reactivepower第31卷第4期辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
2012年8月V ol.31No.4Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ）Aug.2012
收稿日期：5基金项目：国家自然科学基金资助项目（56）
作者简介：张秀凤（65），内蒙古赤峰人，高级讲师，主要从事电气自动化方面的研究工作本文编校：张凡
文章编号：1008-0562(2012)04-0564-04
基于
PSASP 的同煤电网最优潮流分析
张秀凤
（抚顺市技师学院，辽宁抚顺113123）
摘要：以大同煤矿电网经过多年的改造与扩建，虽已经形成了一个完整的供电系统，但很多变电站的变压器为
国家73标准和86标准变压器，导致大同煤矿供电系统网损过高，为了降低大同煤矿电网损耗，使整个大同煤矿供电网在经济、合理的状态中运行，节约电能、降低电力成本、提高企业经济效益，利用PSASP 电力系统综合仿真程序对大同煤矿电网进行潮流分析和网损分析，获得了大同煤矿电网的改造方案.通过最优潮流建模，使用PSASP 建立最优潮流作业，以网损最小的目标函数进行最优潮流计算，获得最优潮流计算结果，结果表明：大同煤矿电网总有功损耗减小了3.52%，总无功损耗减小了3.48%.
关键词：电网；潮流分析；供电系统；变压器；电网损耗；最优潮流；改造；控制变量中图分类号：TM 743
文献标志码：A
Optimal power flow analysis on Datong coal mine grid based on PSASP
ZH ANG Xiufeng
(Fushun Technica l College,Fushun 113123,China)
Abstra ct:After renovation and expansion for many years,Datong coal mine power grid has become a complete
power supply system.However,the wide application of the 73and 86national standard transformers results in heave power loss in the Datong coal mine power supply system.This paper uses a PSASP power system simulation program to analyze the tidal current and grid loss in Datong coal mine grid,and obtains an improved plan,which could make the whole power grid operate in an economic and rational state to save energy ,reduce electricity cost and improve the economic efficiency.At the same time,through rebuilding optimal power flow model,this paper establishes an optimal power flow operation using PSASP .Subsequently,using a minimum loss as objective function,an optimal power flow is obtained.The study conclusion shows that the power loss of substation reduces 3.52%and the total reactive power loss decreases 3.48%.
Key words:power grid;tidal current analysis;power supply system;transformer;grid loss;optimal power flow;transformation;control variable
0引言
最优潮流[1-4](Optimal Power Flow OPF)是电力系统中的一种最优化潮流计算方法，是一种保证电力系统安全经济运行的技术.最优潮流把电网的质量控制、经济调度、安全运行协调起来，在电力系统的运行和与规划中有重要意义.大同煤矿电力网经过多年的改造与扩建，已形成了一个完整的供电系统，但很多
变电站的变压器为国家73标准和86标准变压器，导致大同煤矿供电系统网损过高，一些母线电压越限，严重影响了煤矿安全供电.为了提升大同煤矿电网系统的供电能力，文献[5]利用
PSASP 对大同煤矿电网进行了潮流分析和网损分析，得到了改造方案.在文献[5]分析的基础上，利用PSASP 电力系统综合分析程序对大同煤矿电网改造方案进行了最优潮流计算，利用自动无功补偿及有载调压变压器分接头的自动调整[6]进一步降低了大同煤矿电网的网损.
1大同煤矿电网潮流分析
大同煤矿电网地理接线图（如图1），根据大同
煤矿的接线图将大同煤矿电网划分为2个区域和6个分区.在PSASP 电力系统分析[6]综合程序中建立
2012-0-12
00700719-.
