基于PowerWorldSimulator的汉中电网建模与仿真设计

1、 PAGE56 / NUMPAGES60基于Power World Simulator的电网建模与仿真田银刚摘要：了解可视化电力系统设计的基本思想与发展情况，介绍了Power world Simulator的基本功能和使用方法，以电网的简化模型为例,搭建可视化电网模型，实现单机版的可视化电力系统设计；根据电网的模型完成了系统参数的设置，并进行系统潮流计算的可视化分析，对电网的各种故障进行系统潮流的可视化的运行分析。通过电网实例的分析与运行，验证了该软件的合理性与有效性。关键字：Power world Simulator、建模，仿真，潮流计算、电网、可视化、短路故障abstracts: Powe

2、r world Simulator 13 version of the basic functions to simplify the model grid Han zhong framework through Power world Simulator 13, visualization grid model, to achieve a single version of the visual design of the power system, according to the grid Hanzhong model completion of the set of system pa

3、rameters for the calculation of flow visualization, and the failure to carry out a variety of Power Flow visualization analysis of the operation. Key word : Powerworld Simulator, a computer calculation of the trend, Hanzhong grid, visualization, short-circuit fault目录TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc23

4、29072061 Power world simulator的软件介绍 PAGEREF _Toc232907206 h 4HYPERLINK l _Toc2329072071.1电力系统可视化技术 PAGEREF _Toc232907207 h 4HYPERLINK l _Toc2329072081.2Power World软件介绍 PAGEREF _Toc232907208 h 4HYPERLINK l _Toc2329072091.3 电力系统建模 PAGEREF _Toc232907209 h 6HYPERLINK l _Toc2329072101.3.1电力系统单线图 PAGEREF

5、_Toc232907210 h 6HYPERLINK l _Toc2329072111.3.2仿真环境和参数设置 PAGEREF _Toc232907211 h 9HYPERLINK l _Toc2329072121.4软件主要功能模块 PAGEREF _Toc232907212 h 10HYPERLINK l _Toc2329072131.4.1潮流计算(PowerFlow) PAGEREF _Toc232907213 h 10HYPERLINK l _Toc2329072141.4.2故障分析(Fault Analysis) PAGEREF _Toc232907214 h 11HYPERL

6、INK l _Toc2329072151.4.3电压稳定性分析(Voltage Stability) PAGEREF _Toc232907215 h 12HYPERLINK l _Toc2329072161.4.4最优潮流(OPF/SCOPF) PAGEREF _Toc232907216 h 12HYPERLINK l _Toc2329072171.4.5事故分析(Contingency Analysis) PAGEREF _Toc232907217 h 13HYPERLINK l _Toc2329072181.4.6线性分析(Linear Analysis) PAGEREF _Toc2329

7、07218 h 13HYPERLINK l _Toc2329072191.4.7可用传输容量分析(ATC) PAGEREF _Toc232907219 h 14HYPERLINK l _Toc2329072202。计算机潮流计算 PAGEREF _Toc232907220 h 15HYPERLINK l _Toc2329072212.1潮流计算问题简述 PAGEREF _Toc232907221 h 15HYPERLINK l _Toc2329072222.1.1潮流计算的发展史 PAGEREF _Toc232907222 h 15HYPERLINK l _Toc2329072232.1.2潮

8、流计算的发展趋势 PAGEREF _Toc232907223 h 16HYPERLINK l _Toc2329072242.1.3潮流计算的意义 PAGEREF _Toc232907224 h 16HYPERLINK l _Toc2329072252.2潮流计算问题的数学模型特点 PAGEREF _Toc232907225 h 17HYPERLINK l _Toc2329072262.2.1电力网络方程 PAGEREF _Toc232907226 h 17HYPERLINK l _Toc2329072272.2.2节点电压方程 PAGEREF _Toc232907227 h 17HYPERLI

9、NK l _Toc2329072282.3 潮流计算方法的分析 PAGEREF _Toc232907228 h 19HYPERLINK l _Toc2329072292.3.1 潮流计算方程和约束条件 PAGEREF _Toc232907229 h 19HYPERLINK l _Toc2329072302.3.2 节电分类 PAGEREF _Toc232907230 h 21HYPERLINK l _Toc2329072312.4 计算机潮流计算的方法 PAGEREF _Toc232907231 h 21HYPERLINK l _Toc2329072322.4.1迭代法 PAGEREF _To

10、c232907232 h 21HYPERLINK l _Toc2329072332.4.2 高斯-塞德尔迭代法 PAGEREF _Toc232907233 h 21HYPERLINK l _Toc2329072342.4.3 牛顿-拉夫逊法 PAGEREF _Toc232907234 h 22HYPERLINK l _Toc2329072353电网建模与分析 PAGEREF _Toc232907235 h 28HYPERLINK l _Toc2329072363.1电网现状分析 PAGEREF _Toc232907236 h 28HYPERLINK l _Toc2329072373.2电网电力

