曹 煒，閆宇星，戈睛天，李萬信

?

考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷改進(jìn)PSS/E BKDY模塊的短路電流衰減計(jì)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(qiáng)，有必要考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)短路電流的貢獻(xiàn)，以便更符合實(shí)際地評(píng)估斷路器的開斷能力、動(dòng)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(jìn)行一系列計(jì)算，靈活設(shè)置PSS/E數(shù)據(jù)卡片，改進(jìn)了PSS/E BKDY模塊使其可以考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷進(jìn)行短路電流計(jì)算。分別用上述改進(jìn)模塊和PSS/E暫態(tài)穩(wěn)定模塊，考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)我國某大都市電網(wǎng)進(jìn)行了短路電流周期分量衰減計(jì)算，兩者的計(jì)算結(jié)果非常接近。表明改進(jìn)模塊可以考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷用來計(jì)算短路電流周期分量。

短路電流；周期分量；動(dòng)態(tài)負(fù)荷；電動(dòng)機(jī)；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(shí)施，我國電網(wǎng)的規(guī)模日益擴(kuò)大、能源優(yōu)化配置的能力顯著提升，保障了我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(jì)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(dòng)態(tài)部分(可等效為電動(dòng)機(jī))對(duì)短路電流的貢獻(xiàn)[3-4]，以更符合實(shí)際地評(píng)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(jì)算工具。

目前，國內(nèi)電力企業(yè)采用的常規(guī)短路電流計(jì)算以穩(wěn)態(tài)潮流或經(jīng)典假設(shè)為基礎(chǔ)，計(jì)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(jī)次暫態(tài)電抗，計(jì)算較為便捷[5]。但是，常規(guī)短路電流計(jì)算在基于潮流計(jì)算時(shí)將負(fù)荷等效為靜態(tài)模型，不基于潮流計(jì)算時(shí)忽略負(fù)荷，都不考慮負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性[6]。因此，常規(guī)短路電流計(jì)算結(jié)果有可能比實(shí)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(jì)算短路電流時(shí)，PSASP忽略負(fù)荷的影響[7]；BPA程序可以考慮含有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的綜合負(fù)荷，但是只能計(jì)算 周期分量初始有效值。上述仿真軟件的暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算功能通過求解整個(gè)系統(tǒng)的微分方程，能夠計(jì)算周期分量的衰減，然而數(shù)據(jù)準(zhǔn)備繁瑣、計(jì)算量偏大，一般不用于短路電流的工程計(jì)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(jìn)行常規(guī)潮流、穩(wěn)定、短路電流計(jì)算外，還提供了短路電流衰減的計(jì)算方法，即BKDY模塊。但是PSS/E BKDY模塊只能將同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)考慮到短路電流衰減的計(jì)算中，而對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)負(fù)荷的異步電動(dòng)機(jī)，卻不能參與計(jì)算[5]。綜上所述，現(xiàn)有的PSS/E BKDY功能可以計(jì)算因同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)磁鏈衰減引起的短路電流衰減，但不能計(jì)算因電動(dòng)機(jī)磁鏈衰減引起的短路電流衰減。

本文從電機(jī)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(jì)算及人工交互式干預(yù)PSS/E數(shù)據(jù)界面平臺(tái)，重新設(shè)置PSS/E數(shù)據(jù)卡片，使PSS/E BKDY模塊可以計(jì)算考慮負(fù)荷動(dòng)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(jì)程序，使上述人機(jī)交互式計(jì)算過程自動(dòng)化，得到改進(jìn)的PSS/E BKDY模塊；最后應(yīng)用改進(jìn)后的PSS/E BKDY模塊對(duì)一實(shí)際電力系統(tǒng)進(jìn)行考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的短路電流衰減計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與PSS/E機(jī)電暫態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了改進(jìn)PSS/E BKDY模塊的有效性。

1 PSS/E BKDY計(jì)算模塊功能簡介及局限

PSS/E BKDY模塊認(rèn)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈在短路瞬間守恒，但隨著時(shí)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(jì)算模塊共用相同的人機(jī)數(shù)據(jù)交互平臺(tái)，同時(shí)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(kuò)展名BKD)的文件，存放同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、軸的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、次暫態(tài)等相關(guān)參數(shù)，計(jì)算時(shí)將BKD文件導(dǎo)入到PSS/E動(dòng)態(tài)內(nèi)存中。