第4期张秀凤：基于PSASP的同煤电网最优潮流分析565
大同煤矿电网数学模型.潮流结果分析表明：部分变
电所母线电压越限，其中，乔村、窑子坡10kV段
和四老沟、四台沟、集运6kV段在峰值负荷情况
下电压低于下限，双井沟10kV段在峰值和谷值负
荷情况下电压同时低于下限；而纸房头、马脊梁、
乔村、南羊路、四老沟、燕子山、同家梁、挖金湾、
集运、苦水湾、万家嘴35kV段和岩岭、马脊梁、
南羊路、挖金湾、前窑6kV段及同家梁、双井沟
10kV段在谷值负荷情况下电压高于上限，碾子沟、
辛村、苦水湾、纸房头6kV段在峰值和谷值负荷
情况下电压同时高于上限.由于万家嘴、罗家新窑、
杨树湾、双井沟和乔村变电站功率因数较低，所以
要进行补偿，其补偿容量按功率因数达到0.95进行
计算，补偿后的容量如表1.对各变电站进行无功补
偿，同时反复调整变压器分接头，利用PSASP进
行多次潮流分析计算，使各变电站母线不再越限，
此时大同煤矿电网在峰值负荷时全网有功损耗减
小11.31%，无功损耗减小7.84%；在谷值负荷时
全网有功损耗减小21.9%，无功损耗减小13
%.
图1同煤电网地理接线
Fig.1geography wiring of Datong Coal Mine Grid
2大同煤矿电网网损分析
根据大同煤矿电网各变电站典型日24h的负
荷水平以及电抗器和电容器投切情况[7]，充分考虑
有载调压变压器的档位设置[6]、开关刀闸的运行状
态以及各条支路投切等条件在PSASP中定义网损
分析作业并进行网损分析，经PSASP计算后，得
到变压器代表日损耗表和线路代表日损耗表.从变
压器代表日损耗表可见，需要更新换代变压器的有
功总损率[9]都很高，由此建议对国家73标准和86
标准变压器进行改造，所提出改造变压器的型号如
表2.
从代表日线路损耗表可见，从矿务局“T”接处
送往煤峪口的局煤线输电线路输送功率并不是很
大，但其线路损耗率却较高.当时架设局煤输电线路
的主要目的是为了缓解四老沟变电站的供电压力，
但由于四老沟变电站所带负荷的进一步增大，目前
导致局煤线网损增加.为了进一步缓解四老沟变电
站的供电压力，结合文献[5]对大同煤矿电网进行了
如下构建:（1）在西万庄变电站和机厂变电站之间
增加一回线路—万机2#线；（2）在矿务局变电站
和煤峪口变电站之间“T”接增加一回线路—煤局2#
线.在使用改造后型号变压器参数和上述（1）与（2）
考虑的情况下重新利用PSASP建模并进行潮流计
算，计算结果表明整个大同煤矿电网的有功损耗降
低3.07%，进一步在四老沟与盘道变电站之间增加
一回四盘2#线路，再重新利用PSASP建模并进行
潮流计算，计算结果表明整个大同煤矿电网的有功
损耗又降低了0.94%.
表1无功补偿情况
Tab.1Reactive compensation situation
补偿母线名称
补偿容量
/Mvar
说明
罗家新窑6kV一段0.899为自动无功补偿
双井沟10kV一段0.328有自动无功补偿装置未投入
万家嘴6kV一段  2.006变电站原有电容器组未投入
杨树湾6kV二段  1.179变电站原有电容器组未投入
杨树湾6kV一段  1.179变电站原有电容器组未投入
乔村10kV一段  1.243有自动无功补偿装置未投入
3大同煤矿电网最优潮流分析
3.1最优潮流计算数学模型
在数学上，电力系统最优潮流计算为带有约束
的非线性规划问题.最优潮流计算数学模型如下：
max
min
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
min
X
H
X
H
X
H
X
G
X
f
（1）
式中,)
(X
f为目标函数；
T
12
(,,,)
m
G G G G G为节点平衡方程式；
T
12
(,,,)
m
H H H H H为变压器变比、节点电压
和功率等；T
12
(,,,)
n
X x x x为待求的可调变压
器变比和节点电压.
