基于PWS的區(qū)域電力系統(tǒng)運行及分析畢業(yè)論文

1、 題 目 基于PWS的區(qū)域電力系統(tǒng)運行及分析 學(xué)生姓名 張書華 學(xué)號 1117024049 所在學(xué)院 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 電氣1103 指導(dǎo)教師 李 昂 完成地點 陜西理工學(xué)院 2015 年 5 月 26 日 基于PWS的區(qū)域電力系統(tǒng)運行及分析張書華 (陜西理工學(xué)院電氣工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)1103班，陜西 漢中 723000) 指導(dǎo)教師：李昂摘要隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的采用面向過程方法編寫的軟件已經(jīng)不能滿足越來越復(fù)雜的管理、監(jiān)視、控制系統(tǒng)和日趨龐大的計算分析工作?？梢暬娏ο到y(tǒng)是目前電網(wǎng)的研究方向之一，是今后電力系統(tǒng)的潮流管理、網(wǎng)絡(luò)控制、電力市場等的發(fā)展方向。它使程序的使用

2、變得簡單、直觀，其面向?qū)ο蟮募夹g(shù)使程序代碼易于開發(fā)、管理、擴(kuò)充和移植，是今后電力系統(tǒng)分析、仿真程序的發(fā)展方向。 在熟悉Power World Simulator軟件的基礎(chǔ)上，以區(qū)域電網(wǎng)的簡化模型為例，搭建可視化電網(wǎng)模型，實現(xiàn)單機(jī)版的可視化電力系統(tǒng)設(shè)計,并且在簡化模型搭建準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，進(jìn)行系統(tǒng)不同方式下的潮流運行及分析。利用該軟件進(jìn)行各種故障（短路、斷線）狀況下的模擬運行，分析并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，從而為區(qū)域電網(wǎng)的規(guī)劃及運行控制提供參考。關(guān)鍵詞Power world simulator；仿真；區(qū)域；電力系統(tǒng)分析；短路故障Operation and analysis of region

3、al power system based PWSShuhua Zhang(Grade03,Class11,Major Electrical Engineering and Automation,Electrical Engineering Dept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723000,Shanxi) Tutor:Ang LiAbstract: With the continuous development of power system, the traditional use of process-oriented way to

4、 write the software can not meet the increasingly complex management, monitoring, control systems and increasingly large computational analysis. Visual Power System is one of the grid research, the future trend of the power system management, network control, power and market development. It makes u

5、se of the program simple, intuitive, and its object-oriented technology to make the program code easier to develop, manage, expand and transplantation, the future development direction of power system analysis, simulation program.In the familiar Power World Simulator software, based on a simplified

6、model of regional power grid, for example, to build the visual grid model, to achieve a single version of the visual design of power systems, and build accurate based on the complete system parameter settings in simplified model system current run and analyze different modes. With this software, a v

7、ariety of fault (short circuit, wire break) under simulated operating conditions, analyze and record data, thereby providing a reference for the planning and operation control regional power grid.Key words: Electric Book Shop; The simulation; Area; Power system analysis; short circuit fault目錄 TOC o

8、1-3 u 目錄 PAGEREF _Toc16458 41前 言 PAGEREF _Toc18427 1 PAGEREF _Toc3817 1 PAGEREF _Toc206 1 PAGEREF _Toc29955 12 Power world仿真建模 PAGEREF _Toc8423 4 PAGEREF _Toc4383 42.2 Power world simulator主要功能概述 PAGEREF _Toc31872 4 PAGEREF _Toc32560 5 PAGEREF _Toc32213 73電力系統(tǒng)計算機(jī)潮流的算法 PAGEREF _Toc11830 8 PAGEREF _To

9、c5844 8 PAGEREF _Toc13224 8 PAGEREF _Toc19790 9 PAGEREF _Toc4966 9 PAGEREF _Toc7602 9 PAGEREF _Toc26629 9 PAGEREF _Toc4246 93.2.3 牛頓-拉夫遜法 PAGEREF _Toc30387 104區(qū)域電力系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc415 12 PAGEREF _Toc21253 12 PAGEREF _Toc19073 12 PAGEREF _Toc6767 12 PAGEREF _Toc23347 12 PAGEREF _Toc19505 13 PAGEREF _

