潮流结果写回及初始化

本文档介绍 EMTLab 的潮流结果写回及初始化的详细内容，以及从给定潮流断面直接启动需配置的参数。

功能定义

EMTLab 的潮流结果写回及初始化功能。

功能说明

潮流数据说明

运行潮流计算后，结果页面会展示 Buses 和 Branches 两个潮流数据表格，以下分别对这两个表格的参数进行说明：

潮流数据表格

Buses

Buses 表格中的参数说明如下：

参数名	单位	说明
Bus		母线名，点击母线名可链接到实现标签页的母线元件
Node		节点，为三相交流电压源或同步发电机，点击元件名可链接到实现标签页的具体元件处
$V_m$	p.u.	母线的电压幅值
$V_a$	Deg	母线的电压相角
$P_{gen}$	MW	发电机注入有功功率
$Q_{gen}$	MVar	发电机注入无功功率
$P_{load}$	MW	恒功率负载消耗有功功率
$Q_{load}$	MVar	恒功率负载消耗无功功率
$P_{shunt}$	MW	恒阻抗负载消耗有功功率
$Q_{shunt}$	MVar	恒阻抗负载消耗无功功率
$P_{res}$	MW	母线上的有功功率不平衡量
$Q_{res}$	MVar	母线上的无功功率不平衡量

Buses 表格中的复功率计算公式如下：

$$S_{res} = S_{gen} - S_{load} - S_{shunt} - S_{branch}$$

其中 $S_{branch}$ 表示母线连接支路上的流出复功率。对于计算收敛的潮流解，$P_{res}$，$Q_{res}$ 均为接近 0 的值。

Branches

Branches 表格中的参数说明如下：

参数名	单位	说明
Branch		支路名，点击支路名可链接到实现标签页的具体元件处
From bus		支路的起始母线，点击母线名可链接到实现标签页的母线元件
$P_{ij}$	MW	From bus 流出的有功功率
$Q_{ij}$	MVar	From bus 流出的无功功率
To bus		支路的终止母线，点击母线名可链接到实现标签页的母线元件
$P_{ji}$	MW	To bus 流出的有功功率
$Q_{ji}$	MVar	To bus 流出的无功功率
$P_{loss}$	MW	支路上的有功功率损耗
$Q_{loss}$	MVar	支路上的无功功率损耗

Branches 表格中的复功率计算公式如下：

$$S_{loss} = S_{ij} + S_{ji}$$

潮流断面写回

运行潮流计算后，点击潮流回写数据选项框下的修改项目文件按钮，弹出的确认框中点击应用，将潮流计算得到的结果回写到支持潮流计算的元件参数组中。元件具体写回的数据参数可参考 计算方案配置-元件设置。

潮流回写数据

潮流断面启动

EMTLab 的电磁暂态仿真中电气系统的启动主要包含两种方式：斜坡启动与从潮流断面直接启动，以下分别介绍这两种启动方式。

斜坡启动至任意潮流断面

斜坡启动是系统的电压幅值和相位从 0 线性爬升至初始值。该方法适用于全部元件（包含电机除 from Steady-State 以外的全部启动方式）和全部连接方式。

使用斜坡启动前，需要对同步发电机和三相交流电压源进行参数设置。

同步发电机

对于同步发动机的参数设置，建议选择 Source to Machine 或 Ramping Equivalent Voltage的启动方式。以下是对这两种启动方式的说明：

• 在 Source to Machine 启动过程中，电机为理想电压源。启动至稳态后，通过指定 Source to Machine Signal 将电压源切换至电机。
• 在 Ramping Equivalent Voltage 启动过程中，电机为恒定的导纳矩阵和恒定频率与幅值的交流注入电流源构成，其本质是带有内阻的三相电压源。在 Source to Machine Signal 之前，该电压源使用的导纳矩阵为 EMTP 下电机模型的等效导纳矩阵，电流源为对应的补偿值。启动至稳态后，通过指定 Source to Machine Signal 将电压源切换至电机。