电力系统最优潮流[1-4]是调整相应的控制变量，
并且要求满足各种控制变量、各种状态变量以及对
应变量函数的物理和运行限制，使所要求解的目标
函数为最优.在电力系统分析综合程序PSASP中，
电力系统最优潮流的主要功能是在满足电力系统
辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第31卷
566
各节点正常的功率平衡及各种安全约束的条件下，求以网损、煤耗或发电费用、无功补偿[7]、经济效益为目标函数最优的潮流分配.3.2
大同煤矿电网最优潮流计算
以大同煤矿电网的网损最小为目标函数进行分析，其负荷数据使用峰值负荷进行计算[8]，网损最优化后的分析计算结果与前述1、2中变压器改造后和电网运行方式[10]变化后结果进行比较，比较
结果如表3.可见，优化前大同煤矿电网总有功损耗为6.82Mw 、总无功损耗为32.93Mvar ；而优化后大同煤矿电网总有功损耗为6.57MW 、总无功损耗为31.09Mvar ；计算结果表明使用PSASP 进行最优潮流分析后，大同煤矿电网总有功损耗减小了3.52%，总无功损耗减小了3.48%.通过最优潮流计算可见，利用自动无功补偿及有载调压变压器分接头的自动调整[6]可以进一步使同煤电网的网损降低.
表2需要改造的高损耗变压器
Tab.2The high-loss transformers need modification
名称目前运行变压器标准及型号提出改造的变压器型号
榆涧变电站3
.6/%5.22356300
SL 3.6/%5.2235630011SZ 纸房头变电站3
.
6/%5354000SL 3.6/%5.2235400011SZ 王村变电站3.6/%5.223510000SFL 辛村变电站3.6/%5.223510000SFL 3
.6/%5.223510000
11SZ 晋华宫变电站3.6/%5.223516000SFL 3.6/%5.223515000SFL 南羊路变电站3.6/%5.223516000SFL 3
.6/%5.22351600011SZ 碾子沟变电站3.6/%5.223510000SFL 万家嘴变电站3.6/%5.223510000SF 3
.6/%5.22351000011SZ 集运变电站3
.6/%5356300SL 3.6/%5.2235630011SZ 国家73标准
3.6/%5.2235125001SF 煤峪口变电站3.6/%5.223512500SJ 3.6/%5.22351250011SZ 挖金湾变电站国家64标准3.6/%5.223510000SJL 3.6/%5.22351000011SZ 四台沟变电站3.6/%5.2235160007SFL 3
.6/%5.223516000
11SZ 3.6/%5.2235200007SF 机厂变电站3.6/%5.2235160007SFZ 岩岭变电站3.6/%5.2235200007SF 3.
6/%5.22352000011SZ 姜家湾变电站3.6/%5.2235160007SF 3.6/%5.22351600011SZ 马脊梁变电站3.6/%5.2235100007SF 3.6/%5.22351000011SZ 杨树湾变电站
国家86标准3
.6/%53531507S 3
.6/%5.2235400011SZ 表3最优潮流计算结果对比
Tab.3comparison of optimal power flow calculation results
优化前结果
优化后结果
厂站总有功负荷
/MW 总无功负荷/Mvar 总有功损耗
/MW 总无功损耗/Mvar
总有功损耗/MW 总无功损耗/Mvar 郭家坡7.6  1.080.080.480.070.47机厂11.16  3.260.290.70.280.71集运站  3.84  2.780.040.390.060.39姜家湾16.8  2.40.080.920.080.94晋华宫15.48  2.20.03  1.50.040.83苦水湾  4.2  1.050.040.240.040.24矿务局22.8  4.640.36  1.320.36  1.34罗家新窑  4.9  2.510.050.410.040.4马脊梁6  1.750.080.340.110.34煤峪口9.9  2.480.060.720.060.72南羊路8.88  1.80.110.640.110.64碾子沟9  4.10.150.970.150.97盘道16.8  3.410.42  1.160.39  1.16前窑  2.880.840.020.170.020.17乔村8.4  4.30.40.520.40.48三井000.1800.190上碗沟  1.440.420.030.130.020.13双井沟  1.840.920.030.180.040.18四老沟14.4  2.050.998.910.837.35四台沟10.8  4.920.290.920.290.91塔山
35
3
1.  1.92
0.080.80.080.82
第4期张秀凤：基于PSASP的同煤电网最优潮流分析567
同家梁148.310.160.950.160.96挖金湾  2.40.610.030.360.030.36万家嘴  3.3  3.090.050.160.050.16王
村6  1.220.060.50.060.5西万庄000.2900.290
辛村7.2  2.840.110.650.10.66新高山000000
新区13.5  1.920.280.930.270.93忻州窑8.4  1.20.210.480.20.49岩岭9.74  1.640.370.580.330.58燕子山16.92  6.40.65  4.950.62  5.34杨家窑000.400.40杨树湾  4.08  3.70.040.30.050.3窑子坡14.8  3.050.09  1.120.09  1.12榆涧  3.96  1.440.050.330.040.33云岗000.1400.150纸房头  1.80.590.030.170.030.17总计296.7284.84  6.8232.93  6.5731.09
4结论
利用PSASP电力系统综合仿真程序建立了大同煤矿电网单线图，文献[1]进行了潮流分析计算和网损分析计算，得到了大同煤矿电网改造方案.对改造后的方案进行最优潮流计算，分析结果表明，优化前大同煤矿电网总有功损耗为6.82Mw、总无功损耗为32.93Mvar，优化后大同煤矿电网总有功损耗为6.57Mw、总无功损耗为31.09Mvar，有功损耗减小了3.52%，无功损耗减小了3.48%.
