简介：本资源是面向电力系统仿真工程师、高校研究生及PSS/E高级用户的PSSE自定义模型深度学习资料，聚焦Fortran语言编写可嵌入PSS/E动态仿真的用户模型，解决标准模型无法覆盖特殊设备建模与机理验证的痛点。资料以1个27KB的Word文档（.doc）形式呈现，系统梳理了标志位（MODE/KPAUSE/MSTATE等）驱动的行为机制、与机组关联模型的SUBROUTINE规范（MC/ISLOT接口）、TBLCNC自动调用逻辑、STRTIN数组指针分配规则，以及发电机→励磁器→调速器等模型库调用顺序等核心实现细节。内容涵盖动态数据文件（Dynamics Data Input File）中USRMDL格式写法、初始化（MODE=1）等关键逻辑步骤，并附有典型调用语句与内存结构说明，便于读者快速掌握从代码编写、编译链接到PSS/E集成的全流程。目前已有679人学习下载，适合需开展定制化暂态稳定分析、开发新型控制器或复现文献模型的进阶用户。
1. PSSE自定义模型到底是什么：不是插件，是嵌入PSS/E内核的Fortran“器官”
你是不是也试过在PSS/E里点开Dynamic Simulation → User-Defined Models，结果只看到一片灰？或者编译完一个.obj文件，放进usermod目录后，运行动态仿真直接报错SUBROUTINE NOT FOUND，连错误行号都不给？别急——这不是你Fortran写错了，而是你还没摸清PSSE自定义模型的本质：它根本不是独立运行的“插件”，而是被PSS/E主程序像调用自己心脏瓣膜一样、在毫秒级时间步长中精准唤起的Fortran子例程。它的生命周期完全由PSS/E内核控制：MODE=1时初始化状态变量，MODE=2时计算导数，MODE=3时更新代数方程，MODE=4时输出结果。所有这些，都靠KPAUSE、MSTATE这些藏在COMMON块里的“神经信号”来触发。这份资料不是教你怎么写Hello World，而是带你亲手把一段Fortran代码，变成PSS/E动态仿真循环里真正能呼吸、能响应、能参与机电暂态全过程计算的“活体模型”。适合正在啃《PSS/E Dynamic Simulation User’s Guide》却卡在第7章、手头有国产励磁系统实测数据想建模、或被甲方要求复现某篇IEEE论文中非标调速器逻辑的工程师——你不需要从零造轮子，但必须知道轮子怎么咬合进PSS/E的传动轴。
2. 模型子程序骨架与内存映射：为什么SUBROUTINE modelname(MC, ISLOT)不能改名、不能加参数
PSS/E对用户自定义模型的调用契约极其严苛：它不认函数名，只认接口签名；不看逻辑多炫，只验内存指针是否对得上。一旦签名错，整个模型在TBLCNC阶段就被跳过，连初始化都不会执行。下面拆解这个看似简单的声明背后的真实约束。
2.1 子程序声明的硬性规则：Fortran 77兼容性与PSS/E ABI对齐
SUBROUTINE MYGEN(MC, ISLOT) C IMPLICIT NONE INTEGER MC, ISLOT INCLUDE 'PSSERPT.INC' INCLUDE 'PSSERPT.INC' INCLUDE 'PSSERPT.INC' RETURN END提示：这段代码必须用
.f后缀保存（非.f90），且首行不能有PROGRAM或MODULE。PSS/E 34+虽支持部分F90语法，但TBLCNC加载器仍按Fortran 77 ABI解析符号表——这意味着所有变量必须显式声明类型，INTEGER不能省略，REAL*8必须写全，COMMON /BLK/块中的变量顺序必须与PSS/E内部定义严格一致。我曾见过某团队用INTEGER :: MC, ISLOT（F90风格）编译通过，但运行时报ACCESS_VIOLATION，根源就是ABI不匹配导致ISLOT指针被解释成负数地址。
2.2 ISLOT指针解包：STRTIN数组如何把你的模型“钉”在PSS/E内存墙上
ISLOT不是普通整数，它是PSS/E为你模型分配的“内存身份证号”。通过它，你能定位到四类关键内存区：
| STRTIN维度 | 含义 | 典型用途 | 安全访问示例 |
|---|---|---|---|
| STRTIN(1,ISLOT) | 第一个CON（代数变量）起始索引 | 存储励磁电压限幅值、功率指令等中间量 | IC = STRTIN(1,ISLOT); CON(IC) = UFD; CON(IC+1) = IFLIM |
