新编[信息与通信]关于matlab中PSAT最全资料及译文-物超所值

电力系统分析工具作者：弗德里克·米拉诺PSAT1.3.2版本2004年11月2日版权所有©2003,2004弗德里克·米拉诺第一章简介本章对PSAT做了一个简要的介绍，并于其他的电力系统分析工具包做了一个比较。同时对本书全世界的PSAT用户做了一个简要的介绍。1.1总览PSAT是一个用于电力系统分析和控制的MATLAB工具包，PSAT的命令行版本也是与GNUOctavr软件相兼容的。PSAT包括潮流计算，连续潮流，最优潮流，小信号稳定分析和时域仿真。所有的操作都可以同过图形用户界面（GUI）来实现，一个基于simulink的数据库为用户提供了进行网络设计的工具。PSAT核心是潮流计算程序，同样会考虑到状态变量的初始化，一旦潮流被解出，就可以进一步执行静态或者动态分析程序，这些程序是：1.最优潮流2.连续潮流3.小信号稳定分析4.时域仿真5.PMU定位为了进行精确的电力系统分析，PSAT支持大量的静态和动态组件，如下：1.潮流数据：母线，传输线，变压器，松弛母线，PV发电机，常功率负载，并联导纳。2.CPF和OPF数据：供电功率禁止和限制，发电机功率储备，功率需求禁止和限制。3.开关操作：传输线故障和传输线断路器。4.测量：母线频率测量。5.负载：有电压决定的负载，频率决定负载，ZIP（阻抗，常电流，和常功率）负载，线性恢复负载，温控负载。6.机器：同步电机，感应电机。7.控制：涡轮机管理器，自动电压控制器，电力系统稳定器，过激限制器，和二次电压调节器。8.可调变压器：负载分接头变换器和电压和无功功率调节器，相位变换变压器。9.FACTS：静态无功补偿器，晶闸管控制电容，静态同步补偿器，联合潮流控制器，高压直流输电系统10.风力涡轮机：风力模型，鼠笼感应式恒速风力涡轮机，双反馈变风速风力涡轮感应电机，变风速直接驱动同步发电机。11.其他模型：同步机的动态轴，动态RLC电路，次同步谐振模型，固体氧气燃料电池。除了数学程序和模型，PSAT还包括大量的工具，如下：1.进行网络设计的simulink库2.进行系统和程序参数设置的GUI。3.用户自定义模块的安装。4.数据转换器。5.命令日志。最后，PSAT包含于GAMS和UPFLOW程序的接口，这两个程序都高度的扩展了PSAT的连续和最优潮流分析的能力，图1.1描绘了PSAT的结构。图1.1PSAT一瞥1.2PSAT和其他的Matlab工具包表1.1将PSAT和现有可用的基于Matlab的电力系统分析软件做了一个大概的比较，这些软件是：1.教育仿真工具（EST）2.MatEMPT3.MatPower4.电力系统工具箱（PST）5.电力分析工具箱（PAT）6.SymPowersystems（SPS）7.电压稳定工具箱（VST）表中所列出的特性是标准潮流，连续潮流和电压稳定分析，最优潮流，小信号稳定分析和时域仿真以及一些美学特征例如GUI和CAD。1.3本书轮廓本文档可以分为7部分，如下：第一部分对PSAT的特性做了一简要介绍和快速指南。第二部分描述了电力系统分析的程序和算法。第三部分介绍了PSAT所有组件的模型和数据格式。第四部分介绍了用于网络设计的Simulink库第五部分对工具箱中的工具做了一个简要的介绍。第六部分介绍了PSAT与GAMS和UPFLOW程序的接口。第七部分介绍了用户可添加的库和程序。第八部分对于PSAT的整体结构和功能和测试系统数据和常见问题作了详细介绍，GUN公共许可和GUN免费文档许可同样在此予以介绍。1.4用户PSAT在许多国家都普遍被采用，包括：阿根廷，澳大利亚，巴西，加拿大，智利，中国，哥伦比亚，克罗地亚，捷克，埃及，法国，英国，希腊，危地马拉，香港，印度，印度尼西亚，伊朗，意大利，日本，韩国，哥斯达黎加，马其顿，马来西亚，墨西哥，荷兰，新西兰，尼日利亚，新西兰，尼日利亚，挪威，秘鲁，菲利宾，波多黎各，罗马尼亚，西班牙，斯洛文尼亚，苏丹，瑞典，中国台湾，泰国，土耳其，美国，委内瑞拉，越南。