PSASP-CloudPSS 算例转换工具
本文档介绍 PSASP→CloudPSS 算例自动转换工具的功能特色与使用流程,并以 PSASP 标准测试系统算例进行演示。
功能定义
CloudPSS 提供了 PSASP→CloudPSS 算例自动转换工具,可基于中国电力科学研究院电力系统分析软件(PSASP)的算例工程,快速构建大规模交直流电网的全电磁暂态仿真算例。
功能说明
算例转换工具特性
该算例转换工具具备五大重要特性:
1:模型丰富,覆盖 64 种交直流系统设备
2:基于潮流结果,快速初始化电磁暂态仿真
3:极速转换与高效仿真
4:基于地理信息图,自动布局场站
5:一键脱敏,保护电网敏感数据
- 模型丰富
- 基于潮流结果快速初始化
- 极速转换与高效仿真
- 基于地理信息图自动布局场站
- 一键脱敏
针对 PSASP 软件中的每一种设备模型, CloudPSS 均建立了一一对应的设备模型模板,并设计了参数转换及补全方法,实现了由潮流/机电暂态元件模型向全电磁暂态元件模型的映射。所建立的设备模板与 PSASP 进行了详细对比,保证了稳态和暂态计算精度。下图展示了 CloudPSS 同步发电机设备模板,包含了完整的电机、励磁、调速、 PSS 元件及连接关系。

目前, PSASP→CloudPSS 算例转换工具已支持含同步发电机(包括励磁、调速和 PSS )、负荷、传输线、变压器、串/并补、 SVC 、特高压直流输电系统,风机、光伏发电系统等 64 种设备元件的算例转换。
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对于目前尚未支持的电气元件,CloudPSS 提供了电压源/负荷等效的方法,保证任意算例转换后的大规模电磁暂态算例均可稳定仿真。
为保证转换后的算例可直接从指定潮流断面启动,算例转换工具通过读取 PSASP 潮流作业文件和潮流结果数据,将潮流信息直接写入电磁暂态仿真算例中。
转换后的算例首先须通过 CloudPSS 的潮流计算功能对 PSASP 潮流结果进行调整,将变压器相移等因素考虑在内,生成适用于暂态仿真启动的潮流断面,进而可直接启动电磁暂态仿真,并迅速进入预定的潮流断面。
利用 CloudPSS 潮流计算功能校验后的潮流断面,其母线电压与 PSASP 潮流结果完全一致。
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借助 CloudPSS 平台提供的基于“分解-协调”的交直流系统稳态启动功能,可实现大规模交直流系统指定断面电磁暂态仿真的极速启动,针对包含 2712 条三相电压母线、6 回直流的的大规模交直流电网算例,采用 CloudPSS 仿真内核,仿真 10s 仅需 57s!


由于 PSASP 软件提供了分区管理功能,在算例转换时,用户可灵活选择一个或多个电网分区,生成省级、区域级甚至全网级电磁暂态算例。区域外的系统将在区域边界被自动等效为电源、负荷或戴维南等值元件。下表列举了相同测试环境下不同规模电网在 CloudPSS 上的算例转换及仿真效率对比。

若 PSASP 算例工程提供了地理信息接线图文件,算例转换工具可根据地理信息图,按照场站信息对元件进行自动分组和布局,并将低压场站合并至相应高压母线的场站内,自动生成 CloudPSS 上的可视化算例。
考虑到电网数据信息的敏感性,算例转换工具提供了一键脱敏功能,提供对包括元件名称、场站名称、元件物理参数等在内的数据混淆和对地理信息图的拓扑混淆功能。在勾选“数据脱敏”和“拓扑脱敏”选项后,转换后的算例文件将采用随机的数字序列代替元件名和场站名,并通过随机非线性坐标变换对拓扑图进行加密。


算例转换流程
PSASP-CloudPSS 算例转换流程如下图所示,包括了 PSASP 工程文件选择、分区选择、转换参数设置、算例上传等步骤。
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选择算例、潮流任务与地理信息接线图文件
选择需要转换的 PSASP 算例、潮流任务与地理信息接线图文件。