由于PSS/E BKDY模塊與其潮流計(jì)算模塊共用數(shù)據(jù)平臺(tái)，所以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輸入要遵循潮流計(jì)算模塊的規(guī)定。在PSS/E BKDY潮流計(jì)算功能中，只有可能作為電源節(jié)點(diǎn)的平衡節(jié)點(diǎn)和PV節(jié)點(diǎn)，才能考慮連接發(fā)電機(jī)，這樣的節(jié)點(diǎn)功率以注入為正；負(fù)荷節(jié)點(diǎn)一般設(shè)為PQ節(jié)點(diǎn)，功率以流出節(jié)點(diǎn)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(dòng)態(tài)負(fù)荷參數(shù)，但因?yàn)槭荘Q節(jié)點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jì)算動(dòng)態(tài)負(fù)荷所帶來的短路電流及其衰減。

2 BKDY模塊改進(jìn)方法及動(dòng)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(dòng)態(tài)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)；通過賦值、算術(shù)運(yùn)算等語句，可完成電動(dòng)機(jī)參數(shù)換算、無功需求計(jì)算，實(shí)現(xiàn)各計(jì)算步驟的自動(dòng)化。

因此，BKDY改進(jìn)模塊要依次提供以下功能：

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

(2) 根據(jù)動(dòng)態(tài)負(fù)荷比例，計(jì)算節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)負(fù)荷部分對(duì)應(yīng)的有功功率；

(3) 根據(jù)動(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的有功功率、負(fù)載率和電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)等值電路，計(jì)算電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)無功功率；

直線度誤差的評(píng)定一般有最小條件法、兩端點(diǎn)連線法兩種[5]。用最小二乘法最容易實(shí)現(xiàn)最小條件[6]。根據(jù)測(cè)量點(diǎn)數(shù)x和輪廓最低點(diǎn)到評(píng)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(dòng)態(tài)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的有功、無功，得靜態(tài)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的有功、無功；

(5) 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，改寫PSS/E潮流與BKDY模塊共用的數(shù)據(jù)平臺(tái)上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括將有動(dòng)態(tài)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)從原來的PQ節(jié)點(diǎn)修改為PV節(jié)點(diǎn)，寫明該節(jié)點(diǎn)的動(dòng)、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(jī)卡片類型，填寫動(dòng)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(jì)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(gè)向量的向量組。反之，一個(gè)含有限個(gè)向量的向量組總可以構(gòu)成一個(gè)矩陣。含有限個(gè)向量的有序向量組可以與矩陣一一對(duì)應(yīng)。在解決向量組的問題時(shí)，可以表述成矩陣的形式，通過矩陣的運(yùn)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(jìn)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(duì)比C3和C4光合途徑，CAM將水的利用率提高了5倍［31］，并增強(qiáng)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(shí)，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(yùn)行BKDY改進(jìn)模塊時(shí)，應(yīng)已完成潮流計(jì)算，而且穩(wěn)定計(jì)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(jì)算所需的數(shù)據(jù)，但要填入電源和動(dòng)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(shí)間常數(shù)、暫態(tài)時(shí)間常數(shù)等參數(shù)。

PSS/E的短路電流計(jì)算和潮流計(jì)算集成在一個(gè)數(shù)據(jù)界面中，其中對(duì)應(yīng)PQ節(jié)點(diǎn)在暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)據(jù)中的電動(dòng)機(jī)模型參數(shù)不能夠?qū)С龅紹KD文件，只有平衡節(jié)點(diǎn)和PV節(jié)點(diǎn)建立的電機(jī)(包括發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī))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(jì)算后能導(dǎo)入電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)以便進(jìn)行電動(dòng)機(jī)反饋短路電流的衰減計(jì)算，需要將考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為PV節(jié)點(diǎn)，且將作為動(dòng)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(jī)卡(Machines)。但因?yàn)樵摴?jié)點(diǎn)實(shí)際沒有無功調(diào)節(jié)能力，實(shí)際為PQ節(jié)點(diǎn)的特性，所以可以同時(shí)將該節(jié)點(diǎn)的無功上下限設(shè)為同一值(maxmin)，即根據(jù)感應(yīng)電機(jī)的T形穩(wěn)態(tài)等值電路和有功負(fù)荷所計(jì)算出的數(shù)值，這樣PSS/E在潮流計(jì)算時(shí)因?yàn)間enmaxmin，該節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為PQ節(jié)點(diǎn)，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(dòng)態(tài)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)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(jìn)等特點(diǎn)，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(shí)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(jìn)一步向其他生態(tài)建設(shè)工程的規(guī)劃評(píng)審工作推廣。