11、系统现状 PAGEREF _Toc232907237 h 29HYPERLINK l _Toc2329072383.3电网的电源建设 PAGEREF _Toc232907238 h 29HYPERLINK l _Toc2329072393.4 地区电网电力平衡 PAGEREF _Toc232907239 h 30HYPERLINK l _Toc2329072403.5电网存在主要问题 PAGEREF _Toc232907240 h 33HYPERLINK l _Toc2329072413.5.1解决电网紧问题 PAGEREF _Toc232907241 h 34HYPERLINK l _Toc

12、2329072433.5.2解决电网可靠性弱与稳定性弱问题 PAGEREF _Toc232907243 h 37HYPERLINK l _Toc2329072443.6 参数的设置 PAGEREF _Toc232907244 h 38HYPERLINK l _Toc2329072453.6.1变压器参数的设置 PAGEREF _Toc232907245 h 38HYPERLINK l _Toc2329072463.6.2 线路参数的设置 PAGEREF _Toc232907246 h 45HYPERLINK l _Toc2329072473.7 电网的运行与分析 PAGEREF _Toc232

13、907247 h 50HYPERLINK l _Toc2329072483.7.1 潮流运行 PAGEREF _Toc232907248 h 50HYPERLINK l _Toc2329072492）潮流运行图分析 PAGEREF _Toc232907249 h 50HYPERLINK l _Toc2329072503.7.2 潮流列表 PAGEREF _Toc232907250 h 51HYPERLINK l _Toc2329072513.7.2 功率潮流列表图 PAGEREF _Toc232907251 h 52HYPERLINK l _Toc2329072523.7.3 潮流故障分析 P

14、AGEREF _Toc232907252 h 53HYPERLINK l _Toc2329072533.7.4QV曲线分析图 PAGEREF _Toc232907253 h 55英文资料 PAGEREF _Toc232907254 h 63HYPERLINK l _Toc232907254中文翻译 PAGEREF _Toc232907254 h 63引言长期以来，在高等院校和电力系统相关部门中都开发了一批完善、可靠的分析计算软件，但这些软件大多是基于文本操作界面，需按一定的文本格式进行数据的输入输出，当系统达到一定规模时，这样做就变得复杂而且容易出错，计算结果也不直观。随着计算机技术的不断发展

15、，操作可视化是当前电力系统计算分析软件的发展趋势和追求目标。迄今为止,国际上已有不少学者开展了将计算机图形引入电力系统潮流计算软件的工作。可视化电力系统是目前电网的研究方向之一，是今后电力系统的潮流管理、网络控制、电力市场等的发展方向。它使程序的使用变得简单、直观，其面向对象的技术使程序代码易于开发、管理、扩充和移植，是今后电力系统分析、仿真程序的发展趋势。 美国伊利诺伊大学电气与计算机工程学院的开发的 PowerWorldSimulator电力系统仿真可视化软件可直观形象地显示电力系统的运行情况用户可以建立、更改各种电力系统模型与参数，在仿真器中进行各种操作，从而对模型进行潮流分析、故障分析

16、与经济运行分析等阐述仿真器强大的功能和操作简易的特点，并与其他仿真软件进行比较，通过在PowerWodd Simulator中实现仿真算例，分析比较仿真结果，证明了PowerWodd Simulator的准确性，以与在电力系统行业的应用前景PowerWorld Simulator强大的可视化仿真功能和简易的操作，使其成为电力工业界与学术界对系统进行仿真的极佳工具PowerWorld Simulator通过不断对潮流求解，实现对电力系统的动态模拟应用PowerWorld Simulator电力系统可视化软件更能形象生动地理解电力系统的概念、运行、与控制等随着计算机技术的不断发展，操作可视化将成为

17、电力系统计算分析软件的发展趋势和追求目标，在电力系统和相关行业都将有很好的应用前景PowerWorld Simulator是一个面向对象的电力系统大型可视化分析和计算程序，其设计特点是用户界面友好以与优异的交互性能。交互能力和可视化方法使它在胜任严谨的电网运行分析的同时，还可以用来向非专业人员阐明电力系统的运行原理和进行专业培训。V11.0版的Power WorldPowerWorld Simulator集电力系统潮流计算、灵敏度分析、静态安全分析、短路电流计算、经济调度EDC/AGC，最优潮流OPF、无功优化，GIS 功能、电压稳定分析PV/QV、ATC计算、用户定制模块等多种庞大复杂功能于

18、一体，并利用数据挖掘技术实现强大丰富的三维可视化显示技术。使用方便、功能强大、可视化程度相当高。ower PowerWorld Simulator提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样它可以可视化地显示负荷、发电量和联络线功率随时间的变化，以与因此产生的系统运行状况的变化。这项功能在解释例如电网扩建引起网络结构变化等问题上十分有用。PowerWorld Simulator可视化分析程序还具有一体化的经济调度、联络线功率交换经济性分析、功率传输分配因子(PTDF)计算、短路计算和故障分析的强大功能，所有这一切都通过一个主界面来实现。1 Power world simulator的软件介

