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OpenDSS材料.docx

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：5.20M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    OpenDSS简介：
    1OpenDSS概述
    1.1 OpenDSS的内部求解机制
    1.2 求解模式mode
    2 Opendss应用软件的project构成
    2.1 project中主要元件组成介绍：
    PD传输元件
    Line（各种类型的线路和电缆）：
    Transformer（多相多绕组变压器）：
    Capacitor（串联与并联电容器；滤波器）：
    PC(power convertion)元件
    Load（负荷的定义）：
    Generator（发电元件的定义）：
    光伏：PV（with panel and inverter）
    Storage：（Generic Storage element models）
    General元件(主要介绍LineCode、LoadShape)
    LineCode：
    LoadShape：
    GrowthShape：
    Spectrum：
    TCC_Curve：
    Tshape：
    Control元件
    Capcontrol
    Regcontrol(电压调节器元件)
    Fuse(控制开关，模拟fuse TCC曲线)
    REcloser(控制开关，模拟recloser曲线)
    Relay (控制开关，模拟 多种Relay 动作情况)
    SWTCONTROL：
    VVCONTROL
    STORAGECONTROLLER：
    测量元件
    Meter 元件
    Monitor object ：
    SENSOR：(simple monitor used for 状态评估)
    其他
    Fault
    Plot
    Key Properties
    2COM与外部程序的接口应用
    文献阅读报告
    OpenDSS 简介： 1 OpenDSS 概述 本软件是一种开源的的电力系统配电网仿真计算软件，基本支持所有的频域 分析（相域 phasor domain）(包含存在谐波潮流分析)，可以处理网状系统或者辐 射状系统，以及不对称、多相的配电网中。 是基于一种简单基础的利用节点导纳矩阵的迭代求解方法，不像 Spice， EMTP 和 EMTDC 是基 于时域 的微分 代数 方程的 求解； 具体的 求解程 序 在 Solution.pas 中有所体现： 网址：http://svn.code.sf.net/p/electricdss/code/trunk/Source/Common/ 1.1 OpenDSS 的内部求解机制 当提到一种配电网系统分析工具，首先想到的是潮流的求解器；目前很多配 电网潮流求解器主要是针对辐射型电路，而且用的较多的求解方式是前推回代 法，该方法在辐射型网络以及弱环形结构中能够运行良好。 而 Opendss 相比之下有些与众不同，它是由一款解决谐波潮流分析工具演变 而来的，它可以计算大型、任意网状、多相的网络结构体系。因此，电路建模与 求解方法有些类似于谐波潮流分析与电磁暂态分析，区别于典型的配电网潮流计 算程序。 程序利用导纳矩阵 Y 建立系统模型。 以两相耦合系统为例说明导纳矩阵的形成过程：
    因此上图中的注入电流和端电压的表达式可以表示如下： 因此对于任意复杂度的线路、电抗器、电容器和变压器模型都可以用该形式 进行表达，然后将所有的电路元件 Y 矩阵形成系统节点导纳 Y 矩阵进行求解。 每个元件的 Y 矩阵导入到系统 Y 矩阵中。
    ALL Elements ALL Elements Yprim 1 Yprim 1 Yprim 2 Yprim 2 Yprim 3 Yprim 3 Yprim n Yprim n PC Elements PC Elements I1 I1 I2 I2 Im Im Iinj Iinj = = Y Y V V Node Node Voltages Voltages Iteration Loop Iteration Loop 默认的循环求解方式 等式左边的电流量是负荷、发电机等部件（PC element）的等效补偿电流； 潮流求解的流程如上图所示，基于一种“fixed-point iteration”的方式，大部分的 配网潮流求解可以解决；对于一些特定的电路模型，为了得到良好的收敛特性： 1） 节点电压量的初始化：先进性一次初始的求解，不考虑发电机、负荷的 注入电流（除了电流源、电压源），结果作为之后的迭代运算的起始点。 2） 为了防止收敛失败，当电压偏差超过预定值时，PC 模型转变为线性模型。 “fixed-point iteration”求解方法是默认的求解方法，在针对传统的辐射型配 电网中，具有类似于前推回代法的迭代速度与收敛性；而且在针对环网结构时性 能优于弱环网求解方法，适用于特殊变压器连接方式的求解，因此具有很大的优 势。 除了上面介绍的方法外，还有一种“Newton”方法，鲁棒性比“fixed-point iteration”更强一些，但是求解时间更长，在进行配电网求解中应用不多。原理 介绍如下： 模拟三相电流注入方法—TCIM 求解非线性方程，在每个母线节点 k 处的注 入电流： I s k     s S k s V k *        p t st t Y V kk k    t st Y V ki i t i   i k  k  p
    TCIM 方法将上式改写为实部与虚部，进行线性化处理： 主要特性介绍如下： 1） 时序潮流仿真，包括分布式电源的加入（可再生能源、储能装置、电动 汽车等等）； 2） 支持代码的扩充更新完成所需要的功能（开源）；