需特別注意，由于PSS/E軟件在編程時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)卡采用發(fā)電機(jī)慣例設(shè)置正方向，因此對(duì)于名義上的發(fā)電機(jī)，實(shí)際上的電動(dòng)機(jī)，相應(yīng)有功、無功數(shù)值應(yīng)為負(fù)值。

2.2 動(dòng)態(tài)和靜態(tài)負(fù)荷無功分配

將 Huh7 細(xì)胞接種到 96 孔板，過夜培養(yǎng)，以 HCVcc 感染，同時(shí)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(cè)細(xì)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(shí)驗(yàn)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(xì)胞核。用 Bioteck 細(xì)胞熒光成像系統(tǒng)計(jì)數(shù)熒光陽性細(xì)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(dòng)態(tài)負(fù)荷，如圖1所示。對(duì)于有功部分，直接按照靜態(tài)與動(dòng)態(tài)負(fù)荷的比例分為0(靜態(tài)負(fù)荷)和d(動(dòng)態(tài)負(fù)荷)，0+d=L；而對(duì)于無功部分，先根據(jù)母線電壓，動(dòng)態(tài)有功負(fù)荷d以及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的T形穩(wěn)態(tài)等值電路參數(shù)確定動(dòng)態(tài)負(fù)荷需要的無功d，然后總的無功負(fù)荷L減去動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)負(fù)荷無功需求計(jì)算

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

圖2 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)T形等值電路

圖2中：S為定子電阻，S為定子電抗，M為勵(lì)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(duì)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(duì)于以學(xué)生為主體的小學(xué)語文閱讀理解教學(xué)設(shè)計(jì)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性、自信心、責(zé)任感、持久性以及獨(dú)立性，這也為增強(qiáng)學(xué)生課外閱讀能力打下了堅(jiān)實(shí)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(jì)以“抱”到“扶”，最后再到“放”的三部曲來達(dá)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(jìn)行計(jì)算分析。如果已知負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的端電壓，分配給動(dòng)態(tài)負(fù)荷的有功功率d，以及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)T形等值電路的相關(guān)參數(shù)S，S，M，R，R，則感應(yīng)電動(dòng)機(jī)需要的無功功率d的計(jì)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(píng)價(jià)的仿制藥將不予再注冊(cè)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(píng)價(jià)的意見》[2]出臺(tái)，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(píng)價(jià)，自此292個(gè)品種的一致性評(píng)價(jià)工作全線啟動(dòng)。

上述計(jì)算得到的無功d即為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(動(dòng)態(tài)負(fù)荷)實(shí)際需要的無功。由于PSS/E的電機(jī)卡采用發(fā)電機(jī)慣例設(shè)置正方向，所以填入電機(jī)卡時(shí)應(yīng)取d、d的相反數(shù)，即gen=-d，gen=max=min=-d。

3 PV節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)電機(jī)類型選擇

上節(jié)敘述了把考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)由PQ節(jié)點(diǎn)修改設(shè)置為PV節(jié)點(diǎn)，然而PSS/E中PV節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電機(jī)類型數(shù)量較多，且所需數(shù)據(jù)參數(shù)也和電動(dòng)機(jī)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的電機(jī)類型，選出可以和PQ節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電機(jī)。

在PSS/E機(jī)電暫態(tài)模塊中，與穩(wěn)態(tài)潮流界面負(fù)荷卡(Loads)對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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(lì)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(jìn)行短路電流衰減計(jì)算。因此為了在短路瞬間以次暫態(tài)電路的形式分析動(dòng)態(tài)負(fù)荷的反饋電流，需將作為動(dòng)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(jī)卡，從而將其對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)仿真卡中的電機(jī)參數(shù)導(dǎo)入到BKD文件。而在PSS/E機(jī)電暫態(tài)模塊中，與穩(wěn)態(tài)潮流界面電機(jī)卡對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)模型(Generator Models)有17種標(biāo)準(zhǔn)模型(Standard Models)[10]。其中感應(yīng)電機(jī)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(shí)間常數(shù)、次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)。

