考虑动态负荷改进PSS-EBKDY 模块的短路电流衰减计算.pdf

第４４卷第１１期２０１６年６月１曰电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｌ０１．４４ＮＯ．１１Ｊｕｎ．１，２０１６Ｄ０Ｉ：１０．７６６７／ＰＳＰＣ１５１１６８考虑动态负荷改进ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块的短路电流衰减计算曹炜，闫宇星，戈晴天，李万信（１．上海电力学院电气＿Ｔ－程学院，上海２０００９Ｏ；２．国网上海市电力公司检修公司，上海２０００６３３．国网聊城供电公司，山东聊城２５２０００）摘要：随着用电需求的增长和电网网架的日益增强，有必要考虑动态负荷对短路电流的贡献，以便更符合实际地评估断路器的开断能力、动稳定等。利用ＰＳＳ／Ｅ的ＩＰＬＡＮ语言编程，调用ＰＳＳ／ＥＡＰＩ子程序和ＰＳＳ／ＥＡＰＩ批命令进行一系列计算，灵活设置ＰＳＳ／Ｅ数据卡片，改进了ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块使其可以考虑动态负荷进行短路电流计算。分别用上述改进模块和ＰＳＳ／Ｅ暂态稳定模块，考虑动态负荷对我国某大都市电网进行了短路电流周期分量衰减计算，两者的计算结果非常接近。表明改进模块可以考虑动态负荷用来计算短路电流周期分量。关键词：短路电流；周期分量；动态负荷；电动机；ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ；ＩＰＬＡＮ—ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＰＳＳ／ＥＢＫＤＹｍｏｄｕｌｅｆｏｒｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｃａｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄＣＡＯＷｅｉ，ＹＡＮＹｕｘｉｎｇ，ＧＥＪｉｎｇｔｉａｎ，ＬＩＷａｎｘｉｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆ＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＣｏｍｐａｎｙ，ＳＭＥＰＣ。Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６３，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＬｉａｏｃｈｅｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ２５２０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｅｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｄｅｍａｎｄａｎｄｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｇｒｉｄｎｅｔｗｏｒｋ．ｉｔｍａｖｂｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏ—ｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｔｏｔｈｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒｔｈｅｍｏｒｅｒｅａｌｉｓｔｉｃａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｂｒｅａｋｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｅＰＳＳ／ＥＢＫＤＹｍｏｄｕｌｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅＩＰＬＡＮｌａｎｇｕａｇｅｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎＰＳＳ／ＥｔｏｃａｌｌＰＳＳ／ＥＡＰＩｒｏｕｔｉｎｅｓａｎｄＰＳＳ／１３ＡＰＩｂａｔｃｈｃｏｍｍａｎｄｓＳＯａｓｔｏｓｅｔＰＳＳ／Ｅｄａｔａｃａｒｄｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｕｓｅｒｄｅｆ—ｉｎｅｄｒｕｌｅｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｏｆａｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉＳｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｂｏｔｈｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＰＳＳ／ＥＢＫＤＹｍｏｄｕｌｅａｎｄＰＳＳ／Ｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｍｏｄｕｌｅａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｏｓｅｔｗｏｍｏｄｕｌｅａｒｅｖｅｒｙｃｌｏｓｅ．ＴｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｉｒｅｐｒｏｖｅｄＰＳＳ／ＥＢＫＤＹｍｏｄｕｌｅｉＳｖｅｒｉｆｉｅｄｔｏｂｅａｂｌｅｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓｈｏｒｔ．ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｃａｙｗｉｔｈｄｙｎａｍｉｃＩｏａｄｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．—ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＨｉｇｈｔｅｃｈＲ＆ＤＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１１ＡＡ０５Ａ１０６）．—Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ：ｐｅｒｉｏｄｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔ：ｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｍｏｔｏｒ；ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ：ＩＰＬＡＮ０引言随着我国电力需求的快速增长，西电东送、全国联网战略的实施，我国电网的规模日益扩大、能源优化配置的能力显著提升，保障了我国经济社会的快速发展。然而由于电网互联程度的提高，部分地区计算的短路电流水平超标问题已日益突出［１－２１，有必要考虑负荷中的动态部分（可等效为电动机）对基金项目：国家８６３项目（２Ｏ１１ＡＡ０５Ａ１０６）；上海绿色能源并网工程技术研究中心（１３ＤＺ２２５１９００）短路电流的贡献ｌ３４Ｊ，以更符合实际地评估断路器的开断能力裕度，但目前已有的电力系统分析软件缺乏这方面的计算工具。目前，国内电力企业采用的常规短路电流计算以稳态潮流或经典假设为基础，计算短路瞬间短路电流的周期分量，只需电网结构数据、潮流数据和发电机次暂态电抗，计算较为便捷ｐＪ。但是，常规短路电流计算在基于潮流计算时将负荷等效为静态模型，不基于潮流计算时忽略负荷，都不考虑负荷的动态特性【６Ｊ。因此，常规短路电流计算结果有可能比实际情况偏小从而埋下隐患。．１３６．电力系统保护与控制电网企业常用的商业电力系统仿真软件计算短路电流时，ＰＳＡＳＰ忽略负荷的影响Ｉ，】；ＢＰＡ程序可以考虑含有感应电动机的综合负荷，但是只能计算周期分量初始有效值。上述仿真软件的暂态稳定计算功能通过求解整个系统的微分方程，能够计算周期分量的衰减，然而数据准备繁琐、计算量偏大，一般不用于短路电流的工程计算。也有电网企业和研究部门使用ＰＳＳ／Ｅ电力系统仿真软件，和其他仿真软件不同的是，它除了可以进行常规潮流、稳定、短路电流计算外，还提供了短路电流衰减的计算方法，即ＢＫＤＹ模块。但是ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块只能将同步发电机或异步发电机考虑到短路电流衰减的计算中，而对应动态负荷的异步电动机，却不能参与计算Ｊ。综上所述，现有的ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ功能可以计算因同步发电机、异步发电机磁链衰减引起的短路电流衰减，但不能计算因电动机磁链衰减引起的短路电流衰减。本文从电机可逆原理出发，首先尝试用ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块，通过其他辅助工具的相应计算及人工交互式干预ＰＳＳ／Ｅ数据界面平台，重新设置ＰＳＳ／Ｅ数据卡片，使ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块可以计算考虑负荷动态特性的短路电流衰减；然后应用嵌入在ＰＳＳ／Ｅ中的语言ＩＰＬＡＮ设计程序，使上述人机交互式计算过程自动化，得到改进的ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块；最后应用改进后的ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块对一实际电力系统进行考虑负荷动态特性的短路电流衰减计算，并将计算结果与ＰＳＳ／Ｅ机电暂态仿真结果进行对比，验证了改进ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块的有效性。１ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ计算模块功能简介及局限ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块认为发电机转子磁链在短路瞬间守恒，但随着时间的推移，磁链中的次暂态、暂态分黾将衰减，由此造成了短路电流周期分量的衰减。ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块与ＰＳＳ／Ｅ潮流计算模块共用相同的人机数据交互平台，同时还需要从ＰＳＳ／Ｅ暂态数据文件中导出数据形成该模块特有的称为ＢｒｅａｋｅｒＤｕｔｙＤａｔａＦｉｌｅ（扩展名ＢＫＤ）的文件，存放同步发电机、异步发电机ｄ、ｑ轴的稳态、暂态、次暂态等相关参数，计算时将ＢＫＤ文件导入到ＰＳＳ／Ｅ动态内存中。由于ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块与其潮流计算模块共用数据平台，所以基础数据的输入要遵循潮流计算模块的规定。在ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ潮流计算功能中，只有可能作为电源节点的平衡节点和ＰＶ节点，才能考虑连接发电机，这样的节点功率以注入为正；负荷节点一般设为ＰＱ节点，功率以流出节点为正，且尽管在ＰＳＳ／Ｅ暂态稳定数据文件中可能已经输入了动态负荷参数，但因为是ＰＱ节点，其对应的电动机参数不能导出到ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块使用的ＢＫＤ文件中，这样暂态稳定数据文件中的电动机参数在ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块中将失效。因此，如果不做数据方面的特别处理，原ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块不能用来计算动态负荷所带来的短路电流及其衰减。２ＢＫＤＹ模块改进方法及动态负荷的处理根据前述对原ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块功能及其局限的了解，得出改进ＰｓＳ／ＥＢＫＤＹ功能的关键是，将需要考虑动态负荷的节点从原来的ＰＱ节点设置，改为ｐｖ节点设置，动态负荷初始功率取负的注入功率，即将动态负荷伪装成为一个吸收功率的异步发电机存在于ＰＳＳ／Ｅ潮流与ＢＫＤＹ模块共用的数据平台上，这样既能保持原有的潮流方案不变又能使ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ从ＰＳＳ／Ｅ暂态稳定数据文件中成功抽取数据，形成ＢＫＤ文件，用于后续计算。此外，由于稳态时动态负荷所需的无功功率是由电动机有功负载和负载率共同决定的，所以改进方法另一个要解决的重点问题是决定动态负荷部分的初始有功功率和无功功率。因此，ＢＫＤＹ改进模块要依次提供以下功能：（１）提供人机界面，以便明确需要考虑动态负荷的节点、该节点动态负荷比例及其负载率：（２）根据动态负荷比例，计算节点动态负荷部分对应的有功功率；（３）根据动态负荷对应的有功功率、负载率和电动机稳态等值电路，计算电动机对应的稳态无功功率；（４）从总负荷中扣除动态负荷对应的有功、无功，得静态负荷对应的有功、无功；（５）根据以上计算结果，改写ＰＳＳ／Ｅ潮流与ＢＫＤＹ模块共用的数据平台上的基础数据，包括将有动态负荷的节点从原来的ＰＯ节点修改为ＰＶ节点，写明该节点的动、静态负荷的有功、无功；（６）在暂态稳定数据卡片中选择适当的异步机卡片类型，填写动态负荷模型数据，然后从暂态稳定数据文件中导出ＢＫＤ文件；（７）调用原ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块计算短路电流周期分量。以上各步均用ＰＳＳ／Ｅ内置语言ＩＰＬＡＮ完成程序编写，本文称为ＢＫＤＹ改进模块。运行ＢＫＤＹ改进模块时，应已完成潮流计算，而且稳定计算的数据文件也已准备好，虽然不需要曹炜，等考虑动态负荷改进ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块的短路电流衰减计算填入所有稳定计算所需的数据，但要填入电源和动态负荷的次暂态电抗、暂态电抗、稳态电抗、次暂态时间常数、暂态时间常数等参数。以下择要介绍完成上述功能的具体做法。２．１动态负荷节点类型转换ＰＳＳ／Ｅ的短路电流计算和潮流计算集成在一个数据界面中，其中对应ＰＱ节点在暂态稳定数据中的电动机模型参数不能够导出到ＢＫＤ文件，只有平衡节点和ＰＶ节点建立的电机（包括发电机和电动机）模型参数才能从暂态稳定数据文件中导出到ＢＫＤ文件，所以为了在潮流计算后能导入电动机动态参数以便进行电动机反馈短路电流的衰减计算，需要将考虑动态负荷的节点设置为ＰＶ节点，且将作为动态负荷的那部分负荷设置为名义上的电源，填入ＰＳＳ／Ｅ的电机卡（Ｍａｃｈｉｎｅｓ）。