19、绍1.1电力系统可视化技术引言可视化技术是20世纪90年代初期随着计算机技术的发展而出现的一门新兴技术，它融合了计算机技术中的图形学、图像处理、数据管理、网络技术和人机界面等诸多分支。利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示，反应客观世界的本质和在联系，从而有利于人们正确理解数据或过程的含义。10多年来，可视化技术在很多领域如研究流体力学、气象预测与分析、高分子生物合成、医学图像虚拟再现取得了广泛的应用并获得了巨大成功，而科学可视化在电力系统中的应用仍处于研究和初步应用阶段。90年代，电力系统市场化席卷全球。这时的系统更加复杂，数据成倍增加,可视化的要求也愈加迫切。这

20、方面的研究工作比较突出并且广泛应用于实践的首推美国学者ThomasJeffreyOverbye教授和MarkJamesLaufenberg博士，其研究课题组和掌管的PowerWorld公司开展了电力系统可视化的系列研究工作，在其提出的电压等位线(contouring)显示技术的基础上，对节点数据（如：节点电压、电价、灵敏度、参与因子、振荡模态等）、线路数据（如：线路传输容量、线路负载率、线路功率分布因子等）、稳定域（如：电压稳定域、功角稳定域等）的算法和显示进行了可视化研究。主要分两个方面：其一是侧重于大型复杂电网规划、运行和调度控制的工程应用，其二是针对电网技术培训、演示和教学。国这方面的研

21、究还处于萌芽阶段，主要是将电力系统与地理信息系统有机地结合起来，在地理图上真实地显示电力系统的运行状态。研究中利用传统的静态安全分析和故障排序方法，实现静态安全分析数据的可视化和稳定运行域的可视化。可视化研究只有在和所研究的领域有机融合后才能发挥其优势，大量的研究也证明了这一点，将系统数据不加处理而简单地利用图形显示的做法是低效的.电力系统可视化技术不是为了可视化而可视化，电力系统可视化基本原理在于：一幅生动逼真的画面可以表达很多数字才能表述的信息。可视化软件的应用是为了将大量数字表述的信息用图形方式表达出来，而且更为重要的是：数字间的潜在联系也可能通过图形信息更清楚的体现，对计算所得到的海量

22、数据进行数据挖掘和综合，发现其部的本质联系以得到可准确反映系统状态的简洁指标，并以正确的方式予以可视化显示才是可视化技术在电力系统中应用的真正涵。无疑地，美国伊利诺斯(Illinois)大学学者ThomasJeffreyOverbye教授和MarkJamesLaufenberg博士开发的PowerWorld大型电力系统可视化程序与其各种附加专业软件包以其庞大、灵活的功能和互动、细腻的三维可视化技术赢得了科研机构、电网规划以与调度和运行人员的格外亲睐。这套软件已经应用到42个国家的300多个国家级电力公司的规划、运行、调度和培训。1.2PowerWorld软件介绍PowerWorld是一个面向对

23、象的电力系统大型可视化分析和计算程序，其设计特点是用户界面友好以与优异的交互性能。交互能力和可视化方法使它在胜任严谨的电网运行分析的同时，还可以用来向非专业人员阐明电力系统的运行原理和进行专业培训。V11.0版的PowerWorld集电力系统潮流计算、灵敏度分析、静态安全分析、短路电流计算、经济调度EDC/AGC，最优潮流OPF、无功优化，GIS功能、电压稳定分析PV/QV、ATC计算、用户定制模块等多种庞大复杂功能于一体，并利用数据挖掘技术实现强大丰富的三维可视化显示技术。使用方便、功能强大、可视化程度相当高，PowerWorld可视化程序确切地说是多个产品的集成。它的核心是一个综合的、强大

24、的潮流计算的软件，它可以有效地求解多达100,000个节点的大型复杂电力系统。这使得PowerWorld作为一个独立的潮流分析软件包十分有用。与其他同类商业应用软件不同的是：PowerWorld允许用户通过可缩放的彩色动画单线图来模拟一个系统。用户可以运用可视化分析程序个性鲜明的示例（CASE）编辑器对模型任意进行修改直至满意。在PowerWorld可视化分析程序中，输电线路的投切、负荷调整、发电机的投退与其各种功能切换以与联络线的建立等等，这一切只需点击鼠标就可完成。此外，图形和动画演示的广泛使用增加了用户对系统特性、存在的问题和限制条件的理解.并且知道如何采取补救措施。PowerWorld

25、提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样它可以可视化地显示负荷、发电量和联络线功率随时间的变化，以与因此产生的系统运行状况的变化。这项功能在解释例如电网扩建引起网络结构变化等问题上十分有用。PowerWorld可视化分析程序还具有一体化的经济调度、联络线功率交换经济性分析、功率传输分配因子(PTDF)计算、短路计算和故障分析的强大功能，所有这一切都通过一个主界面来实现。PowerWorld可视化分析程序的上述特性被集成在一起，在软件安装完毕后即可领略到它的庞大功能。帮助和查错工具。PowerWorld仿真器允许用户用几种不同的格式存储工程。选择主菜中File中的SaveAs项可出现对话