选择分区
由于 PSASP 软件提供了分区管理功能,在算例转换时,用户可灵活选择一个或多个电网分区,生成省级、区域级甚至全网级电磁暂态算例。区域外的系统将在区域边界被自动等效为电源、负荷或戴维南等值元件。
设置转换参数
用户可选择启动设置、交流线路转换设置、变压器转换设置、电源与负荷转换设置、输出设置、杂项设置等转换参数。 启动设置可设置使用潮流初值进行启动,自动将初值写入电磁暂态仿真模型。 交流线路转换设置可以限制阻抗参数过小交流线路的最小值, 为负数的交流线将被转换为串补,、、 均小于上述阈值的交流线将被转换为联络线。 输出设置可以选择需要输出的信号类型。 变压器转换设置可以调整三绕组变压器漏电阻为正。当 PSASP 原算例中含有 Y-D 变压器时,可能会出现由于相角问题导致的潮流计算问题,此时可以开启变压器强制 Y(G) 接选项。


开始转换
开始转换后,程序会输出全部过程信息,方便用户调试可能出现的错误。

算例上传与进行仿真
转换成功后,需要将所生成的成的 cmdl 算例文件上传到 CloudPSS 仿真平台进行潮流计算与电磁暂态仿真。

案例介绍
- PSASP 标准算例转换
- 选择算例

- 选择潮流任务
- 选择分区

- 选择地理信息接线图文件

- 设置转换参数,选择输出信号类型,以及是否脱敏

- 转换过程

- 算例上传

- 潮流计算结果

- 电磁暂态仿真结果

常见问题
- 软件无法运行,提示安装 XX.NET 框架。
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按提示下载安装即可。
- 为什么我的 PSASP 算例中有 12 台风机(或其他元件模型),转换得到算例只有 6 台风机(或其他元件模型)?
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由于 PSASP-CloudPSS 算例转换工具是基于潮流结果进行转换的,对于出力为 0 的设备将不会被转换。需要在 PSASP 中启用风机并重跑潮流后进行转换。
PSASP 中未启用风机 - 潮流计算不收敛时如何排查错误?
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1、根据潮流仿真报错信息检查相应的元件,常见的潮流仿真报错信息包括:
- 缺少 PV 节点或平衡节点,报错码为:
Buses xxx, and xxx are isolated, with neither a slack bus nor a PV bus found in this area.
- 母线间短路,报错码为:
xxx is a short circuit. Try eliminating it.
- 元件连接了非母线节点,报错码为:
Pin Pin - of xxx is connected to a non-bus node.
2、若 PSASP 原算例中含有 Y-D 变压器,可能会出现由于相角问题导致的潮流计算问题,可在计算方案的调试参数中填入 PF_SKIP_PRE_OFFSET=1。
添加调试参数 3、通过潮流计算结果表格进行检查:
- Buses 表格的 参数按正序或负序排序,如有大于 10 或小于 -10 的参数,检查连接该母线的同步发电机、三相交流电压源、静态负载、变压器等元件的容量、电压等参数是否设置合理。
检查 P_res - Branches 表格的 参数按正序或负序排序,如有大于 50 或小于 -50 的参数,检查该元件的容量是否设置的太小。
检查 P_loss - 缺少 PV 节点或平衡节点,报错码为:
- 电磁暂态仿真报错:"Thread 0: KLU Error: singularin block 145"
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KLU Error: singularin block 145 - 可能是由于新能源出力为 0 导致,修改后正常运行。
新能源出力为 0 - 可能是由于直流线路电感参数为 0 导致,修改后正常运行。
直流线路电感参数为 0 - 电磁暂态仿真:启动电机后母线电压异常
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一般是由于电机控制器部分上下限参数异常导致,一般上限需要大于 0,下限需要小于 0。
励磁系统电压调节器最小输出大于 0 - 电磁暂态仿真:仿真波形异常,如何快速定位到参数异常的设备模型?
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以光伏场站模型启动时间为例,可以通过修改设备启动时间,通过异常波形产生的时刻进行定位。
修改光伏场站模型启动时间