PSAT电力系统仿真软件剖析与应用(3)
第一章介绍PSAT软件的产生背景、功能和特点，及其应用现状。
第二章剖析PSAT软件的结构、数据格式，以及系统的安装和参数设置，并阐述动态仿真的步骤。
第三章以IEEE 14节点电力系统为例，阐述该软件的建模过程，完成系统数据和扰动文件的设计。在此基础上进行潮流计算、连续潮流计算和短路故障的时域仿真，完成数据记录和分析。
最后对本文的工作进行总结。
2 PSAT软件剖析
2.1 PSAT概述
PSAT （Power System Analysis Toolbox）是意大利Federico Milano博士于2002年独立开发完成的一个基于Matlab的电力系统分析软件包。它相当于一个MATLAB工具箱，用于电力系统的分析和控制，具有潮流计算、故障动态仿真和控制系统仿真等功能。该软件是一个开源软件，可以修改系统设置，支持多种数据格式。该软件提供了友好的图形用户界面和丰富的Simulink模型库并支持自定义模型，所以具有功能强大、使用灵活的特点。目前该软件已经发展到2.1.10版本，其运行平台要求是MATLAB6.0以上[9]。
2.2 PSAT的操作界面
PSAT的操作界面如图1所示。它与MATLAB GUI基本相似，都是由菜单栏、状态栏和控件栏组成。计算对象的系统数据可由主界面的Data File输入，而对象的动态文件可以从Perturbation file导入，并且使用者可以在下面的Command Line中输入逐条命令。在主界面的右端依次是算例的频率基值、容量基值、仿真的开始时间和结束时间以及潮流计算和动态仿真的最大迭代次数、允许误差和收敛阈值等。在主界面的左下方是实时结果输出界面，右下方是各种基本按钮[10]。
图2.1 PSAT操作界面
2.3 PSAT的功能
PSAT软件的操作简单明了，并且有着众多我们所需的功能。这些功包括基本潮流计算（Power Flow）、连续潮流分析（CPF）、最优潮流分析（OPF）、时域仿真（Time Domain）、GUI以及CAD和小信号稳定分析功能等。以下是对其主要功能作简要的介绍。
（1）潮流计算：这是时域仿真软件在各种电力系统问题研究分析中的基本任务[11]。PSAT包括了标准牛顿-拉夫逊算法、快速解耦算法等。PSAT具有友好的潮流计算界面，在装载算例(*.mdl 或*.m)文件后，选择power flow按钮完成潮流计算后，便可以弹出潮流计算GUI[12]。其中，界面上方清楚地列出了母线电压相角、有功、无功等潮流结果。同时，PSAT还支持将潮流结果以TXT文本格式输出，这样使得潮流结果可以方便地导入其他电力系统分析软件。
（2）最优潮流：PSAT求解最优潮流问题所采用的是基于Mehrotra预测-校正的内点法，并且PSAT最优潮流中的目标函数相当丰富[13]。
（3）小信号分析：在完成基本的潮流计算后，PSAT便可以开始进行计算特征值和参与因子等工作。为了保证计算的精确性，它采用解析法计算雅克比（Jacobian） 矩阵，以此来估算特征值和参与因子。
（4）时域仿真分析： PSAT通过修改系统参数(比如支路阻抗大小)或在系统中加入专有的嵌入式的故障描述文件(*.m)来进行时域仿真分析[14]。
PSAT还有的其他的许多功能，这里就不多详细介绍了。也正是因为PSAT拥有如此之多的功能，所以我们可以用它方便的对电力系统控制和分析，进行潮流计算、动态故障模拟、控制系统仿真，来帮助我们更好地对电力系统研究。
2.4 PSAT的模型工具介绍
PSAT受到越来越多的电力工作者的关注，除了它与其他基于MATLAB的电力系统分析软件相比有着更多更完善的功能外，还因为它提供了丰富的静态、动态模型库[15]，以此来适应针对电力系统新问题、新元件的研究。模型库中包括以下元件（图2）：