引言
PTI 公司的电力系统仿真软件 PSS/E 是一个用来研究电力传输系统和发电机
的稳态和动态功能的程序包。PSS/E 能处理潮流计算、故障分析(包括平衡的和
不平衡的)、网络等值和动态仿真等问题。
PSS/E 由于其高度模块化的结构使得它能完成很多的功能,同时它还鼓励工
程人员在标准的计算程序不能满足要求时可以引入自己的子程序来解决特定的
问题。但 PSS/E 并不是专门用来解决一些特殊的问题的。相反,它是一个非常优
化的数据结构与一系列完善的计算工具的结合体。用户可以交互地直接利用这些
计算工具。按照一定的顺序将这些工具组合起来,工程人员可以处理围绕“潮流
和稳定”这个主题变化的一系列问题。
PSS/E 设计的前提是工程人员能通过计算工具对自己的应用程序保持最直接
的控制从而来获得最大的好处。因此,PSS/E 的交互式结构使得用户可以在继续
下一步计算之前可以先检查这一步的计算结果。这可以帮助工程人员理解这些工
具的工程能力而不必熟练掌握这些计算的数学模型。在 PSS/E 中,一些标准算例
的执行,例如潮流计算和基本暂态分析等,都不需要专业的编程水平。然而,一
个能将对问题的描述转换成 FORTRAN 语言的工程人员将会发现,他可以在 PSS/E
中为任何系统建立必要的设备模型和输入数据并计算系统的动态功能。
PSS/E 在计算节点、分支、发电机和其他系统元件方面的标准最大计算能力
在所有的计算模块当中都是一样的,如表 i.1 所示。
PSS/E 和它的辅助程序都有一套手册。你的安装可能没有包括下面这些文档,
这主要由你的 PSS/E 版本是否有这个选项决定的。
《PSS/E 程序操作手册》是一个关于 PSS/E 操作程序的指南。这些操作程序
在支持 PSS/E 的各种各样的机器上都是一样的。
《PSS/E 程序应用指南》讨论了如何在工程上用 PSS/E 考虑描述问题及结果。
这两本手册从不同的角度来说明了 PSS/E 的使用,它们是互为补充的。用户应该
要熟悉它们。
对于那些机器比较特殊的用户使用,例如 PSS/E 中 PTI 公司提供一些用户程
序的安装指南和使用文档,它们都包含在那些基于各种不同主机的使用手册上
(例如《PSS/E 在 VAX/ALPHA 开放 VMS 系统上的使用手册》)。
《打印和画图指南》这本手册主要介绍了在 PSS/E 和支持 PSS/E 的主机的画
图和制表外设之间的交互界面。它既包括了程序的使用说明,也包括了为 PSS/E
安装所必要的系统相关指南。
三本《用户参考手册》总结了三个 PSS/E 中的功能 GRPG,PSAS,和 PSEB 中
1
的一些命令。
《PSSPLT 程序操作手册》介绍了仿真通道输出文件过程程序的使用。
《IPLAN 手册》介绍了 PTI 公司的 IPLAN 编程语言及其编译器。编译好的 IPLAN
程序可以被 PSS/E 的 EXEC 功能执行。
《RECAP 程序操作手册》介绍了 PTI 公司的 RECAP(Relay Coordination
Application Package)的使用。RECAP 可以接收 PSS/E 的 RELA 功能计算出来的
结果数据。
《PSS/OPF 使用手册》介绍了 PTI 公司的最优潮流程序。
《用于转换 WSCC 格式和 PSS/E 格式的程序》介绍了一些辅助程序 WSCFOR,
WSCDAT,WSDYRE 以及 PSS/E 的功能 RWWS。这些辅助程序可以在西部系统协调理
事会(WSCC)中的潮流和稳定数据格式和 PSS/E 的输入数据格式之间进行转换。
《输电线典型程序(TMLC)和 B—MATRIX 程序的使用手册》介绍了两个 PSS/E
可以使用的程序。
《获取 PSS/E 算例数据子程序编程手册》介绍了一个编程界面。用户可以在
此界面编制 FORTRAN 程序从 PSS/E 的算例中直接读取数据。
《设备单独画图编程手册》介绍了一个 PTI 公司的对设备单独画图的软件包
的编程界面。这就使得用户可以编制自己的画图程序。
本手册的第一章到第三章主要介绍了 PSS/E 及其相关的主机操作系统的界
面。第四章到第六章详细介绍了每一个 PSS/E 的功能的使用说明。第七章介绍了