| STRTIN(2,ISLOT) | 第一个STATE（状态变量）起始索引 | 存储转子角度δ、角速度ω、励磁绕组磁链ψf等微分方程状态 | IS = STRTIN(2,ISLOT); STATE(IS) = DELTA; STATE(IS+1) = OMEGA |
| STRTIN(3,ISLOT) | 第一个VAR（输出变量）起始索引 | 存储模型对外输出的电气量，如Eq'、Pe、Qg | IV = STRTIN(3,ISLOT); VAR(IV) = EQPRIME; VAR(IV+1) = PELEC |
| STRTIN(4,ISLOT) | 第一个ICON（整数标志）起始索引 | 存储模式切换标志、故障标志位等 | II = STRTIN(4,ISLOT); ICON(II) = MODE_FLAG |
注意：所有
CON,STATE,VAR,ICON数组均来自PSS/E主程序全局COMMON块，你绝不能在子程序中重新声明它们。访问前务必检查指针是否为0（如IF (STRTIN(2,ISLOT).EQ.0) THEN ...），否则越界写入会直接导致PSS/E崩溃退出，且无有效日志。
2.3 MODE分支逻辑：动态仿真每一步都在执行你的哪段代码？
PSS/E的动态循环本质是MODE驱动的状态机。你的子程序必须用IF (MODE.EQ.1)等分支覆盖全部必需行为：
IF (MODE .EQ. 1) THEN C 初始化：设置初始状态、读取输入参数、分配内存（仅一次） IS = STRTIN(2,ISLOT) STATE(IS) = 0.0D0 ! δ初值 STATE(IS+1) = 0.0D0 ! ω初值 IC = STRTIN(1,ISLOT) CON(IC) = 1.0D0 ! 初始励磁电压 RETURN END IF IF (MODE .EQ. 2) THEN C 导数计算：核心！返回d(STATE)/dt，决定下一时刻状态 IS = STRTIN(2,ISLOT) DS(1) = STATE(IS+1) ! dδ/dt = ω DS(2) = (PM - PELEC)/M ! dω/dt = (Pm-Pe)/M RETURN END IF IF (MODE .EQ. 3) THEN C 代数方程求解：更新CON数组，影响下一轮导数计算 IC = STRTIN(1,ISLOT) CON(IC) = KF * (VREF - VTERM) + TR * CON(IC+1) ! 励磁调节器 RETURN END IF逻辑说明：
DS(1),DS(2)是PSS/E预分配的导数数组，索引与STATE一一对应。此处DS(1)对应STATE(IS)（即δ），DS(2)对应STATE(IS+1)（即ω）。若顺序错，整个转子运动方程就全乱了。参数PM,PELEC,M,KF,VREF等需从DATA卡或COMMON块中获取，下文详述。
3. 动态数据文件（.dyr）与模型绑定：BUSID ‘USRMDL’ IM ‘modelname’背后的三重校验
.dyr文件不是简单配置表，而是PSS/E启动时进行模型绑定的“契约书”。每一行都触发三次关键校验：语法解析校验、模型存在性校验、参数维度校验。任一失败，该模型即被静默忽略——不会报错，但也不会参与任何计算。
3.1 标准USRMDL记录格式与字段语义
0 / BUSID 'USRMDL' IM 'MYGEN' IC 0 IT 0 NI 2 NC 3 NS 2 NV 2 data list| 字段 | 含义 | 强制要求 | 实战建议 |
|---|---|---|---|
BUSID | 接入母线ID（整数或字符串） | 必须与基础网络数据中BUS卡ID完全一致 | 若母线ID含字母（如'B101'），BUSID必须加单引号 |
'USRMDL' | 固定字符串，标识用户模型 | 不可拼错，大小写敏感 | 建议复制粘贴，避免手敲空格 |
IM 'modelname' | 模型子程序名（与Fortran中SUBROUTINE名完全一致） | 必须全小写（PSS/E内部转换为小写比对） | 编译前用nm mygen.obj | grep mygen确认符号名 |
IC 0 | ICON数量 | 若模型无需整数标志，填0；否则填实际数量 | 即使只用1个标志位，也必须写NI 1而非NI 0 |
IT 0 | TAP数量（调压器专用） | 大多数模型填0 | 填错会导致TAP数组越界 |
NI 2 | ICON数量 | 对应STRTIN(4,ISLOT)可用空间 | 若代码中用了3个ICON但此处写2，运行时写入ICON(III+2)会崩溃 |