但因为该节点实际没有无功调节能力，实际为ＰＱ节点的特性，所以可以同时将该节点的无功上下限设为同一值（Ｑ＝Ｑｍｊ），即根据感应电机的Ｔ形稳态等值电路和有功负荷所计算出的数值，这样ＰＳＳ／Ｅ在潮流计算时因为Ｑ＝Ｑｍ＝Ｑｉ，该节点将自动转换为ＰＱ节点，从而保持数据修改后的潮流与原潮流一致。需特别注意，由于ＰＳＳ／Ｅ软件在编程时对发电机卡采用发电机惯例设置正方向，因此对于名义上的发电机，实际上的电动机，相应有功、无功数值应为负值。２．２动态和静态负荷无功分配假定某母线的负荷功率是ＰＬ＋ｊＱＬ，欲将该负荷分出一部分作为动态负荷，如图１所示。对于有功部分，直接按照静态与动态负荷的比例分为尸０（静态负荷）和Ｐｄ（动态负荷），Ｐｏ＋Ｐｄ＝ＰＬ；而对于无功部分，先根据母线电压动态有功负荷尸ｄ以及感应电动机的Ｔ形稳态等值电路参数确定动态负荷需要的无功，然后总的无功负荷减去动态负荷需要的无功后剩余部分即为静态负荷的无功，—即Ｏ０＝ＱＬＱｄ，这样考虑动态负荷后的系统潮流与原潮流一致ｔ剐。１ｊＱＩ图１负荷分配示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｌｏａｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ２．３动态负荷无功需求计算根据感应电动机原理，动态负荷所需的无功功率与其对应的有功功率、负载率和电动机稳态等值电路有关，以单鼠笼感应电动机模型为例，其Ｔ形等值电路如图２所示。图２感应电动机Ｔ形等值电路Ｆｉｇ．２ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＴｃｉｒｃｕｉｔｏｆｔｈｅｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ图２中：ｓ为定子电阻，为定子电抗，ＸＭ为励磁电抗，为转子电阻，为转子电抗，为转差率。本文采用图２模型进行计算分析。如果已知负荷节点的端电压分配给动态负荷的有功功率尸ｄ，以及感应电动机Ｔ形等值电路的相关参数ｓ，，ＸＭ，ＲＲ，烁，则感应电动机需要的无功功率的计算过程如式（１）至式（５）所示【引。—Ｑｄ：（ｖ￣）（ｘｊ＋ＸｐＸＲＭ）（１）式中：ＩＲＭ＝Ｒ＋｛Ｍ＝＋ＸＭ（２）＼Ｘｐ＝ＸｓＸＲ＋ＸｓＸＭ＋ＸＭＸＲＡ＝《＋Ｂ＝２（３）Ｃ＝＋《：二皇±巫２鲁一Ｂ鲁一（５）ｃ鲁一上述计算得到的无功Ｑｄ即为感应电动机（动态负荷１实际需要的无功。由于ＰＳＳ／Ｅ的电机卡采用发电机惯例设置正方向，所以填入电机卡时应取尸ｄ、Ｑｄ的相反数，即Ｐｇｅｎ＝－Ｐｄ，Ｑｇ。：Ｑ＝Ｑｌｍｉ：一Ｏｄ。３ＰＶ节点对应电机类型选择上节叙述了把考虑动态负荷的节点由ＰＱ节点修改设置为Ｐｖ节点，然而ＰＳＳ／Ｅ中ＰＶ节点对应的电机类型数量较多，且所需数据参数也和电动机稳态等值电路中的参数有所区别。下面分析ＰＶ节点对应的电机类型，选出可以和ＰＱ节点对应电动电力系统保护与控制机的参数进行转换的电机。在ＰＳＳ／Ｅ机电暂态模块中，与稳态潮流界面负荷卡（Ｌｏａｄｓ）对应的感应电动机负荷模型有三种：ＣＩＭ５，ＣＩＭＷ和ＣＩＭ６，统称为ＣＩＭ系列模型。ＣＩＭ系列模型要求输入的参数主要包括：定子电阻、定子漏抗、转子电阻、转子漏抗、励磁电抗，即Ｔ形稳态等值电路的相关参数。由于ＣＩＭ系列模型的参数与ＢＫＤ文件的数据结构设置不～致，所以ＣＩＭ系列模型的参数无法保存到ＢＫＤ文件中，也就无法导入ＢＫＤＹ模块进行短路电流衰减计算。因此为了在短路瞬间以次暂态电路的形式分析动态负荷的反馈电流，需将作为动态负荷的那部分负荷设置为名义上的电源，填入ＰＳＳ／Ｅ的电机卡，从而将其对应的动态仿真卡中的电机参数导入到ＢＫＤ文件。而在ＰＳＳ／Ｅ机电暂态模块中，与稳态潮流界面电机卡对应的发电机模型（ＧｅｎｅｒａｔｏｒＭｏｄｅｌｓ）有…Ｉ７种标准模型（ＳｔａｎｄａｒｄＭｏｄｅｌｓ１【Ｊ。其中感应电机模型ＣＩＭＴＲＩ－－－ＣＩＭＴＲ４（统称为ＣＩＭＴＲ系列模型ＩＪ¨）的参数都可以导出到ＢＫＤ文件中。ＣＩＭＴＲ系列模型要求输入的参数主要包括：稳态电抗、暂态电抗、次暂态电抗及暂态时间常数、次暂态时间常数。对于单鼠笼感应电动机模型，可以用式（６）将ＣＩＭ系列参数转换为ＣＩＭＴＲ系列参数，以便导入ＢＫＤＹ模块，使电动机参与短路电流的衰减计算。：Ｘｓ＋ＸＭ。．＝Ｘｓ＋１１Ｒ（６）————Ｊ－‘ＵｘＸＲ４改进ＢＫＤＹ模块方法的实现４．１总体思想采用第２部分介绍的方法，可以进行考虑动态负荷的短路电流衰减计算。但是实际电力系统中负荷节点众多，如果按照上述方法逐个节点计算、修改，不仅工作量大，而且计算过程复杂，很容易出错，因此上述计算方法在实际电力系统的计算应用中遇到很大瓶颈。ＰＳＳ／Ｅ提供了用户自定义功能，给出了二次开发语言ＩＰＬＡＮ。