三相交流电压源

三相交流电压源的 Configuration 参数组中，Function Type 需设置为 Cosine。启动时间根据交流系统的频率来确定，通常为 3 个工频周波，比如 50Hz 系统选择 0.06s，60Hz 系统选择0.05s。

从给定潮流断面直接启动

从潮流断面的启动方式则利用潮流断面数据直接从稳态启动。该方法可指定潮流断面，且启动耗时短，效率高。这种启动方式有四个使用前提要求：

稳态潮流初始化前提要求

1. 全部设备元件的端口必须与母线元件直接相连（或通过分线器与母线相连）。
2. 参与潮流计算的系统拓扑和参数应与电磁暂态仿真算例一致，以保证潮流断面可用。
3. 同步发电机、三相交流电压源、母线的启动参数需要与潮流计算结果一致，否则仿真无法达到稳态甚至出现错误。
4. 需要在运行标签页下启用 计算方案 - 电磁暂态方案 - 启动参数 - 预启动流程

使用从给定潮流断面直接启动功能前，需要运行一次潮流计算，并将潮流数据回写，然后对元件进行相应的配置，以下为元件的设置说明：

同步发电机

同步电机的 Initial Condition 参数组中，Startup Type 需选择 from Steady-state。节点电压幅值（p.u.）、节点电压相位（Deg）、注入有功（MW）、注入无功（MVar）这些参数在潮流数据回写后自动填入。

同步发电机初始化设置

需要说明的是，同步发电机的相电压基值(L-G, RMS)与所连母线的线电压基值(L-L, RMS)匹配正确，否则填入的节点电压幅值（p.u.）应换算到同步电机的基值电压下。

三相交流电压源

三相交流电压源的 Configuration 参数组中，Function Type 需设置为 Cosine；Initial Phase [Deg]、和Rated Voltage (L-L, RMS) [kV]在潮流数据回写后自动填入；启动方式 Start-up Type 选择Linear Ramp，Voltage Ramp Up Time [s] 设置为 0。

三相交流电压源启动参数设置

母线

母线的 Configuration 参数组中，交流系统额定频率填入Rated Frequency [Hz]；Ramping Time (s) 一项可留空；Voltage Magnitude [p.u.] 和 Voltage Angle [Deg]在潮流数据回写后自动填入；潮流计算所用的线电压基值填入Bus Voltage (L-L, RMS) [kV]。

母线启动参数设置

提示

建议普通用户采用斜坡启动方式，适用范围广，设置简单。

常见问题

启动参数有什么作用，开启后相关参数如何设置

开启启动参数和预启动流程并进行参数设置，可从给定潮流断面直接启动电磁暂态仿真。具体操作步骤如下：

• 点击运行标签页，选择电磁暂态仿真计算方案，开启是否配置启动参数，在启动参数设置中开启预启动流程。
• 电压爬升时间应根据交流系统的频率来确定，通常为 3 个工频周波，用于启动系统中的非线性元件。典型值：50Hz 系统选择 0.06s，60Hz 系统选择 0.05s。填入更大的爬升时间，启动效果更稳定，但相应耗时变长。
• 最大启动时间应填入大于等于电压爬升时间的数值（典型值与电压爬升时间相等）。最大启动时间即启动过程中单个非线性元件的最长启动时间，该数值越大，启动效果更稳定，但相应耗时变长。

启动参数设置

为什么出现了电磁暂态仿真结果和潮流计算结果不一致

• 如果算例中有含有三相交流电压源，在潮流回写数据后，需要将三相交流电压源的 Configuration 参数组中的Function Type 设置为 Cosine，否则会因为相角问题导致电磁暂态仿真与潮流计算的结果不一致。
• 如果同步电机的 Initial Condition 参数组中，Startup Type 选择了 from Zero-state，那么同步电机的启动完全依靠励磁器、调速器、原动机、电力系统稳定器的控制，并且励磁器的 Vref0 和 调速器的 Cv0 参数需要根据同步机的电压幅值、额定容量和节点注入有功功率换算为标幺值后手动设置。