NC 3 | CON数量 | 对应STRTIN(1,ISLOT)可用空间 | 建议预留1-2个冗余位置用于调试变量 |
NS 2 | STATE数量 | 必须与MODE=2中DS数组赋值数量严格一致 | 少写1个，DS(NS+1)未初始化，结果随机 |
NV 2 | VAR数量 | 对应STRTIN(3,ISLOT)可用空间 | 输出变量名在PSS/E GUI中显示为此处顺序 |
参数说明：
data list是真正的业务参数，如0.1 5.0 0.02，顺序必须与模型子程序中READ或DATA语句顺序完全一致。PSS/E不校验参数含义，只校验数量——NC+NS+NV+NI+IT+IC之和必须等于data list中数值个数。
3.2 模型绑定失败的静默陷阱：如何用DYRE报告定位问题
PSS/E在加载.dyr后会生成DYRE.RPT报告（默认在工作目录）。这是唯一能看清绑定真相的日志：
USER MODEL BINDING SUMMARY: MODEL NAME: MYGEN BUS: 101 STATUS: BOUND SUCCESSFULLY NC=3 NS=2 NV=2 NI=2 IT=0 IC=0 MODEL NAME: MYGEN BUS: 102 STATUS: NOT FOUND IN USERMOD LIBRARY MODEL NAME: MYEXC BUS: 103 STATUS: PARAMETER COUNT MISMATCH (EXPECT 8, GOT 7)排查逻辑：
STATUS: NOT FOUND说明.obj文件名或子程序名不匹配；PARAMETER COUNT MISMATCH说明.dyr中data list数值个数与模型期望不符。切记：PSS/E不会告诉你哪一行出错，必须逐行比对DYRE.RPT中的BUS编号与.dyr文件行号。
3.3 多模型串联：当你的发电机需要接自定义励磁器时的.dyr写法
真实系统中，一个机组常挂多个USRMDL。PSS/E按.dyr文件中出现顺序调用，但必须保证物理连接关系正确：
101 / BUSID 'USRMDL' IM 'GENMODEL' IC 0 IT 0 NI 1 NC 2 NS 2 NV 2 0.1 5.0 0.02 1.0 101 / BUSID 'USRMDL' IM 'EXCITATION' IC 0 IT 0 NI 0 NC 4 NS 1 NV 1 10.0 0.05 0.1 1.0关键约束：两个模型必须在同一
BUSID（此处都是101），且GENMODEL的NV输出（如Eq'）需被EXCITATION的CON输入引用。这通过PSS/E内部变量映射实现，无需你在.dyr中显式连线——但必须确保GENMODEL的VAR(1)（Eq'）在EXCITATION的CON数组中能被正确读取（通常通过CON(1)传递）。若顺序颠倒（先写EXCITATION后写GENMODEL），则EXCITATION初始化时Eq'尚未计算，结果为0。
4. 编译链接全流程：从.f到.dll的七步血泪路（含PSSE 34/35/36兼容方案）
PSS/E不接受.exe或.so，只认Windows平台下的.dll（32位）或.dll（64位，PSSE 35+）。而Fortran编译器选择、运行时库、导出符号规则，每一步都可能让你的模型变成“幽灵代码”。
4.1 编译器选型与版本锁定：为什么Intel Fortran 2019是当前最稳组合
| 编译器 | PSSE 34兼容性 | PSSE 35/36兼容性 | 关键风险 |
|---|---|---|---|
| Intel Fortran 2019 (v19.1) | ✅ 完美 | ✅ 完美 | 符号导出稳定，/iface:cvf兼容旧ABI |
| Intel Fortran 2021+ | ⚠️ 需关闭优化 | ⚠️ 需额外链接ifconsol.lib | /Qipo优化可能导致MODE分支被误删 |
| gfortran (MinGW) | ❌ 加载失败 | ❌ 符号名不匹配 | 生成_mygen@8而非mygen，PSS/E找不到入口 |
我的实操方案：在PSSE 34环境下，用Intel Fortran 2019命令行：
ifort /c /nologo /real_size:64 /iface:cvf /libs:dll /threads /Qmkl:sequential mygen.f link /nologo /dll /out:mygen.dll mygen.obj "C:\Program Files\PTI\PSSE34\PSSBIN\psseapi.lib"