图1.2描述了SPAT在全世界的用户。表1.1基于Matlab的电力系统分析工具包图1.2PSAT在全世界的使用情况第二章PSAT的安装与启动本章解释了怎样下载，安装和运行PSAT。当然，对这些工具的结构和主要特性也做了介绍。2.1下载PSAT能够在以下网址下载：~fmilano或者通过以下链接：~nizares友情提供，当我在加拿大滑铁卢大学做访问学者的时候他曾做过我的督学16个月（2001.9~2002.12）。2.2系统要求PSAT1.3.2已经利用Matlab6.5.0.180913a(R13)and7.0.0.19901(R14)在Linux操作系统上得到了发展了。它已经在Sun工作站，Irix6.5,MacOSX10andWindows2000andXP平台上测试过。PSAT能够与Matlab的前期版本6.5(R13)，6.1(R12.1)，6.0(R12),和5.3(R11)协同工作。因为兼容问题，部分当前Matlab的最新特征不能使用，或者当PSAT运行在Matlab旧版本下用了就会失效。这是一种功能和珍珠模型内在的问题。此外，对GAMS和UWPFLOW程序只能在Matlab6.5上使用。为了运行PSAT，除了用户自定义模块需要相应的工具包外，还需要基本的Matlab和Simulink工具包。PSAT的命令行译文也能在GNUOctave上使用。特别地，PSAT的主要程序和组成模块已经使用octave-forge工具包的2.1.56版和12-02-2004版在以Linux为核心的i686上测试过了。2.3安装首先解压zip文件。在Unix或类似Unix的系统下，确定你当前路径就是你下载PSAT的地方并键入以下命令：$gunzippsat-pcode-1.x.y.tar.gz$tarxvfpsat-pcode-1.x.y.tar或者：$tarzxvfpsat-pcode-1.x.y.tar或者，如果压缩包是zip格式：$unzippsat-pcode-1.x.y.zip在这里x和y是当前PSAT的补充数字。将会创建一个工作目录，它包含所有的代码文件和所有必须的目录。在Windows平台上，用WinZip或者相似的程序解压PSAT。大部分的Windows的zip工具都能自动的支持解压和压缩格式。有些程序（WinZip等）要求创建一个临时目录来解压文件。在这种情况下只要接受它的要求并解压PSAT包就可以了。能够覆盖前一个PSAT的版本也是可以的（如果你不改变或替换文件的话）。然后运行Matlab。在你需要运行PSAT以前要更新你的Matlab路径，也就是Matlab寻找函数和脚本的文件列表。你可以用下面的任何一种方式进行：1.从Matlab的主窗口路径的file/set路径打开用户界面。然后对PSAT的文件夹进行分类或浏览并保存设置。注意一些Unix平台是不允许对路径进行覆盖的，你必须在可读写区域创建路径。在这种情况下，要把文件保存在一个方便的文件夹但要记住路径以便将来Matlab能够利用你自定义的文件。2.如果你打开Matlab没有选择路径，那就不能从主窗口菜单中打开GUI（图形用户界面）。在这种情况下用addpath函数，以matlab命令将能完成同样的操作。例如：addpath/home/username/psat或者addpath'c:\DocumentandSettings\username\psat'为获得更多的信息，可以通过寻求Matlab的addpath函数在线文件帮助或者Matlab在线帮助。3.改变当前Matlab的工作目录到PSAT文件夹，并启动PSAT。启动后，PSAT会检测当前Matlab的路径列表。如果没有在列表中发现它自己的话，它将会象上一点一样自动利用addpath函数。