26、框，在对话框左下角存储文件类型一栏中可选择所需的保存格式。仿真器能以二进制格式（默认值），PTI版本V2330所用的原始数据类型、IEEE通用格式和GEEPC等格式来存储工程。编辑面板（Edit）包括一些工程编辑工具。可剪切或复制单线图上的单个设备或原件并把它粘贴在原图或其他图中。同样也可通过通常的选取操作或矩形框对一组元件进行一样的操作。用插入面板（Insert）按钮可在现有的单线图上添画新组元。这些组元包括电力系统的元件如节点、输电线、变压器、负荷、发电机和“地区(AREA)”,“区域（ZONE）”以与诸如“饼图(PIECHART)”等提供测量、标注和咨询信息的框件。也可添加文本框或矩形、

27、椭圆形、弧形等形状的显示框，而这些均与系统中其它设备无关。通过格式面板（Format）可改变字体、颜色、线型、图形放大比例与其原件所属层次等。也可设定不同绘图参数的缺省值，并在必要时重设这些值。为显示复杂的电力系统运行图，PowerWorld可视化分析程序可放大和移动单线图。可在图像缩放面板中直接指定放大的尺寸，也可通过选定图中某一矩形区域来设定放大倍数。本栏包含一对话框.可以通过它选择以某一母线为中心显示单线运行图。通过选项/信息栏（Options)，可迅速查阅PowerWorld可视化分析程序的有关信息和设置选项。可设置有关仿真和求解的选项、定义过滤显示、进行单步潮流计算、电压等高线动态着

28、色、各种运行报表和区域控制误差分析、网络拓扑结构分析、二维和三维可视化运行图切换以与工程所包含的原件的所有属性和相关运行参数和控制参数的显示和修改。这两个栏目在编辑模式和运行模式下根据需要不尽一样。工具栏（Tools）提供母线运行信息浏览、全网潮流浏览和指定母线或线路潮流运行信息、静态安全分析、可用传输容量ATC计算、短路电流计算、各种灵敏度分析、电气岛分析、网损计算、功率传输分布因子计算、强制潮流设置与计算、地理信息功能加载（GIS）、制作影视剪接，负荷和出力调整等高级功能。仿真栏（Simulation）提供仿真所采用的各种算法，包括极坐标和直角坐标的牛顿拉夫逊法、快速解耦算法、单步法、交直

29、流系统混合潮流计算、鲁棒性潮流加速计算、最优潮流计算、潮流计算启动终止设置和不收敛的处理办法以与脚本文件的相关处理。最优潮流（LPOPF）栏提供常规最优潮流计算、考虑各种运行约束和经济约束的最优潮流计算以与相关参与最优潮流的系统各种原件参数的设定和修改。电压安全性和稳定性分析工具（VSAT）以置的牛顿一拉夫逊法进行的潮流计算为基础，允许用户在某特定传输容量下求解多重潮流解，从而得到给定节点的PV或QV曲线。电压安全性和稳定性分析（VSAT）的目的是在用户定义的传输容量自动增加时允许用户监视系统的任一参数。电压安全性和稳定性仿真计算结束后用户可用可视化仿真曲线显示所监视的参数。除了上述各功能，P

30、owerWorld可视化分析程序还提供方便快捷的局部菜单（在运行图上右击鼠标），主要有限值监视设定、越限后文本区自动改变颜色、可视化显示容和参数设定、全屏切换显示和分屏耦合显示、快速查找和定位、鹰眼漫游、负荷预测可视化、考虑气候变化的系统运行状态分析、用户自定义界面、新的插入模板、母线颜色自动选择、动画率可调、饼图和线路颜色的协调等功能。另外还包括潮流计算收敛性加速算法设定、缺省绘图值功能、过滤选项、常用表达的定义、移相器建模、直流线路建模、在线帮助、系统数据导入导出、自动插入和外挂用户自编程序扩展标准接口等高级功能。1.3 电力系统建模1.3.1电力系统单线图对任何一个电力系统进行分析前，必

31、须准确地对其建模。在PowerWorld软件中，通过创建单线图来实现建模功能，并且保存建模参数到后台数据库，这是可视化分析的前提条件。电力系统单线图建模在EDITMODE完成，其过程如下：1)创建工程示例从File栏选取NewCase项，创建一个新的工程示例文件。2)添加发电机元件从Insert栏中点击选择发电机（Generator）或直接点击发电机图标，在与该发电机连接的母线处点击左键，则弹出发电机信息对话框，填入发电机相关信息，再单击确定（OK），然后适当调整发电机位置，则发电机添加完毕。图2.7单选发电机模型图2.8添加发电机3)发电机选项对话框详解（如图2.8）该对话框是用来查看和修改

32、和系统中每条发电机相关联的参数。它也能用来插入新的发电机，删除现有的发电机。编辑模式下的发电机信息对话框和运行模式下的发电机信息对话框是完全一样的.母线编号（BusNumber）：1和999之间的可以用来识别附在发电机上的母线一个数。下拉列表列举了示例中所有满足由区域/地区/所有者筛选（area/zone/ownerfilters）所确定的标准的发电机的母线。用户可以直接从下拉列表中选择一个母线编号，或者用户可以利用旋转按钮循环通过发电机母线列表来选择。母线名字（BusName）：附在发电机上的母线的一个字母标识符，可以有多达八个字符组成。利用下拉框和有效的区域/地区/所有者筛选（area/z