    4） Dynamics 模式支持扰动的仿真分析，用户可以利用 DLL 进行详细模型 的编写，该功能最初被用来研究 DG 在转变为孤岛状态下的动态仿真。 5） 可以模拟 n 相的任意线路结构，不仅是 3 相或者 1 相； 6） 可以模拟 n 相，m 个绕组的变压器；因此可以模拟不寻常的变压器结构 7） 控制器模型与电路元件分开建立，因此可以用来检验控制算法的实现情 况。 8） 存在 energy meter 和 monitor 等测量单元，可以监视系统仿真运行过程中 的参数变化情况，便于分析比较不同策略的应用情况； 9） 谐波潮流计算是其最基本的功能，元件存在默认的频谱值，利用“Solve Mode=Harmonics”运行 3） 可以利用 exe 程序本身进行脚本文件程序的编写或者通过其他程序利用 COM 接口交互使用； 10） 该程序可以求解环网结构以及典型的放射性结构，用同样的方式进行 求解； 11）程序是基于面向对象的结构设计的，可以方便的进行 PC 模型以及控制 方式的添加，不会影响程序的其他部分； 12） A Load has a Bus；运行许多不同类型的负荷添加在同一母线上，每个 拥有自己的 loadshape,growthshape，和电压变化特性，可以进行较复杂 配电网络的分析。 13） 目前除了各种类型的潮流计算外，还被应用在以下的方面：  中性点对地电压的偏移(Neutral-to-earth (stray) voltage simulations)  不平衡负荷下的损耗评估(Loss evaluations due to unbalanced loading.)  在原配电网中加入DG后的影响(Development of DG models for the IEEE Radial TestFeeders.)  高次谐波与简谐波的干扰影响(High-frequency harmonic and interharmonic interference.)  变压器频率响应分析（Transformer frequency response analysis.）  分布式自动控制算法评估（Distribution automation control algorithm assessment.）  风力发电厂collector模拟（Wind farm collector simulation.）？？  风力发电对当地的传输线路影响；  风力发电和其他DG对可投切电容器与电压调节器的影响；  DG互联情况下过电流保护的仿真(Overcurrent protection of DG interconnections)  Participating in the first CIM Common Distribution Power System Model (CDPSM) interoperability tests 1.2 求解模式 mode • Snapshot (static) Power Flow • Direct (non-iterative) • Daily mode (default: 24 1-hr increments) • Yearly mode (default 8760 1-hr increments) • Duty cycle (1 to 5s increments) • Dynamics (electromechanical transients) • Fault study
    • Monte carlo fault study • Harmonic • LD1 • LD2 • M1 • M2 • M3 1、Snapshot (static) Power Flow： 默认的求解方式为 Snapshot Mode，每 solve 一次执行一次，是迭代潮流求解 方式。 2、Direct (non-iterative) 执行非迭代的求解，负荷和发电机单元利用恒阻抗代替。 3、Daily mode (default: 24 1-hr increments)日潮流计算 步长 stepsize=1.0h；Controlmode=static；Number=24；利用相应的日负荷曲 线进行负荷功率的修正； 4、Yearly mode (default 8760 1-hr increments)年潮流计算 步长 Stepsize = 1.0 h；Controlmode = static；Number = 8760；利用相应的念 负荷曲线进行负荷功率的修正。 1、 Duty cycle (1 to 5s increments) 默认情况下，步长 Stepsize = 1.0 s；Controlmode = time；Number = 100；被用 来进行风机输出或者光伏输出和其他脉冲负荷； 2、 Dynamics (electromechanical transients) 步长 Stepsize = 0.001s；Controlmode = time；Number = 100；机电暂态仿真。 以及发电机状态变化综合分析，时间一般持续几秒钟。 3、 FaultStudy Mode 默认是在动态模型下，“Show Faultstudy”报告，显示故障电流 Solve Solve mode=Faultstudy Show Faultstudy 4、 Harmonic Mode Defaults： Controlmode=OFF Loadmodel=Admittance 利用 Spectrum 对象进行频谱的定义，然后求解。 Solve Solve mode=harmonics 5、 Monte Carlo Fault Study Mode 通过定义一些特殊的故障类型，进行可靠性与电能质量的研究分析。 用户可以任意定义故障。该求解模式每次激活一种类型的故障，并求解一次 with loads modeled as admittances； 一定要注意在需要观察电压幅值下降、故障电流的地方安置 Monitors； 仿真语言的编写对比： 完成同样功能；Snapshot Mode 编程与 Time Mode 编程；
    所有的 Loads,Generators 用 loadshape 定义：每运行一次时间步长自动增加， 而且 Monitor 自动采样，节省了很多代码； LD2 计算模式与LD1 计算模式不同的是，LD1 计算模式是进行一系列的Daily 全天仿真，而 LD2 计算模式只是选择这些天的同一时刻进行潮流计算。这一计 算时刻是由用户设定的。M1 是每次潮流计算中负荷随机变化的计算模式。M2， 这种计算模式下会进行一系列的 Daily 全天仿真，而 M3 计算模式只是选择这些
    天的同一时刻进行潮流计算，每次计算中，负荷的全天水平系数是随机变化的。 （应用范围？我认为 LD1 和 LD2 设置的是全局的一个日负荷系数，进行对 loadshape 的全体矫正） 2 Opendss 应用软件的 project 构成 图 1 opendss.exe 软件的元件组成框架
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