基于powerworldsimulator的汉中电网建模与仿真.docx
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基于powerworldsimulator的汉中电网建模与仿真
基于power_world_simulator的汉中电网建模与仿真
基于PowerWorldSimulator的汉中电网建模与仿真
田银刚
【摘要】:
了解可视化电力系统设计的基本思想及发展情况～介绍了PowerworldSimulator的基本功能和使用方法～以汉中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,根据汉中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。
通过汉中电网实例的分析及运行～验证了该软件的合理性与有效性。
【关键字】:
PowerworldSimulator、建模～仿真～潮流计算、汉中电网、可视化、短路故障
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[abstracts]:
PowerworldSimulator13versionofthebasicfunctionstosimplifythemodelgridHanzhongframeworkthroughPowerworldSimulator13,visualizationgridmodel,toachieveasingleversionofthevisualdesignofthepowersystem,accordingtothegridHanzhongmodelcompletionofthesetofsystemparametersforthecalculationofflowvisualization,andthefailuretocarryoutavarietyofPowerFlowvisualizationanalysisoftheoperation.
[Keyword]:
PowerworldSimulator,acomputercalculationofthetrend,Hanzhonggrid,visualization,short-circuitfault
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1Powerworldsimulator的软件介绍.......................................2
1.1电力系统可视化技术.......................................................................................................................21.2PowerWorld软件介绍......................................................................................................................31.3电力系统建模..................................................................................................................................4
1.3.1电力系统单线图....................................................................................................................4
1.3.2仿真环境和参数设置............................................................................................................71.4软件主要功能模块...........................................................................................................................8
1.4.1潮流计算（PowerFlow）...........................................................................................................8
1.4.2故障分析（FaultAnalysis）......................................................................................................9
1.4.3电压稳定性分析（VoltageStability）....................................................................................10
1.4.4最优潮流（OPF/SCOPF）......................................................................................................10
1.4.5事故分析（ContingencyAnalysis）.........................................................................................11
1.4.6线性分析（LinearAnalysis）...................................................................................................11
1.4.7可用传输容量分析（ATC）...................................................................................................12
2。
计算机潮流计算.......................................................13
2.1潮流计算问题简述.........................................................................................................................13
2.1.1潮流计算的发展史..............................................................................................................13
2.1.2潮流计算的发展趋势..........................................................................................................14
2.1.3潮流计算的意义..................................................................................................................142.2潮流计算问题的数学模型特点.....................................................................................................15
2.2.1电力网络方程......................................................................................................................15
2.2.2节点电压方程......................................................................................................................152.3潮流计算方法的分析..................................................................................................................16
2.3.1潮流计算方程和约束条件.................................................................................................16
2.3.2节电分类.............................................................................................................................17
2.4计算机潮流计算的方法..............................................................................................................18
2.4.1迭代法..................................................................................................................................18
2.4.2高斯-塞德尔迭代法...........................................................................................................18
2.4.3牛顿-拉夫逊法...................................................................................................................19
3（汉中电网建模与分析...................................................25
3.1汉中电网现状分析.........................................................................................................................253.2汉中电网电力系统现状.................................................................................................................253.3汉中电网的电源建设.....................................................................................................................263.4汉中地区电网电力平衡................................................................................................................263.5汉中电网存在主要问题.................................................................................................................28
3.5.1解决汉中电网紧张问题......................................................................................................29
3.5.2解决汉中电网可靠性弱与稳定性弱问题..........................................................................30
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3.6参数的设置..................................................................................................................................30
3.6.1变压器参数的设置..............................................................................................................303.6.2线路参数的设置.......................................................................................................................383.7电网的运行与分析......................................................................................................................42
3.7.1潮流运行.............................................................................................................................42
2）潮流运行图分析.....................................................................................................................44
3.7.2潮流列表.............................................................................................................................44
3.7.2功率潮流列表图.................................................................................................................44
3.7.3潮流故障分析.....................................................................................................................44
3.7.4QV曲线分析图...................................................................................................................46
英文资料……………………………………………………………………………………………………53
中文翻译................................................................53
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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，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及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及参数，在仿真器中进行各种操作，从而对模型进行潮流分析、故障分析及经济运行分析等（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PowerWoddSimulator中实现仿真算例，分析比较仿真结果，证明了PowerWoddSimulator的准确性，以及在电力系统行业的应用前景（
PowerWorldSimulator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及学术界对系统进行仿真的极佳工具（PowerWorldSimulator通过不断对潮流求解，实现对电力系统的动态模拟（应用PowerWorldSimulator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、及控制等（随着计算机技术的不断发展，操作可视化将成为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（
PowerWorldSimulator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及优异的交互性能。
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PowerWorldPowerWorldSimulator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。
owerPowerWorldSimulator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，以及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。
PowerWorldSimulator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。
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1Powerworldsimulator的软件介绍
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内在联系，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。
国内这方面的研究还处于萌芽阶段，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，
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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数据进行数据挖掘和综合，发现其内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内涵。
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及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、电网规划以及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及优异的交互性能。
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
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