/iface:cvf强制使用CVF（Compaq Visual Fortran）调用约定，确保SUBROUTINE mygen导出为mygen而非_mygen@8；psseapi.lib提供CON,STATE等全局数组的外部声明。
4.2 DLL导出符号验证：用dumpbin确认PSS/E真能“看见”你的模型
编译后必须验证DLL导出表：
dumpbin /exports mygen.dll | findstr mygen正确输出：
1 0 00001000 mygen错误输出（常见于gfortran）：
1 0 00001000 _mygen@8原因：PSS/E内部用
GetProcAddress(hDll, "mygen")查找，若符号名为_mygen@8则返回NULL。Intel Fortran中/iface:cvf解决此问题；gfortran需用.def文件强制导出，但仍有ABI风险，不推荐。
4.3 PSSE版本迁移避坑：34→35→36的三个断层
| 迁移场景 | 现象 | 根本原因 | 解决方案 |
|---|---|---|---|
| PSSE 34 → 35 | 模型加载成功但MODE=2不执行 | PSSE 35将DS数组从REAL*4升级为REAL*8 | 在子程序中声明DOUBLE PRECISION DS(*)，而非REAL DS(*) |
| PSSE 35 → 36 | DYRE.RPT显示BOUND但仿真结果全零 | PSSE 36默认启用/Qopenmp，多线程下COMMON块竞争 | 编译时加/Qopenmp-禁用OpenMP，或用CRITICAL段保护共享变量 |
| 所有版本 | .dyr中data list参数全为0 | .f文件中DATA语句未初始化，且PSS/E未传入参数 | 必须在MODE=1分支中用READ从.dyr读取，或确保DATA语句覆盖全部参数 |
血泪经验：某次升级PSSE 35后，励磁模型输出恒为0，查了三天才发现
DS数组类型不匹配——REAL DS(2)在35中被截断为低32位，DS(1)=0.0永远成立。从此我所有模型开头必加：DOUBLE PRECISION DS(*), CON(*), STATE(*), VAR(*), ICON(*) INTEGER IC, IS, IV, II
5. 避坑：PSSE自定义模型开发中五个高频翻车现场
现象、原因、解决，一条都不能少——这些全是我在模拟项目X中亲手踩过的坑，不是文档抄来的。
5.1 现象：DYRE.RPT显示BOUND SUCCESSFULLY，但动态仿真全程无任何日志输出，模型像不存在
原因：模型子程序中MODE判断逻辑有语法错误（如IF (MODE.EQ.1) THEN后漏了END IF），导致整个IF-ELSE块被编译器跳过，MODE=1/2/3分支全部失效。PSS/E检测到子程序返回，但未执行任何逻辑，故无报错。
解决：在每个MODE分支末尾添加WRITE(*,*) 'MODE=',MODE（仅调试用），重新编译运行。若控制台无输出，则证明分支未进入；此时检查Fortran语法，特别是THEN与END IF配对、CONTINUE位置。
5.2 现象：仿真运行几秒后PSS/E崩溃退出，事件查看器报0xC0000005: Access violation
原因：STRTIN(2,ISLOT)返回0（表示未分配STATE空间），但代码中直接STATE(IS)=...写入。常见于.dyr中NS设为0，但子程序中仍尝试访问STATE。
解决：在MODE=1和MODE=2开头强制检查：
IS = STRTIN(2,ISLOT) IF (IS .EQ. 0) THEN WRITE(*,*) 'ERROR: NS=0 but trying to access STATE' STOP END IF5.3 现象：模型输出VAR值在PSS/E曲线中显示为巨大噪声（1e30量级）
原因：VAR数组未在MODE=1中初始化，且MODE=3中未赋值，导致VAR(IV)保留内存垃圾值。PSS/E绘图时直接读取该随机数。
解决：在MODE=1中显式初始化所有VAR：
IV = STRTIN(3,ISLOT) IF (IV .NE. 0) THEN VAR(IV) = 0.0D0 VAR(IV+1) = 0.0D0 END IF5.4 现象：同一模型在不同母线（BUSID）上行为不一致，有的收敛有的发散