参考文献：
[1]徐兴伟，穆钢，王文，等.基于SCADA和WAMS的电网仿真运行方式
[J].电网技术,2006,30(19):97-100.
Xu Xingwei,Mu Gang,Wang Wen,et al.Based on the SCADA and WAMS grid simulat ion operat ion mode[J].Grid T echnology, 2006,30(19):97-100.
[2]徐英，邵玉槐，薛永强，等.基于PSASP的电力系统稳定性仿真分析[J].
太原理工大学学报,2007,38(3):247-249.
Xu Ying,Shao Y uhuai,Xue Yi ngqiang,based on PSASP i n power system stabi lity simulation analysi s[J].Journal of Taiyuan University of Technology,2007,38(3):247-249.
[3]王晓蔚，范辉，侯双林，等.电网数字仿真实验室在线数据接口的开发
[J].电工技术,2008(12):10-11.
Wang Xiaowei,Fan Hui,Hou Shanglin,et al.Power system digital simulation laboratory online data interface development[J].
Electrical Engineering T echnolog y,2008(12):10-11.
[4]张建华，张国华，杨京燕.基于PSASP的廊坊电网静态电压稳定性分
析[J].电力系统保护与控制,2009,37(5):65-69.
Zhang Jianhua,Zhang Guohua,Yang Jingyan.PSASP based on static voltage st ability analys i s of Langfang power grid[J].Power System Protection and Control.2009,37(5):65-69.
[5]王琦，李洪珠.基于PSASP的同煤电网网损分析[J].江西煤炭科技,
2011(3):16-19
W ang Qi,Li Hongzhu,PSASP bas ed coal network loss analysis[J] Jiangxi coal science and technology.2011(3):16-19.
[6]尚文忠.煤矿供电[M].中国劳动社会保障出版社,2008.
Shang Wenzhong,Coal mine power supplyChina[M].labour and Social Security Publishing House,2008.
[7]闻桂成，李湘君.变压器无功补偿问题探讨[J].电气技术,2009,10:
25-28.
Wen Guicheng,LiXiangjun[J]..Study on react ive power compensation for transformersElect rical Technology,2009,10(10):25-28.
[8]叶凯.电网电能损耗成因分析及降损措施之探讨[J].制造业自动
化,2011,(6):30-32.
Y e Kai,Power l oss analys is los s reducti on measures di scus s[J]
Manufacturing Automation.2011,(6):30-32.
[9]马玉秋，张业辉，耿久红，降低变压器空载损耗的新方法[J]变压
器,2007,(5)45-48.
Ma Yuxiu,Zhang Yehui,Gen Jiuhong,A new method to reduce no-load
loss of transformer,Transformer,2007,(5):45-48.
[10]赵海青，福建电网稳定性变化趋势分析[J].电力与电工,2010(1):
43-45.
Zhao Haiqi ng.Fu jian analysis of changing trend of power grid stability[J].Elect ric Power and Elect rical Engineering,2010(1):43-45.

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。