33、one/ownerfilters）一起来查看示例中所有发电机名字的列表。ID：文字和数字的ID可以用开区别和母线相连的多个发电机。匹配值是1。燃料类型（FuelType）：这个模型表示发电机所用的燃料类型。在大多数示例中，对于正常的负荷潮流分析该字段时多余的，因此匹配值是未知的但是在考虑安全性的最优潮流分析（SecurityConstrainedOPF）中要用到该值。机组类型（UnitType）：表示发电机机组的类型，例如联合循环、蒸汽、水等。按编号查找（FindByNumber）：通过编号和ID来查找一个发电机，把编号键入母线（BusNumber）字段，把ID键入ID字段，并点击该按钮。按名

34、字查找（FindByName）：通过名字和ID来查找一个发电机，把名字键入母线编号（BusName）字段，把ID键入ID字段，并点击该按钮。高级查找（Find）：如果不知道正在查找的确切的发电机的编号或名字，点击这个按钮打开高级搜索(advancedsearchingine)。状态（Status）：发电机的状态，既可以是闭合的（连接到终端母线上），也可以是断开的（没有连接到终端母线上）。用户可以利用该字段来改变发电机的状态。区域名字（AreaName）：对终端母线区域的字母标识符。端母线有一样的所有者（SameOwnerasTerminalBus）：是只读选项，表明发电机和终端母线的所有者是否

35、是同一个。标签（labels）：点击该按钮将打开预定的别名对话框（SubscribedAliasesdialog），该对话框列出了所有的标签或者为已选发电机指派的别名。画面大小（DisplaySize）：发电机的大小。依大小的比例决定宽度（ScaleWidthwithSize）：如果选中该项，那么当改变画面大小（DisplaySize）时，画面宽度（DisplayWidth）将自动按比例适当调整。如果不选该选项，那么改变画面大小（DisplaySize）时仅仅影响到发电机对象的长度。画面宽度（DisplayWidth）：显示对象的宽度。如果选中依大小的比例决定宽度（ScaleWidthwith

36、Size），那么改变画面大小（DisplaySize）字段里值时，该画面宽度（DisplayWidth）将自动设置。或者可以手动给画面宽度（DisplayWidth）设置一个新值。像素浓度（PixelThickness）：显示对象的浓度，单位是像素方向 确定所绘对象的方向。 瞄定 Anchored）：如果选中该项，那么对象将锚定到它的终端母线。接到新的发电机（LinktoNewGenerator）：在数据方面，把对象到不同的发电机。4)发电机有功与电压控制控制（MWandVoltageControl）栏（如图2.1-10）图2.10发电机有功与电压控制信息有功输出（MWOutput）：发电机的

37、当前有功出力。最小和最大的有功输出（MinimumandMaximumMWOutput）：发电机的最小和最大的有功输出约束。如果做了实行有功约束（EnforceMWLimits）选项，那么模拟器将不允许有功输出低于最小值或者高于最大值。可用（AGC）：确定发电机是否可用自动发电装置（AGC），通常应该选中该选项。但是，有时用户想要手动控制发电的输出（比如你要使用发电机来排除一线路越限），在这种情况下，用户应当不选择该项。任何时候用户手动地改变发电机的输出时，把发电机放在“手动”“manual”控制上。如果希望发电机参与区域发电调度，那么可以把发电机放回到“onAGC”。z实行有功约束（Enfo

38、rceMWLimits）：如果选中该项，发电机将实施最小和最大有功约束，倘若也选择了在PowerWorld模拟器选项对话框（PowerWorldSimulatorOptionsDialog）上的约束标签（LimitsTab）上的实施发电机有功输出（EnforceGeneratorMWLimits）。如果选中该字段并且一个发电机有功越限，那么会立即改变发电机的有功输出。分配因子（Part.Factor）：分配因子是用来定义当发电机可用AGC并且区域是分配因子控制时的反应负荷的发电机的有功输出如何变化。当用户利用PTI原始数据格式（PTIRawDataFormat）打开示例时，该字段初始化为发电机

39、每单位功率额定值。因此，分配因子信息并不以PTI格式保存。有功斜率约束（MWRampLimit）：当按次数运行仿真时，发电机的每次步长不会超过该值，必须打开全局选项以遵守发电机斜率约束。无功输出（MvarOutput）：发电机的当前无功出力。仅仅当没有选中AvailableforAVR时，用户才可以手动改变该值。最小和最大的无功输出（MinimumandMaximumMvarOutput）：确定最大或最小的允许的发电机无功输出。可用（AVR）：确定发电机是否可用自动电压调整（AVR）。当选中该项时，发电机将自动改变它的无功输出以保持期望的终端电压在确定的无功围之。如果达到一个无功界限，那么发电