通过ＩＰＬＡＮ的循环控制、选择控制等语句，可遍历系统中需要考虑动态负荷的节点；通过赋值、算术运算等语句，可完成电动机参数换算、无功需求计算，实现各计算步骤的自动化。但是ＩＰＬＡＮ本身并不具备获得ＰＳＳ／Ｅ内存数据的功能，为了获得相关元件的数据，需要调用ＰＳＳ／ＥＡＰＩ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ）的标准子程序”（Ｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅｓ）实现【ｌＪ；同时ＩＰＬＡＮ也不具备修改ＰＳＳ／Ｅ界面数据的功能，为了自动修改相关数据和添加相关模型，可通过调用ＡＰＩ的批命令（ＢａｔｃｈＣｏｍｍａｎｄ）实现。因为通过批命令修改数据需要运行响应文件（ＲｅｓｐｏｎｓｅＦｉｌｅ）实现，所以ＩＰＬＡＮ运行时需将修改的数据连同生成的批命令输出到指定的响应文件，然后运行该文件完成数据批量自动修改。同时，为了使程序具有通用性，需要提供可由用户自行确定欲考虑负荷动态特性的区域、动态负荷的比例等相关参数的平台界面。上述工作各部分的关系如图３所示。图３总体示意图Ｆｉｇ．３Ｏｖｅｒａｌｌｓｃｈｅｍａｔｉｃ４．２程序设计为了实现动态负荷计算方法的自动化，需要程序遍历系统中的母线和负荷，分配动态和静态负荷，具体过程如下［｜６－２０】：（１）提供由用户输入数据的平台界面，输入数据包括：欲考虑负荷动态特性的区域编号（ＡｒｅａＮｕｍｂｅｒ）、动态负荷的比例、电动机的负载率及Ｔ形等值电路的稳态参数。（２）将电动机Ｔ形等值电路的稳态参数换算成次暂态等值电路的相关动态参数，换算过程如式ｆ６）所述。（３）通过循环语句和条件控制语句，调用ＡＰＩ标准子程序１ＮＩＢＵＳ和ＮＸＴＢＵＳ遍历系统中的母线。（４）对于系统中的所有母线，调用ＡＰＩ标准子程序ＢＵＳＩＮＴ读取母线卡（Ｂｕｓｅｓ）的区域编号，判断是否为步骤（１）指定的需要考虑负荷动态特性的区域内的母线。（５）对于指定区域内的某一母线，调用ＡＰＩ标准子程序ＩＮＩＬＯＤ和ＮＸＴＬＯＤ判断该母线上是否存在负荷，若存在负荷，则调用ＡＰＩ标准子程序ＬＯＤＤＴ２读取ＰＳＳ／Ｅ负荷卡（Ｌｏａｄｓ）的有功和无功数据，同时调用ＡＰＩ标准子程序ＢＵＳＤＡＴ读取对应母曹炜，等考虑动态负荷改进ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块的短路电流衰减计算．１３９．线卡的电压数据。（６）根据读取的数据计算动态和静态负荷的分配，有功部分按照步骤（１）确定的比例进行分配，无功部分按照电动机的实际无功需求进行分配，电动机无功需求的计算过程如式（１）至式（５）所述。（７）将计算完毕的数据连同修改数据的ＡＰＩ批命令分类输出到三个响应文件中，分别用来修改负荷节点类型，添加电动机和修改静态负荷数据；添加电动机的动态模型及其参数；修改单鼠笼电动机模型的和两项参数（改为任意非零值），以便导入ＢＫＤＹ模块进行衰减计算。５算例分析本文以某年某都市电网为研究对象，应用改进后的ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块对其典型５００ｋＶ和２２０ｌ（Ｖ母线进行考虑负荷动态特性的短路电流（周期分量）衰减计算，并与原使用综合静态负荷模型的相应计算结果及考虑动态负荷的ＰＳＳ／Ｅ机电暂态仿真结果进行比较，验证前述方法的有效性。５．１算例电网简介该电网包含有４０００多条母线、３３００多条线路、３０００多台变压器、８００多台发电机、１３００多个等效负荷。在仿真计算中其对负荷长期采用４０％恒阻抗＋６０％恒功率的综合静态模型Ｉ６Ｊ。为了考虑负荷的动态特性，本文将该电网负荷模型的恒功率部分替换为感应电动机模型，即采用４０％恒阻抗＋６０％感应电动机的综合动态模型；外网采用动态等值模型，即等值为发电机加负荷的模型。感应电动机的参数来源于文献『２１１。５．２计算结果分析分别应用ＰＳＳ／Ｅ机电暂态仿真和改进后的ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块对该电网某些５００ｋＶ和２２０ｋＶ母线进行考虑负荷动态特性的三相短路电流周期分量起始值（初始状态基于潮流）及周期分量衰减的计算，并和原先综合静态负荷模型的结果进行对比，限于篇幅，部分计算结果见表１及图４一图６。由表１：改进Ｐｓｓ／ＥＢＫＤＹ模块考虑负荷动态特性后，短路电流的起始值与机电暂态仿真的相应计算值具有较好的吻合度，相差在０．０４％以内；且与原先综合静态负荷模型的结果相比有比较明显的增大，在１５％以上，且其他短路点的计算结果也如此。电气设备动稳定校验中所用的短路冲击电流与此项指标关联较大，考虑动态负荷后短路冲击电流会增大。表１短路电流周期分量起始值计算对比Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｅｒｉｏｄｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｔｊｓ图４５００ｋＶＷａｉＥＣ母线三相短路电流周期分量衰减Ｆｉｇ．４Ｄｅｃａｙｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅ５００ｋＶＷａｉＥＣ’—ｂｕｓＳｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ５５５０４５４０３５图５５００ｋＶＨｕａｎｇＤ母线三相短路电流周期分量衰减Ｆｉｇ．５Ｄｅｃａｙｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅ５００ｋＶＨｕａｎｇＤ’ｂｕｓＳｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ６；５０垂４。５３５图６ＧｕＬ２２０ｋＶ母线三相短路电流周期分量衰减’Ｆｉｇ．６Ｄｅｃａｙｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅ２２０ｋＶＧｕＬｂｕｓＳｔｈ—ｒｅｅｐｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ由图４一图６所示的短路电流周期分量衰减计算来看，考虑负荷动态特性的改进ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模・１４０一电力系统保护与控制块与机电暂态仿真的计算结果在不同时刻都具有较究【ＪＪ．电力系统保护与控制，２０１５，４３（６）：４０．４５．好的吻合度，在研究的时问范围０－０．１Ｓ内，相差率ＬＩＹｏｎｇ，ＹＵＲｕｉｊｉ，ＷＡＮＧＹｉｎｇｙｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ在４％以内；在短路后０．０４Ｓ，即快速断路器动作区ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｏａｄｏｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ间内，考虑动态负荷计算所得的短路电流已衰减到—ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１５，４３（６）：４０４５．未考虑动态负荷计算所得短路电流周期分量初始值Ｅ４］王达达，张少泉，陈晓云，等．感应发电机接入配网的左右，所以用现行ＩＥＣ标准或我国国家标准［２２－２３计三相短路电流峰值评估［Ｊ］．电力系统保护与控制，算所得的短路电流周期分量基本上已是考虑动态负—２０１３，４１（１８）：２５３１・荷后断路器开断时刻的短路电流周期分量，即若按ＷＡＮＧＤａｄａ，ＺＨＡＮＧＳｈａｏｑｕａｎ，ＣＨＥＮＸｉａｏｙｕｎ，ｅｔａｌ・我国现行标准计算所得的短路电流周期分量单断—匕ｖａｔ１ｏｎｏｆｃｕ呲ｍｐｅａｋｏｆｈｒｅｅＰｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆｏ路器开断能力，并不存在过于保守的现象，而且考”“ｍｄｕ吐ｇｅｎ盯咖ｍ钯ｇ嘣ｅｄｉｎｔｏｄｍｂｕｎ。虑到目前电网中由于电阻成分越来越小而导致的直“““。ｒｋ［Ｊ】．Ｐ。ｗ。ｓＹ。。ｍＰ。ｉ。ａｎｄｃ。ｔｒｏ，２０１３，要塞苎Ｉ慢萼举现量堡［５－，丁志等．基于ｒ。ａ，３／ｒＪ／卓５：虑动态负荷譬断能力还过于乐观，电网企业对此应蔷暑【Ｊ电力学院莘１。ＨＪ，‘伺ｌ～。２７（ｓ）：４５５．４５８．６结语ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块可以计算电力系统短路电流的衰减，但衰减计算未考虑动态负荷。本文利用ＰＳＳ／Ｅ的用户白定义功能，应用ＰＳＳ／ＥＩＰＬＡＮ语言设计程序，调用ＰＳＳ／ＥＡＰＩ子程序和ＰＳＳ／ＥＡＰＩ批命令，通过灵活设置ＰＳＳ／Ｅ数据卡片，改进了ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块，使考虑负荷动态特性的短路电流计算可以用改进后的ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块进行。本文介绍的修改ＰＳＳ／Ｅ界面数据的方法及应用相关外部操作干预ＰＳＳ／Ｅ内部运算的作法，对拓展ＰＳＳ／Ｅ的其他功能也有参考价值。随着我国电网的发展，系统短路电流超标现象可能会日益突出，应尽快修订短路电流计算标准，得到相对保守的短路电流计算结果，保证电网的安全运行。参考文献［１］韩戈，韩柳，吴琳．各种限制电网短路电流措施的应用与发展【Ｊ１．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１）：ｌ４１．１４４．ＨＡＮＧｅ，ＨＡＮＬｉｕ，ＷＵＬｉｎ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ’ｏｆｍｅｔｈｏｄｓｏｎｌｈｎｉｔｉｎｇｐｏｗｅｒｇｒｉｄＳｓｈｏｒｔ－ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１）：—ｌ４１１４４．