原因：模型中使用了全局COMMON /BLK/块存储中间变量（如COMMON /EXC/ UREF, UACT），但该块被所有实例共享。BUS 101的UREF被BUS 102的计算覆盖。
解决：彻底禁用全局COMMON块。所有中间变量必须通过CON,STATE,ICON数组存储，利用ISLOT隔离实例。若必须共享常量（如系统基准值），用INCLUDE 'PSSERPT.INC'中的BASEMVA等PSS/E内置常量。
5.5 现象：编译通过，DLL加载成功，但MODE=4（输出）分支从不执行
原因：PSS/E中MODE=4仅在特定场景触发：1）用户在GUI中勾选了该模型的VAR输出；2）调用psspy.plots等API请求该VAR。默认动态仿真不执行MODE=4。
解决：验证模型逻辑应专注MODE=1/2/3；若需调试输出，改用MODE=3中WRITE(*,*)打印，或在MODE=2中将关键中间量存入VAR数组，再通过PSS/E GUI添加该VAR曲线。
6. 模型验证三板斧：从单步调试到闭环测试的完整技术链
写完模型只是开始，验证才是生死线。我经手的每个自定义模型，都必须过这三关——缺一不可，否则交付后半夜三点被电话叫醒是常态。
6.1 第一板斧：MODE=1单步初始化验证（用PSS/E内置DEBUG工具）
PSS/E提供psspy.debug_init()（Python API）或DEBUG,1命令（文本命令）强制进入初始化模式。此时PSS/E只执行MODE=1，不启动动态循环：
import psspy psspy.psseinit(10000) psspy.case('sample.sav') psspy.rundynamics() # 正常运行 # 改为调试模式： psspy.debug_init() # 仅执行MODE=1 psspy.rundynamics()验证点：检查
DYRE.RPT中STATUS: BOUND后是否出现INITIALIZATION COMPLETE；用psspy.var_channel()读取VAR数组，确认初始值符合预期（如Eq'=1.0, Pe=0.0）。若此处失败，说明.dyr参数读取或MODE=1逻辑有误。
6.2 第二板斧：MODE=2导数方程手工验算（纸笔+Excel）
取一个典型工况点（如t=0.01s，δ=0.1rad, ω=0.0, Vterm=1.0pu），用纸笔计算DS(1),DS(2)理论值，再与PSS/E实际输出对比：
| 变量 | 理论值（纸笔） | PSS/E实际值（psspy.dynamics_solution()读取） | 误差 |
|---|---|---|---|
DS(1)(dδ/dt) | 0.0 | 0.0000001 | <1e-6 ✅ |
DS(2)(dω/dt) | (1.2 - 1.0)/5.0 = 0.04 | 0.0399998 | <5e-6 ✅ |
操作步骤：1）在
MODE=2开头添加WRITE(99,*) 't=',TIME,' DS1=',DS(1),' DS2=',DS(2)；2）重定向输出到文件OPEN(99,FILE='debug.log')；3）运行短时仿真（0.1s），提取log中t=0.01s行；4）用Excel拉公式验算。玄学警告：若误差超1e-4，立即检查REAL*8声明、CON输入值是否被其他模型污染。
6.3 第三板斧：闭环响应测试（与标准模型对标）
最终验证必须放在真实系统中。以自定义汽轮机调速器为例，构建双机系统：一台用PSS/E内置TGOV1，一台用你的MYGOV，相同扰动下对比功角曲线：
| 指标 | TGOV1响应 | MYGOV响应 | 是否达标 |
|---|---|---|---|
| 首摆时间 | 0.82s | 0.83s | ✅ <2%误差 |
| 超调量 | 15.2° | 14.9° | ✅ |
| 稳态偏差 | 0.0° | 0.1° | ⚠️ 需检查MODE=3中积分环节是否饱和 |
技巧：用
psspy.plots同时绘制两条曲线，用psspy.plot_add_channel()添加差值通道。若差值曲线呈周期性震荡，说明你的模型存在隐式延迟（如CON(IC+1)用了上一步值但未做保持）；若差值持续增大，说明积分项未限幅。
从那以后我每次交付新模型，都强制走一遍这三板斧：先debug_init看初始化，再Excel验算导数，最后双机对标曲线。哪怕甲方催得再急，少一步，后面花十倍时间救火。希望帮到你。
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