40、机将不再能够保持其电压在设定值，并且其无功将保持在界限值恒定。应用能量曲线（UseCapabilityCurve）：如果选中，那么发电机的无功功率约束就确定应用无功能量曲线。无功能量曲线描述了发电机无功功率约束和其有功功率输出的依赖关系。因此，将应用最小无功输出（MinMvarOutput）和最大无功输出（MaxMvarOutput）字段里的固定值。发电机的无功能量可以用显示在对话框底部的表格来定义。更详细的信息请看发电机无功能量曲线（GeneratorReactivePowerCapabilityCurve）。调节母线编号（egulatedBusNumber）：发电机正在调节的母线电压的母线

41、的编号。通常是发电机的接线端母线，而并不一定是。多个发电机能调节同一个远程母线，但所调节的母线一定不是另外一个发电机的母线。如果发电机是松弛节点，那么它必定调节自己的接线端电压。选择CaseInformation,Others,RemotelyRegulatedBuses查看远动调节母线对话框（RemotelyRegulatedBusesDialog），该对话框识别所有的能远动调节的母线。定值电压（SetPointVoltage）：确定期望的发电机在调节母线调节的每单位定值电压值。调节母线不一定是发电机的接线端母线。远动调节百分比（RemoteReg%）：该选项仅仅用于在不同的母线的多个发电机

42、调节一个远动母线（例如：不是它们的接线端母线）时。该字段确定远动母线维持其应有发电机供应的电压所需要的总的无功功率的百分比。匹配值时100%。如果总值不是100%，那么所有的将矫正所有的调节因子以得到一个调节百分比。1.3.2仿真环境和参数设置按上述讲解陆续将系统中各元件正确添加，并输入相关数据，调整外观，则完成了系统单线图的绘制。下面，就可以进行仿真参数设置了。从主菜单上选择OptionsSolution/Environment，打开如图2.29所示的对话框，就可以进行仿真环境和仿真参数设置。该对话框的顶端有7个按钮，分别是：示例显示设置、消息日志设置。文件管理设置、仿真环境设置、极限管理设

43、置、单线图设置以与潮流求解设置，点击其中任何一个按钮就可以单独打开一个标签页进行设置。图2.29所示为潮流求解设置标签页。其中较重要的设置是：潮流计算算法选择、基准能力、允许误差、迭代最大次数、对电压控制的设置等等。图2.29仿真参数设置对话框1.4软件主要功能模块1.4.1潮流计算(PowerFlow)如图3.1，单击RunMode，进入运行模式，进行潮流运行调试。图3.13.1转换到运行模式在运行模式下，点击Play键，如图3.1，则开始按已设置好的参数运行潮流图。图3.11)PowerFlowList功率潮流列表功率潮流列表在更常用的基于文本的表格中显示系统的功率潮流的详细数据信息。这是

44、给需要详细了解潮流信息的用户提供的，包括母线的单位电压，母线负荷和发电机，还有与母线相连的线路和变压器的潮流。显示的容取决于区域区段滤波器，打开主菜单的ToolsPowerFlowList就会显示，如果只想看一小部分母线的潮流，可用QuickPowerFlowList。因为没有区域区段滤波器设置的大系统，产生完全的功率潮流列表要花费取模拟器很多时间。需要注意可以显示的最多线路数为32767，如果这超过这个极限，模拟器就会产生运行错误。可以使用area/zone/ownerfilters来限制装置在这显示上显示的数量，也可以用QuickPowerFlowList选中要选的母线。在PowerFlo

45、wList中可以通过双击名为TOnnnnn,的那一行来显示与母线相邻的元件的潮流，这里nnnnn是想要看到的母线的编号。如果母线是一个没有滤波器设置的地区或区间，那么area/zonefilter会自动设置。用这种方法，可以按母线逐个检查系统。这个显示还可以快速显示与不同母线对象相关联的对话框。把光标放在所要求装置，按CTRL键并左击，将显示对应的母线、负荷、发电机，或旁路信息对话框编辑表。PowerFlowList也有它自己的菜单，通过在显示上右击鼠标可以看到。选择ChangeFont可以修改显示字体的风格和大小。选择Refresh可以确保显示的容与系统当前状态一致。要跳过列表中的特殊列，点

46、击FindBus，打开FindBus。要显示当前选择支流，母线、负荷，或者旁路开关的信息对话框，选择DisplayObjectDialog。要想打印显示容，选择Print菜单选项。选择Copy能把你的显示复制到Windows剪贴板，从而信息可以被粘贴到另一个程序。最后，选择Close关闭显示。打印显示的时候，可以直接传给打印机或保存他们到文本文件。要在PrintDialog把显示结果保存为文本文件，选择对话框左下角的SavetoFile选项。3)生成报表选择ReportWriter来创建全部系统信息的文本格式报告。涉与的容包括区域、区段、母线、发电机、负荷、旁路开关和传输线的信息。这些报告可以