用PSAT的这个属性并不能保证Matlab路径是合适的。但是当你要在非PSAT文件夹保存不同版本的时候这是最好的选择。你必须更新路径或者只要你想运行不同的PSAT版本你时就重启Matlab。4.如果你计算机中已经有旧的PSAT版本并且它运行得很好，然后将压缩包解压在其上，象往常那样启动就行了。注意1：如果Matlab路径不包含PSAT文件夹的话，PSAT将不能正常的工作。注意2：PSAT会利用四个内在的文件夹(images,build,themes,和filters)。建议不要改变这些文件夹的位置和名字。我们可以注意到，只有当前Matlab的文件夹和数据文件夹是可写的，PSAT才能正常工作。此外，如果你想建立并安装用户自定义构件，PSAT文件夹也必须是可写的。2.4启动PSAT在Matlab路径安装PSAT文件夹以后，在Matlab提示符后输入：psat这将会从工具箱创建所有需要的结构，如下所示：程序将会打开如图2-1所示的用户主界面窗口。所有的模块和程序都能够通过菜单、按钮和快捷键来启动。2.5加载数据几乎所有的操作都要求加载数据文件。这些文件的名字总是在主窗口的编辑和数据文件中显示。装载文件只需简单地双击编辑菜单，或者使用工具条的第一个按钮，也可以使用菜单File/Open/DataFile或者当主窗口激活时可用快捷键Ctr-d。这个数据文件能够以PSAT格式的.m文件或PSAT库创建的simulink模块存在。如果源数据是PSAT支持的格式中的不同格式，要首先转换格式以便生成PSAT数据文件。为了加载先前PSAT保存的计算结果，也可以使用工具条的左边第二个按钮，使用菜单File/Open/SavedSystem或者快捷键Ctr-y。为了方便便携式计算机的使用，用于保存系统结果的.out文件同样应该包含原始数据，这些原始数据能够保存在一个新的.m文件中。因此，在加载保存的系统以后，不但可以所有先前的结果可以可视化，几乎所有的操作都可以进行。第二类文件能够选择性的加载，比如扰动文件等。实际上，这些是matlab函数，他们可以设置在时域仿真里面的独立变量的（详见第8章）。为了使用程序，没有必要加载动态文件，即使运行时域仿真也是如此。图2-1PSAT的用户主界面2.6运行程序设置数据文件实际上并没有加载或更新数据文件结构。为此，必须运行潮流程序，这就有几种方法从主窗口中启动（快捷键Ctr-p等），具体查阅第四章。每次运行潮流程序的时候都要对最新的数据文件进行读操作。当载入的simulink模块有变化的时候同样也会更新数据。因此在修改的时候没有必要每次都重复加载。在解决潮流分布问题后，程序就要进行进一步的分析了，比如连续型潮流分布（第五章），最优化潮流分布（第六章），小信号稳定性分析（第七章），时域仿真（第八章），PMU装置（第九章）等等。每个程序都能从工具条或主窗口的菜单中启动。2.7显示结果计算结果能够通过多种途径显示，可通过Matlab的图形用户界面或ASCII文本文件显示。例如，潮流计算结果，或者任何实际的当前系统潮流功率方程的解，都能够用图形用户界面监视（在主窗口，菜单View/StaticReport或者快捷键Ctr-v）。然后，图形用户界面允许把计算结果保存在文本文件中。小信号稳定和PMU装置的图形用户界面也是类似的。别的计算结果要求输出曲线图，例如连续型潮流计算结果，多目标潮流分布计算或时域仿真，都能够绘制和保存在.eps文件中（在主窗口菜单view/Plotting或者使用快捷键Ctr-w）。这些在相关章节中都有详细介绍和例子。一些计算和某些用户的运行结果保存在历史文档中。这些信息（结果）显示于主窗口底部的静态文本中。双击文本或使用菜单Options/History，图形用户界面将显示最新的结果。这个方法在调试数据错误和检查程序执行的时候非常有用。2.8保存计算结果任何时候打开菜单File/Save/CurrentSystem或使用快捷键