应用电力系统可视化程序进行潮流和短路计算.doc

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1、1　引言随着国民经济的持续稳定发展，我国电力系统的规模越来越庞大，其网络结构越来越复杂，输电线电压等级越来越高，电网运行方式的变化越来越频繁[1]，电力系统基础计算分析工作量越来越大，数据录入和计算结果显示要求越来越快速准确，电能质量的要求越来越高。为了应对这些新形势下的新问题，电力系统可视化技术应运而生。电力系统可视化技术[２]，是可视化技术与电力系统分析有机结合的产物。它指的是利用可视化技术，按照某种算法，将电力系统设备的各种属性、系统运行状态数据处理后，用图形或图像的方式直观显示出来的技术。其目的是使系统运行人

2、员更方便、更明晰地了解当前系统的运行状态，以便采取更有效、更有针对性的运行控制措施。PowerWorld[３]是美国伊利诺斯大学开发的电力系统可视化仿真软件包，它以潮流分析为核心，采用动画式多色彩的单线圈等可视化技术，模拟电力系统在给定时间的运行状况，从而直观生动的阐述了电力系统运行的基本概念。本设计的目的在于熟练地掌握这一软件，验证其计算性能，对电力系统仿进行潮流计算和短路故障分析，将分析计算结果以可视化的形式直观地表现出来，为进一步的电力系统分析和设计提供基本依据。2　电力系统分析仿真软件PowerWorld介绍

3、PowerWorldV11.0版集电力系统潮流计算[４]、灵敏度分析、静态安全分析[５]、短路电流计算、经济调度EDC/AGC，最优潮流OPF[６]、无功优化，GIS功能、电压稳定分析PV/QV、ATC计算[８]、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[７]。在PowerWorld可视化分析程序中，输电线路的投切、负荷调整[９]、发电机的投退及各种功能切换以及联络线的建立等等，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

4、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提供了极为方便的模拟电力系统时间特性[９]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。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。2.1　基本功能PowerWorld

5、程序有2种重要的操作模式：编辑模式和运行模式。编辑模式用来创建新模型或修改己存在的工程示例；而运行模式则用来模拟演示实际系统，使用程序具有的各种先进的工具对所建立的电力系统模型进行各种可视化分析。PowerWorld的用户界面上各个菜单的功能如下：文件面板（File）可进行存盘、打印、读取等操作。编辑面板（Edit）包括一些工程编辑工具。插入面板（Insert）按钮可在现有的单线图上添画新组元。格式面板（Format）可改变字体、颜色、线型、图形放大比例及其原件所属层次等。也可设定不同绘图参数的缺省值，并在必要时重设

6、这些值。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。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[12]。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[10]、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

7、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[11]的处理办法以及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及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）[12]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。2.2　高级功

8、能除了上述各功能，PowerWorld可视化分析程序还提供方便快捷的局部菜单，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[13]、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。