有关为动态仿真建立系统模型的步骤。第八章介绍了几个更为常见的 PSS/E 输入
数据文件的例子。第九章介绍了用户有哪些可写的动态模型的要求。第十章介绍
了几个并不属于 PSS/E 的辅助程序。附录 1 和 2 对每一个 PSS/E 的功能做了简短
的介绍;附录 1 按照字母顺序将这些功能排了序,附录 2 则将这些功能按功能的
不同重新组合。附录 3 列举了 PSS/E 提供的动态仿真模型,附录 5 到附录 8 则包
含了这些模型的数据。附录 4 讨论了 PSS/E 修改后的相容性问题。在每一个新的
PSS/E 版本出来之后,用户都应该阅读一下附录 4。
在读这本操作手册之前,用户应该对《程序应用指南》有比较熟悉的了解。
这本手册和它的所有参考书以及《程序应用指南》都是对标准的 PSS/E 软件包而
言的。在一些特殊的场合,例如 HP Apollo 和其他机器安装的差别只是由操作系
统以及文件的命名习惯的差别引起的,而不是 PSS/E 的原因。
2
表 i.1
PSS/E 的标准最大容量
1000 条
4000
12000
50000
母线
条母线
条母线
条母线
1000
4000
12000
50000
300
1200
3600
10000
360
1440
4000
12000
网络元件
母线
发电厂
发电机
并联支路
126
500
1500
4000
支路数(包括变压器和另阻抗
2500
10000
24000
100000
线路)
变压器
另阻抗线路
多段线路组
多段线路节
400
1600
4800
20000
50
200
400
1000
100
400
800
1600
250
1000
2000
4000
两端直流线路
20
20
20
20
多端直流线路
5
5
5
5
交换控制区
100
100
100
100
区域交换
区域
`300
300
300
300
999
99
999
999
另序互感组
500
2000
3000
4000
每组最大支路数
78
156
252
300
动态仿真元件
3
同步电机
不变参数
代数变量
状态变量
整数参数
输出通道
单线图元件
母线
支路
360
1440
4000
12000
12500
40000
80000
200000
7500
16000
32000
80000
5000
20000
40000
100000
10000
20000
40000
50000
750
3000
8000
24000
500
1000
1000
1000
1000
2000
2000
2000
母线设备元件
1000
2000
2000
2000
文本线
线段
符号
350
700
700
700
100
100
600
600
250
500
600
600
第一章 PSS/E 简介
1.1 PSS/E 功能描述
PSS/E 是一个能处理下列电力系统分析计算的计算机程序软件包:
潮流计算
平衡或非平衡故障分析
网络等值
动态仿真
PSS/E 的结构是围绕一个精心设计的数据文件系统,我们叫做“工作文件”,
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而设计的。这些工作文件是按照能优化一些重要的电力系统仿真函数(例如网络
求解和设备动态模型等)的计算这个标准而建立的。这些工作文件占据着主要的
磁盘空间,它们都是由一个叫做“功能(ACTIVITIES)”的完整的功能程序模块
来操作的。每一个功能执行各自的计算、输入、输出或数据操作功能,这些功能
在电力系统中的潮流计算、短路电流计算、系统等值或动态仿真等分析计算中都
是必需的。
通过启动两个主要的程序模块中的任意一个就可以进入 PSS/E 了。这个主要
的模块会立即要求用户选择一个功能,被选中的功能将会被立即执行去完成它对
工作文件的一些操作。一般的,功能会一直执行下去除非出现下列情况:
它的任务已经完全完成了。
它在执行的过程中出现了错误。
用户直接终止了它的执行。
上面的每一种情况都会将控制权返回给主模块,同时工作文件将会反映这个
功能执行过程的结果。接着,主模块会要求用户再选择一个功能。任意一个功能
可以在任意一个时间被选择,但是用户必须根据最近所执行的功能情况和目前工
