operation of experiment and the summary of experiment， the students can master the method of using PSASP power simulation software to calculate the power flow of power system， deepen the understanding of the principle of power flow calculation of power system， understand the process of problem analysis by using power flow calculation in actual power grid， and improve the ability of students to analyze and solve practical problems.

Key words：innovative education; power flow calculation; operation model; experimental teaching