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

對(duì)于單鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)參與短路電流的衰減計(jì)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(jìn)BKDY模塊方法的實(shí)現(xiàn)

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

規(guī)則：每個(gè)讀者可搖3次，3次搖完則沒有機(jī)會(huì)中獎(jiǎng)了?；蛘呤敲總€(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)：每個(gè)讀者可搖一次，如第一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，只搖3等獎(jiǎng)，第二個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)搖2等獎(jiǎng)，第三個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，搖1等獎(jiǎng)(具體規(guī)則可靈活變動(dòng))。

根據(jù)前述對(duì)原PSS/E BKDY模塊功能及其局限的了解，得出改進(jìn)PSS/E BKDY功能的關(guān)鍵是，將需要考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)從原來的PQ節(jié)點(diǎn)設(shè)置，改為PV節(jié)點(diǎn)設(shè)置，動(dòng)態(tài)負(fù)荷初始功率取負(fù)的注入功率，即將動(dòng)態(tài)負(fù)荷偽裝成為一個(gè)吸收功率的異步發(fā)電機(jī)存在于PSS/E潮流與BKDY模塊共用的數(shù)據(jù)平臺(tái)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(jì)算。此外，由于穩(wěn)態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷所需的無功功率是由電動(dòng)機(jī)有功負(fù)載和負(fù)載率共同決定的，所以改進(jìn)方法另一個(gè)要解決的重點(diǎn)問題是決定動(dòng)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(shí)現(xiàn)[14-15]；同時(shí)IPLAN也不具備修改PSS/E界面數(shù)據(jù)的功能，為了自動(dòng)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(shí)現(xiàn)。

因?yàn)橥ㄟ^批命令修改數(shù)據(jù)需要運(yùn)行響應(yīng)文件(Response File)實(shí)現(xiàn)，所以IPLAN運(yùn)行時(shí)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(yùn)行該文件完成數(shù)據(jù)批量自動(dòng)修改。同時(shí)，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(dòng)態(tài)特性的區(qū)域、動(dòng)態(tài)負(fù)荷的比例等相關(guān)參數(shù)的平臺(tái)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(jì)

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(cè)其吸光度并計(jì)算花青素含量。

為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算方法的自動(dòng)化，需要程序遍歷系統(tǒng)中的母線和負(fù)荷，分配動(dòng)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(jī)電暫態(tài)仿真和改進(jìn)后的PSS/E BKDY模塊對(duì)該電網(wǎng)某些500 kV和220 kV母線進(jìn)行考慮負(fù)荷動(dòng)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(jì)算，并和原先綜合靜態(tài)負(fù)荷模型的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，限于篇幅，部分計(jì)算結(jié)果見表1及圖4—圖6。

(2) 將電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(duì)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(hào)，判斷是否為步驟(1)指定的需要考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的區(qū)域內(nèi)的母線。

(5) 對(duì)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(shí)調(diào)用API標(biāo)準(zhǔn)子程序BUSDAT讀取對(duì)應(yīng)母線卡的電壓數(shù)據(jù)。

(6) 根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)計(jì)算動(dòng)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(jìn)行分配，無功部分按照電動(dòng)機(jī)的實(shí)際無功需求進(jìn)行分配，電動(dòng)機(jī)無功需求的計(jì)算過程如式(1)至式(5)所述。

(7) 將計(jì)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(gè)響應(yīng)文件中，分別用來修改負(fù)荷節(jié)點(diǎn)類型，添加電動(dòng)機(jī)和修改靜態(tài)負(fù)荷數(shù)據(jù)；添加電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模型及其參數(shù)；修改單鼠籠電動(dòng)機(jī)模型的和兩項(xiàng)參數(shù)(改為任意非零值)，以便導(dǎo)入BKDY模塊進(jìn)行衰減計(jì)算。

5 算例分析

本文以某年某都市電網(wǎng)為研究對(duì)象，應(yīng)用改進(jìn)后的PSS/E BKDY模塊對(duì)其典型500 kV和220 kV母線進(jìn)行考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的短路電流(周期分量)衰減計(jì)算，并與原使用綜合靜態(tài)負(fù)荷模型的相應(yīng)計(jì)算結(jié)果及考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷的PSS/E機(jī)電暫態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)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(tái)變壓器、800多臺(tái)發(fā)電機(jī)、1 300多個(gè)等效負(fù)荷。在仿真計(jì)算中其對(duì)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(dòng)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(dòng)機(jī)模型，即采用40%恒阻抗+60%感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的綜合動(dòng)態(tài)模型；外網(wǎng)采用動(dòng)態(tài)等值模型，即等值為發(fā)電機(jī)加負(fù)荷的模型。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)來源于文獻(xiàn)[21]。