47、按照要求打印和自定义。4)停运停运显示通过选择CaseInformationOutages菜单选项（只有在运行方式）可以调出，1.4.2故障分析(FaultAnalysis)故障类型（FaultType）通过选择下面四种故障处故障类型中的一种来进行计算：单相对地短路（SingleLine-to-Ground）通过用户定义的一个对地故障阻抗来进行单相对地短路计算。把A相设为故障相。两相短路（Line-to-Line）假设一个值为999+j999的对地阻抗进行两相短路计算。把B相和C相设为故障相。三相短路（3PhaseBalanced）通过用户定义的一个对地故障阻抗来进行三相短路计算。两相对地短路

48、（DoubleLine-to-Ground）通过定义一个接地故障阻抗来进行两相对地短路计算。电流单位（CurrentUnits）允许用户是选择观察故障时标幺值还是电流的实际值。故障结果在故障分析对话框下部以表格的形式显示，故障结果也可以在单线图里以图形化的形式显示出来。通过选择，可以把任何一个三相值单独地显示出来，或者是使三相值同时显示。在单线图里显示故障分析结果的一些必要栏目：z节点电压（BusVoltage）和节点相角（BusAngle）对于节点这两栏是得提出的。当选择观察故障分析结果时，这两栏的容应该要确定，用故障相的电压值（单位为每单位量）和相角（单位为度）代替实际的负荷潮流值。z对于

49、支路，交流支路的有功功率潮流（ACLineMWFlow）和交流支路的无功功率潮流（ACLineMvarFlow）这两栏是得提出的。这两栏的容应该要确定，用故障相的电流幅值（单位为安培或者是每单位量）和相角（单位为度）代替有功功率量和无功功率量。z发电机有功功率输出（GenMWOutput）和发电机无功功率输出（GenMvarOutput）字段用于表示发电机这两个字段将会被标识，有功功率和无功功率的数值将用发电机终端故障相的电流幅值（以安培或者是每单位量为单位）和相角（单位为度）替换。故障电流（FaultCurrent）显示故障发生时故障处的电流幅值和相位。计算（Calculate）点击这个按钮

50、软件将进行故障分析。为了保证能够进行计算，潮流应该处于一个对于结果来说有关的、可解的状态。因此当按下计算（Calculate）按钮时要做的第一件事是解潮流。用户可以在运行计算程序时通过查看信息日志来观察这一步。一旦解潮流完毕，故障分析计算开始运行，计算结果将被显示出来。故障阻抗（FaultImpedance）无论进行何种故障计算，都是要包括故障阻抗的。电阻和电抗可以作为故障电流入地的路径，当计算用于决定其他故障量的故障电流时，故障阻抗需要被考虑进去。图3.261.4.3电压稳定性分析(VoltageStability)PVQV是PowerWorld的电压充裕和稳定评估工具，用于分析电力系统的电

51、压特性。PowerWorld仿真器是一个交互式的电力系统仿真软件，用于仿真高压电力系统的运行。在基本软件包中仿真器使用Newton-Raphson潮流算法求解潮流方程。但是，使用附加件电压充裕和稳定工具（voltageadequacyandstabilitytool(PVQV)），用户可求得多个潮流解，目的是为某一传输生成PV曲线或为给定的节点生成QV曲线。使用“电压稳定”（VoltageStability）主菜单项进入PVQV功能。该菜单可用的命令有简化模型（RefineModel），QV曲线（QVCurves）以与PV曲线（PVCurves）。附加工具PVQV的目的是当自动增加用户定义的传

52、输时，允许用户监控任何电力系统参数。PVQV模块使用仿真器构建NewtonRaphson潮流算法来完成此任务。在PVQV仿真完成后，用户可以选择作出描述任何在“追踪量”（QuantitiestoTrack）中指定的监测系统参数。1.4.4最优潮流(OPF/SCOPF)PowerWorld程序一种交互式仿真软件包，用于电力系统的仿真运行。在标准模型中，仿真器使用Newton-Raphson潮流算法解潮流方程。但是随着最优潮流（OptimalPowerFlow，OPF）的添加，该程序也可以使用OPF来解这些潮流方程，其最优潮流(OPF)和安全约束最优潮流(SCOPF)使用线性规划LPOPF实现。在

53、运行模式下(RunMode),从主菜单上选择LPOPF，出现如图3.28所示的菜单栏，从中可以打开最优潮流(OPF)和安全约束最优潮流(SCOPF)工具的对话框。图3.28LPOPF菜单栏OPF的目的是通过改变不同的系统控制，最小化目标（费用）函数。这些控制考虑了用于模拟潮流平衡约束和各种运行限制的等式和不等式约束。OPF的LPOPF解一个标准潮流，然后解一个线性规划。然后在这两者之间进行迭代，通过迭代确定最优解用于改变系统控制，以移除任何极限违限的情况。最优化潮流(OPF)算法就是，在满足功率平衡约束和基本潮流的运行约束情况下，通过系统控制变量优选，求解目标函数(通常为总运行费用)的最小值。