［２］李勇，姚文峰，杨柳，等．南方电网主网架热稳定和短路电流超标问题分析［Ｊ］．南方电网技术，２０１３，７（２）：２ｌ一２５．ＬＩＹｏｎｇ，ＹＡＯＷｅｎｆｅｎｇ，ＹＡＮＧＬｉｕ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎ—ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｅｘｃｅｅｄｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅＣＳＧｍａｉｎｇｒｉｄ［Ｊ］．ＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，７（２）：２１２５．［３］李勇于芮技，王英英，等．负荷对短路电流的影响研ＣＡＯＷｅｉ，ＧＥＪｉｎｇｔｉａｎ，ＤＩＮＧＺｈｉｇａｎｇ，ｅｔａ１．ＴｈｅｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｂａｓｅｄｏｎＰＳＳ／Ｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ—Ｐｏｗｅｒ，２０１１，２７ｆ５：４５５４５８．［６］曹炜，王伟，刘蓓，等．受端电网负荷动特性与三相短路电流相关性分析［Ｊ１．电力系统自动化，２０１１，３５（５）：—６１６５．ＣＡＯＷｅｉ，ＷＡＮＧＷｅｉ，Ｌ１ＵＢｅｉ，ｅｔａ１．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅｎｄｇｒｉｄｌｏａｄｄｙｎａｍｉｃ—ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｐｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ—ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２０１ｌ，３５（５）：６１６５．［７］刘楠，唐晓骏，马世英，等．负荷模型对电力系统短路电流计算的影响［Ｊ］．电网技术，２０１１，３５（８）：１４４．１４９．ＬＩＵＮａｎ，ＴＡＮＧＸｉａｏｊｕｎ，ＭＡＳｈｉｙｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏａｄｍｏｄｅｌｓｏｎｔｈｅｓｈｏｒｔ．ｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，３５（８）：１４４一ｌ４９．［８］鞠平，马大强．电力系统负荷建模［ＭＩ．２版．北京：中国电力出版社，２００８．［９］中国电力科学研究院．近期东北一华北一华中同步互联系统仿真计算巾电动机参数选取的建议［Ｒｊ．北京：中国电力科学研究院，２００５．［１Ｏ］祝瑞金．ＰＳＳ／Ｅ通用发电机模型的应用研究ｆＪ］．华东电—力，２００４，３２（３）：４７．ＺＨＵＲｕｉｊｉｎ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｎｉｖｅｒｓａｌｇｅｎｅｒａｔｏｒｍｏｄｅｌｏｆＰＳＳ／Ｅ［Ｊ］．ＥａｓｔＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，２００４，３２（３）：４－７．［１１］李佳，刘天琪，李兴源，等．感应电动机模型和机械转矩参数对暂态电压稳定评估的影响［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（１２）：１９．２４．ＬＩＪｉａ，ＬＩＵｉａｎｑｉ，ＬＩＸｉｎｇｙｕａｎ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｙｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｍｏｄｅｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｏｒｑｕｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ曹炜，等考虑动态负荷改进ＰＳＳ／ＥＢＫＤＹ模块的短路电流衰减计算—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，４２（１２）：１９２４．ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｃｔｉｖｉｔｙｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓ【ＣＰ／ＣＤ］．ＰｒｏｇｒａｍＯｐｅｒａｔｉｏｎＭａｎｕａｌ，２００７．ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｌｏａｄｍｏｄｅｌｉｎｇ［ＣＰ／ＣＤ］．ＰｒｏｇｒａｍＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＧｕｉｄｅ，２００７．王勇，李峰，潘玲玲，等．基于ＰＳＳ／Ｅ潮流ＡＰＩ接口的动态过程仿真系统［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（１５）：１３６－１４１．ＷＡＮＧＹｏｎｇ，ＬＩＦｅｎｇ，ＰＡＮＬｉｎｇｌｉｎｇ，ｅｔａ１．ＤｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｐｏｗｅｒｆｌｏｗＡＰＩｏｆＰＳＳ／Ｅ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１４，—４２（１５１：１３６１４１．张东辉，金小明，周保荣，等．ＰＳＳ／Ｅ的白定义建模及其—仿真研究．电力系统保护与控制，２０１６，４４（５）：８２８７．ＺＨＡＮＧＤｏｎｇｈｕｉ，ＪＩＮＸｉａｏｍｉｎｇ，ＺＨＯＵＢａｏｒｏｎｇ，ｅｔａ１．Ｕｓｅｒ－ｄｅｆｉｎｅｄｍｏｄｅｌｉｎｇｉｎＰＳＳ／Ｅａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１６，４４（５）：８２－８７．ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｌａｎｇｕａｇｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅ［ＣＰ／ＣＤ］．ＩＰＬＡＮＰｒｏｇｒａｍＭａｎｕａｌ，２００７．ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｌａｎｇｕａｇｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ［ＣＰ／ＣＤ］．ＩＰＬＡＮＰｒｏｇｒａｍＭａｎｕａｌ，２００７．ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｓｉｎｇｌｅｅｌｅｍｅｎｔｄａｔａｒｅｔｒｉｅｖａｌ［ＣＰ／ＣＤ］．ＰＳＳ／ＥＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ，２００７．ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｐｏｗｅｒｆｌｏｗｄａｔａｃｈａｎｇｉｎｇ［ＣＰ／ＣＤ］．ＰＳＳ／ＥＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ，２００７．［２０］ＳｉｅｍｅｎｓＰＴＩ．Ｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［ＣＰ／ＣＤ］．ＰＳＳ／ＥＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ，２００７．［２１］曹路，励刚，武寒．马达负荷模型对华东电网暂态稳定性的影响分析［Ｊ］．电网技术，２００７，３１（５）：６－１０．ＣＡＯＬｕ，ＬＩＧａｎｇ，ＷＵＨａｎ．ＩｍｐａｃｔｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｍｏｄｅｌｏｎｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＥａｓｔＣｈｉｎａＰｏｗｅｒＧｒｉｄ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，３１（５）：６－１０．—［２２］ＩＥＣ６０９０９（２００１）ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｓｉｎｔｈｒｅｅｐｈａｓｅＡＣｓｙｓｔｅｍｓ［Ｓ］．２００１．［２３］ＧＢ／Ｔ１５５４４－－１９９５三相交流系统短路电流计算［ｓ】．北京：中国标准出版社，１９９６．—ＧＢ／Ｔｌ５５４４１９９５ｓｈｏｒ—ｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｒｅｅ・ｐｈａｓｅＡＣｓｙｓｔｅｍｓ［Ｓ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＳｔａｎｄａｒｄｓＰｒｅｓｓｏｆＣｈｉｎａ，１９９６．收稿日期：２０１５－０７－０８；—修回日期：２０１６－０３１０作者简介：曹炜（１９６３－），女，硕士，副教授，研究方向为电力系统分析与控制；Ｅ．ｍａｉｌ：ｃｗ－ｊｅｎｎｙ１６３．ｃｏｍ闰宇星（１９８７－），男，通信作者，硕士研究生，研究方—向为电力系统分析与控制；Ｅｍａｉｌ：ｙｙｘ６１４＠１６３．ｃｏｒｎ戈晴天（１９８６一），男，硕士，工程师，主要从事架空输电线路运行维护研究。（编辑周金梅）踟ｎｎｎｎＩ＝Ｉ二ＪＩ＝