5.2 計(jì)算結(jié)果分析

(1) 提供由用戶輸入數(shù)據(jù)的平臺(tái)界面，輸入數(shù)據(jù)包括：欲考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的區(qū)域編號(hào)(Area Number)、動(dòng)態(tài)負(fù)荷的比例、電動(dòng)機(jī)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(jìn)PSS/E BKDY模塊考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性后，短路電流的起始值與機(jī)電暫態(tài)仿真的相應(yīng)計(jì)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(diǎn)的計(jì)算結(jié)果也如此。

電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)中所用的短路沖擊電流與此項(xiàng)指標(biāo)關(guān)聯(lián)較大，考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷后短路沖擊電流會(huì)增大。

表1短路電流周期分量起始值計(jì)算對(duì)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(jì)算來看，考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的改進(jìn)PSS/E BKDY模塊與機(jī)電暫態(tài)仿真的計(jì)算結(jié)果在不同時(shí)刻都具有較好的吻合度，在研究的時(shí)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(dòng)作區(qū)間內(nèi)，考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算所得的短路電流已衰減到未考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)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(jì)算所得的短路電流周期分量基本上已是考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷后斷路器開斷時(shí)刻的短路電流周期分量，即若按我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(jì)算所得校驗(yàn)斷路器開斷能力還過于樂觀，電網(wǎng)企業(yè)對(duì)此應(yīng)該有所警惕[5]。

6 結(jié)語

PSS/E BKDY模塊可以計(jì)算電力系統(tǒng)短路電流的衰減，但衰減計(jì)算未考慮動(dòng)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(jì)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(jìn)了PSS/E BKDY模塊，使考慮負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的短路電流計(jì)算可以用改進(jìn)后的PSS/E BKDY模塊進(jìn)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(yùn)算的作法，對(duì)拓展PSS/E的其他功能也有參考價(jià)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(huì)日益突出，應(yīng)盡快修訂短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，得到相對(duì)保守的短路電流計(jì)算結(jié)果，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

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

[1] 韓戈, 韓柳, 吳琳. 各種限制電網(wǎng)短路電流措施的應(yīng) 用與發(fā)展[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2010, 38(1): 141-144.

HAN Ge, HAN Liu, WU Lin. Application and development of methods on limiting power grid’s short-circuit current[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(1): 141-144.

“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(gè)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。

[2] 李勇, 姚文峰, 楊柳, 等. 南方電網(wǎng)主網(wǎng)架熱穩(wěn)定和短路電流超標(biāo)問題分析[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù), 2013, 7(2): 21-25.

LI Yong, YAO Wenfeng, YANG Liu, et al. Analysis on the problems of thermal stability and standard-exceed short circuit current in the CSG main grid[J]. Southern Power System Technology, 2013, 7(2): 21-25.

[3] 李勇, 于芮技, 王英英, 等. 負(fù)荷對(duì)短路電流的影響研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(6): 40-45.

LI Yong, YU Ruiji, WANG Yingying, et al. Research on the influence of load on short circuit current[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(6): 40-45.

4.1 總體思想

WANG Dada, ZHANG Shaoquan, CHEN Xiaoyun, et al. Evaluation of current peak of three-phase short circuit for induction generator integrated into distribution network[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(18): 25-31.

探析其情況，主要的原因是國內(nèi)目前缺乏對(duì)此類工程進(jìn)行相關(guān)估算，還有缺少一定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)要求，大部分施工單位仍然沿襲傳統(tǒng)的評(píng)估方式，即是以典型的工程項(xiàng)目為建設(shè)依據(jù)，這樣就會(huì)在實(shí)際實(shí)施中因?yàn)榻ㄔO(shè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)地點(diǎn)或者時(shí)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(huì)嚴(yán)重的影響成本控制與造價(jià)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(jì)而重視施工等問題現(xiàn)象，也就導(dǎo)致很難從整體對(duì)施工的過程全面控制。

[5] 曹煒, 戈睛天, 丁志剛, 等. 基于PSS/E考慮動(dòng)態(tài)負(fù)荷的短路電流計(jì)算方法[J]. 上海電力學(xué)院學(xué)報(bào), 2011, 27(5): 455-458.