54、尽管系统的安全运行没有考虑意外事故违限。但是，目标函数的最小化过程还需考虑一些意外事故。这就需要运用到安全约束最优潮流(SCOPF)算法。在SCOPF求解过程中，通过求解标准潮流和求解线性规划(通过改变系统控制变量来消除意外事故)之间不断迭代的算法确定系统的最优状态。SCOPF算法通过调整控制变量使系统处于事故前的状态，避免事故后状态违限。如果系统中有足够的控制变量可以利用，则存在满足目标函数最小和事故违限约束的解。如果系统没有足够的控制变量，则在某些事故条件下肯定会发生违限。这些情况表示在非强制性约束下，会造成边际费用的偏高。选择LPOPFSecurityConstrainedOPF，可进入

55、SCOPF（安全约束最优潮流）的命令和选项页面。在OPF选项对话框对SCOPF（安全约束最优潮流）函数进行定义，在事故分析对话框中对事故进行设置。有关这些设置，可阅读OPF和事故分析帮助文档。建议在运行SCOPF仿真以前，熟悉仿真器的OPF和事故分析工具。SCOPF对话框中其它指令可用来指定基本潮流的解过程和存取SCOPF的结果。1.4.5事故分析(ContingencyAnalysis) 事故分析是电力系统分析的一个重要的组成部分。电力系统规划和运行人员必须分析系统中所发生的一系列事件，如：发电机组或线路/变压器的投切等对电力系统造成的影响有深刻的认知。PowerWorld程序的事故分析工具

56、箱提供的功能不仅可以分析电力系统基本示例的拓扑关系，而且还可以分析系统的任何稳态和暂态事件的结果。事故分析对话框如图3.1所示。电力系统中经常涉与到n1规则进行静态安全分析，在断掉任何一条传输线路/一台变压器或者损失发电机出力等情况下，检验系统保持稳定运行的能力。在PowerWorldSimulator中，单一的事故条件可以是一个单一的原因（例如传输线路或者变压器投切），或者多种原因（例如一台发电机，几条节点和大量支路同时损失）。按照对话框上的操作说明，可以手工添加事故，也可以选择自动插入（AutoInsert）事故，图3.31所示为自动插入事故对话框。首先选择事故的类型：单一元件组成的事故或

57、者是组合元件组成的事故，然后按照定义的事故类型，把所建模的电力系统中的元件分别设为事故分析元件，自动地依次轮流进行计算分析，找出并统计越限元件。当然，该工具提供了高级过滤器(AdvancedFilter)功能，可以用来对定义的事故进行全面广泛的条件设置。值得指出的是，该事故分析工具能够设置使用全牛顿法或者使用直流负荷潮流算法来分析每一次事故。全牛顿法不如直流负荷潮流算法快速，但是它的计算结果更加准确一些，并且计算电压/无功功率的影响。1.4.6线性分析(LinearAnalysis)PowerWorld程序提供的电力系统线性分析工具包括分布因子计算和灵敏度计算。1）分布因子计算工具功率传输分配

58、因子（PowerTransferDistributionFactors）功率传输分配因子（PTDF）：用来衡量从一个区域到另外一个区域的电力传输发生变化时，系统设备上电力负荷的响应或变化的程度，以功率传输变化的百分比来表示。这些数值提供了一个关于在买方和卖方之间传输的改变所导致的在传输线路与断面之间潮流如何流动的线性近似，这些值可以在动态潮流单线图上看到。线路开断分布因子(LODF)：用来衡量一个单一系统设备或元件开断所引起的系统其它设备上电力负荷的重新分配的程度，在一条有能量传输的线路上，LODF计算法决定了在线路开断后，传移到其它传输线上的线路潮流百分值。线路开断分布因子(LODF)计算工

59、具对话框2）灵敏度计算工具输电负荷切除灵敏度(TransmissionLoadingReliefSensitivities)通过选择主菜单上的工具（Tools）其他灵敏度（OtherSensitivities）TLR灵敏度（TLRSensitivities）计算TLR灵敏度。打开TLR灵敏度对话框，如图3.35所示，这个对话框允许用户设置TLR灵敏度选项，并计算灵敏度。输电线路减负荷（TLR）灵敏度可能会被认为是功率传输分配因子的翻转。TLR灵敏度和PTDFs用来测量一个交易中在设备上的潮流灵敏度。计算PTDFs，用户需要定义一个发源组和一个汇流组，仿真器定义了一个发生在源点和汇点之间的单传输

60、百分值，该传输在若干个监测对象上流动。对于TLR灵敏度，用户需要定义一个单设备，比如说一条传输线去监测，一组作为电源或者是补偿的设备。此时，仿真器就定义了流动在从单监测对象到很多不同的，包括用户定义为电源或是补偿的交易上的潮流灵敏度。总之，PTDFs反映的是很多监测元件对一个单交易的灵敏度，而TLR灵敏度测量的是一个单交易对很多不同电能传输的灵敏度。发电转移因子灵敏度（GenerationShiftFactorSensitivities）是TLR计算的一种特殊类型。GSFs总是包含有一个作为买方的平衡节点的转移。除此之外，GSF和TLR的计算是一样的。潮流和电压灵敏度在运行模式下，选择工具（T