作文件的状况来决定应该选择执行哪一个功能。
作为对工作文件的补充,用户可以自己建立一个反映执行流程的“算例”和
动态仿真“快照”的库。这些和工作文件结合在一起组成了工作数据库。PSS/E
的用户可以很快地熟悉操作这些数据库中的元素,从而能有效地管理和进行自己
的电力系统分析研究。
1.2 PSS/E 的操作
PSS/E 的使用需要在主机上进行各种各样的操作。包括:
建立和填写 PSS/E 需要的输入文件。
编译和连接子程序 CONEC 和 CONET 进入 PSS/E 的主程序。
运行 PSS/E 程序。
运行辅助程序。
前两个操作需要使用命令行和主机上操作系统的一些功能程序。PSS/E 的用
户没有必要是主机操作系统专家,但是如果能大概了解一些有关基本的终端键盘
和文本编辑器的使用也将会很有好处的。
PSS/E 的用户只需要很少的一点操作系统知识就可以完成 PSS/E 中的大部分
功能。他没必要对复杂的计算机命令非常熟悉从而可以把主要精力放在解决手头
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的工程问题。高级的 PSS/E 的用户需要了解一些关于文本编辑器的知识和一部分
键盘命令。更高级的用户将会发现他们这种熟悉各种各样的磁盘文件和磁带实用
程序对他们很有优势;同时,对主机的文件系统有个基本的了解也是很有帮助的。
本手册的目的就是介绍执行上面所说操作的具体步骤。这本手册还介绍了为
PSS/E 提供输入数据的格式,并且详细介绍了 PSS/E 中每一个功能的操作过程以
及帮助用户解释 PSS/E 的输出数据。
第二章 文件系统
用 PSS/E 来进行电力系统计算需要大量的不同类型的数据。因此,PSS/E 的
用户必须要对主机的文件结构有一定的熟悉。这章的目的就是用足够仔细的篇幅
来说明 PSS/E 的程序同文件系统之间的关系,从而使工程人员能有效地利用
PSS/E 来进行研究而不必使自己陷入文件细节的泥潭中去。
2.1 目录和文件
要运行 PSS/E(或其他应用程序),用户必须要熟悉“用户文件目录”(UFD)。
一个用户文件目录可以看作是属于某个用户的一些文件的集合列表。一个目录可
以包括没有限制的文件数目和子目录数目(因此目录也可以被认为是子目录).
一个用户要建立多个属于自己的目录是完全允许的。例如,用户可以建立一
个目录来运行 PSS/E(作为工作目录),同时他也可以建立另一个目录来存放基
本潮流信息和动态数据文件。
用户能在线使用的数据的容量的大小决定于他本机上的一些特性。这个特性
又决定于访问这个系统的用户的数目、在线磁盘的大小和数目以及离线的存储容
量。
理想的说来,建立和分配目录这个工作应该是这个组织内一或两个人的责
任。这个任务的自然候选人同时也应该是“系统管理员”的角色。
PSS/E 要求某些文件必须放在 PSS/E 运行的目录下。运行 PSS/E(参见 1.1
和 2.2)以及为动态仿真而进行 PSS/E 连接(参见 3.9 和 7)所必须的工作文件
就属于这类文件。另外,包含有 PSS/E 的输入、输出文件以及 PSS/E 产生的算例
和快照文件通常也都是存放在这个目录下的(参见 2.4.2)。
在大部分装有 PSS/E 的系统上,如果用户没有给一个文件名加扩展名或后缀
名,那么 PSS/E 会在此文件后自动的加上缺省的扩展名。扩展名中三个字符的组
合主要由此文件被存取的类型以及主机系统的命名习惯决定。
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PSS/E 有很多种存取文件的方式。如果一个要被打开的文件在用户的当前目
录下找不到时,PSS/E 将会按照其定义的目录搜索顺序进行搜索。首先,PSS/E
会搜索用户的“根目录”,如果还找不到这个文件,它再继续搜索 PSS/E 主目录
下合适的子目录。在本手册的剩余部分将会陆续介绍 PSS/E 的这种“目录搜索顺
序”。
关于文件命名习惯、目录搜索顺序以及一些可能对你主机适用的术语,在一
些介绍如何在不同的主机上使用 PSS/E 的手册上有更深入的讨论(例如《PSS/E
在 PC 上 FOR WINDOWS》)。