CAO Wei, GE Jingtian, DING Zhigang, et al. The circuit current calculation method considered dynamic load based on PSS/E[J]. Journal of Shanghai University of Electric Power, 2011, 27(5): 455-458.

[6] 曹煒, 王偉, 劉蓓, 等. 受端電網(wǎng)負(fù)荷動(dòng)特性與三相短路電流相關(guān)性分析[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2011, 35(5): 61-65.

CAO Wei, WANG Wei, LIU Bei, et al. The analysis about the correlation between end grid load dynamic characteristics and phase short-circuit current[J]. Automation of Electric Power Systems, 2011, 35(5): 61-65.

[7] 劉楠, 唐曉駿, 馬世英, 等. 負(fù)荷模型對(duì)電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的影響[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(8): 144-149.

LIU Nan, TANG Xiaojun, MA Shiying, et al. Effect of load models on the short-circuit current calculation of the power system[J]. Power System Technology, 2011, 35(8): 144-149.

[8] 鞠平, 馬大強(qiáng). 電力系統(tǒng)負(fù)荷建模[M]. 2版. 北京: 中國電力出版社, 2008．

[9] 中國電力科學(xué)研究院. 近期東北－華北－華中同步互聯(lián)系統(tǒng)仿真計(jì)算中電動(dòng)機(jī)參數(shù)選取的建議[R]. 北京: 中國電力科學(xué)研究院, 2005.

[10] 祝瑞金. PSS/E通用發(fā)電機(jī)模型的應(yīng)用研究[J]. 華東電力, 2004, 32(3): 4-7.

ZHU Ruijin. Research on the application of universal generator model of PSS/E[J]. East China Electric Power, 2004, 32(3): 4-7.

[11] 李佳, 劉天琪, 李興源, 等. 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型和機(jī)械轉(zhuǎn)矩參數(shù)對(duì)暫態(tài)電壓穩(wěn)定評(píng)估的影響[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(12): 19-24.

LI Jia, LIU Tianqi, LI Xingyuan, et al. Influence on assessment of transient voltage stability by induction motor model and mechanical torque parameters[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(12): 19-24.

[12] Siemens PTI. Dynamic simulation activity descriptions [CP/CD]. Program Operation Manual, 2007.

[13] Siemens PTI. Load modeling[CP/CD]. Program Application Guide, 2007.

[14] 王勇, 李峰, 潘玲玲, 等. 基于PSS/E 潮流API 接口的動(dòng)態(tài)過程仿真系統(tǒng)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(15): 136-141.

WANG Yong, LI Feng, PAN Lingling, et al. Dynamic process simulation system based on power flow API of PSS/E[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(15): 136-141.

[15]張東輝, 金小明, 周保榮, 等. PSS/E的自定義建模及其仿真研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2016, 44(5): 82-87.

ZHANG Donghui, JIN Xiaoming, ZHOU Baorong, et al. User-defined modeling in PSS/E and its applicability in simulations[J]. Power System Protection and Control, 2016, 44(5): 82-87.

[16] Siemens PTI. Language reference[CP/CD]. IPLAN Program Manual, 2007.

[17] Siemens PTI. Language definitions[CP/CD]. IPLAN Program Manual, 2007.

[18] Siemens PTI. Single element data retrieval[CP/CD]. PSS/E Application Program Interface, 2007.

[19] Siemens PTI. Power flow data changing[CP/CD]. PSS/E Application Program Interface, 2007.

[20] Siemens PTI. Dynamics simulation[CP/CD]. PSS/E Application Program Interface, 2007.

[21] 曹路, 勵(lì)剛, 武寒. 馬達(dá)負(fù)荷模型對(duì)華東電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2007, 31(5): 6-10.

CAO Lu, LI Gang, WU Han. Impact of induction motor model on transient stability of East China Power Grid[J]. Power System Technology, 2007, 31(5): 6-10.

[22] IEC 60909 (2001) short circuit currents in three-phase AC systems[S]. 2001.

[23] GB/T 15544—1995 三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1996.

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?yàn)殡娏ο到y(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?yàn)殡娏ο到y(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(yùn)行維護(hù)研究。

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