2.2 PSS/E 的工作文件
每一个 PSS/E 功能的运行都依赖于一个或多个工作文件。工作文件是 PSS/E
软件包的一个集成体。用户没有必要知道这些文件的具体用处,但必须认识到自
己在使用 PSS/E 的时候就是在对这些工作文件进行处理。工作文件的名字和一般
功能如下所示:
LFWORK
包含一个完整的潮流数据集。这个文件中的一个有效的潮流数据
集被认为是一个算例(Working Case)。
FMWORK 被所有的功能包括因子分解后的导纳矩阵使用。
DSWORK 被动态仿真功能使用。
SCWORK 被非平衡的故障分析功能使用。
在大部分系统中,LFWORK 工作文件的后缀名为 SGF,其他工作文件的后缀名
都为 RWF。
在本手册当中,LFWORK 工作文件的内容被认为是算例。算例是唯一存放在文
件 LFWORK 中的数据;它可以被潮流计算功能进行修改,并且即使它的电压也许
不能代表基尔霍夫定律的一个解,它也是一个有效的算例。
FMWORK、DSWORK、SCWORK 这些工作文件被许多 PSS/E 功能当作“擦边文件”
来使用。它们的内容会随着最近功能执行的顺序和内容的改变而改变。PSS/E 的
用户没必要对这些文件的详细内容有所了解,他们只要关注每个功能执行的前提
就可以了。
在 PSS/E 能运行一个电力系统模型前,工作文件必须已经建立在用户的目录
下。潮流工作文件 LFWORK 必须在 PSS/E 对它进行第一次执行前进行格式化;其
他的工作文件也必须建立头文件信息。在初始化时,PSS/E 会检查用户的目录下
是否有潮流工作文件的存在。如果没有找到或者文件的格式不对,PSS/E 将会创
建合适的文件格式或者终止执行(例如用户初始化 PSS/E,却放到了其他的目录
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下);同时它也会对其他的工作文件建立合适的头文件信息(参见 3.3.3)。
当描述电力系统的数据越来越大时,潮流工作文件就有扩展的必要了。PSS/E
允许每一个用户的潮流工作文件可以占用能容纳最大的电力系统模型的磁盘空
间。
一旦工作文件建立好了,用户没有必要去关心它们,除了要注意以下几点:
1) 工作文件的名字 LFWORK、FMWORK、SCWORK 和 DSWORK 不能被用作其他任
何用途。
2) 工作文件必须放在 PSS/E 运行的目录下。
3) 在给定目录下,在一个时间内只能有一个用户可以运行 PSS/E。多用户
同时运行 PSS/E 是可以的,只要每一个用户都属于不同的目录。
2.3 文件的类别
PSS/E 的用户必须要了解 PSS/E 所用的文件的分类。PSS/E 完全利用了主机
上文件管理器的优势。这就使得用户可以在任何时候运行 PSS/E 而不必在它运行
前去选择文件。因此,用户在用 PSS/E 交互地解决问题时对文件的使用就有很强
的灵活性。用户既以在任何时候对存在的任何一个文件进行读写操作也可以在任
何时候创建自己需要的新文件。能很好的做到这一点的前提是用户必须要对
PSS/E 的不同的文件分类有比较好的了解(注意:这里的文件分类指的是 PSS/E
的文件分类而不是计算机上的文件管理系统的文件分类)。
PSS/E 所用的文件的分类如表 2.3.1 所示。除了 PSS/E 的工作文件和 PSS/E
的选项文件,用户可以给任何文件赋任何名字。只要主机操作系统支持,PSS/E
能处理最多 64 个字节长度的文件名称。无论在计算机的文件管理系统还是在
PSS/E 中,文件都是由它的名称标识的。下面的部分将会仔细的讨论文件的分类。
文件类别
创建者
类型
可存取者
输入数据文件
用户通过文本编
源文件
PSS/E 和用户
辑器或其他工具产生
保存的算例和快
PSS/E
二进制
PSS/E
照文件
输出列表文件
通道输出文件
PSS/E
PSS/E
源文件
二进制
用户
PSSPLT
反应文件
用户通过文本编
源文件
PSS/E 和用户
辑 器 或 执 行 功 能
EHCO、PSEB 和 PSAS 产
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