10、Toc20616 13 PAGEREF _Toc10752 13 PAGEREF _Toc25805 155電力系統(tǒng)運行及分析 PAGEREF _Toc11964 17電力系統(tǒng)的運行方式的基本概念 PAGEREF _Toc12828 17電力系統(tǒng)運行的特點 PAGEREF _Toc21475 17對電力系統(tǒng)運行的基本要求 PAGEREF _Toc15493 17 PAGEREF _Toc25517 17 PAGEREF _Toc10811 17 PAGEREF _Toc17649 20電力系統(tǒng)故障簡介 PAGEREF _Toc610 20故障分析 PAGEREF _Toc22337 20 PA

11、GEREF _Toc20288 226 結(jié)論 PAGEREF _Toc26849 231前 言隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力負(fù)荷的增長明顯加快,對整個電力系統(tǒng)的供電能力、電能質(zhì)量、供電可靠性都有了更高的要求。我國電力系統(tǒng)的規(guī)模也“水漲船高”，其結(jié)構(gòu)和運行方式日趨復(fù)雜，對電力系統(tǒng)調(diào)度中心自動化水平的要求也越來越高。傳統(tǒng)的采用面向過程方法編寫的軟件已經(jīng)不能滿足越來越復(fù)雜的管理、監(jiān)視、控制系統(tǒng)和日趨龐大的計算分析工作?？梢暬娏ο到y(tǒng)是目前電網(wǎng)的研究方向之一，是今后電力系統(tǒng)的潮流管理、網(wǎng)絡(luò)控制、電力市場等的發(fā)展方向。它使程序的使用變得簡單、直觀，其面向?qū)ο蟮募夹g(shù)使程序代碼易于開發(fā)、管理、擴(kuò)充和移植，是今

12、后電力系統(tǒng)分析、仿真程序的發(fā)展方向。可視化技術(shù)的出現(xiàn)不僅為電力系統(tǒng)計算分析軟件的編寫提供了新的方法，而且使軟件具有界面友好、操作簡單、更好地抽象現(xiàn)實物理電網(wǎng)、方便的功能擴(kuò)充及代碼重用性等優(yōu)點。所以，通過PWS仿真軟件，建立模擬電網(wǎng)，進(jìn)行潮流計算及無功優(yōu)化分析，對電力系統(tǒng)的發(fā)展具有非常重要的意義。現(xiàn)狀可視化技術(shù)是20世紀(jì)90年代初期隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一門新興技術(shù)，它融合了計算機(jī)技術(shù)中的圖形學(xué)、圖像處理、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機(jī)界面等諸多分支。利用計算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像在屏幕上顯示，反應(yīng)客觀世界的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系，從而有利于人們正確理解數(shù)據(jù)或過程的含義。10多年

13、來，可視化技術(shù)在很多領(lǐng)域如研究流體力學(xué)、氣象預(yù)測與分析、高分子生物合成、醫(yī)學(xué)圖像虛擬再現(xiàn)取得了廣泛的應(yīng)用并獲得了巨大成功，而科學(xué)可視化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用仍處于研究和初步應(yīng)用階段。90年代，電力系統(tǒng)市場化席卷全球。這時的系統(tǒng)更加復(fù)雜，數(shù)據(jù)成倍增加,可視化的要求也愈加迫切。這方面的研究工作比較突出并且廣泛應(yīng)用于實踐的首推美國學(xué)者Thomas Jeffrey Over bye教授和Mark James Laufenberg博士，其研究課題組和掌管的Power World公司開展了電力系統(tǒng)可視化的系列研究工作，在其提出的電壓等位線(contouring)顯示技術(shù)的基礎(chǔ)上，對節(jié)點數(shù)據(jù)（如：節(jié)點電壓、電價

14、、靈敏度、參與因子、振蕩模態(tài)等）、線路數(shù)據(jù)（如：線路傳輸容量、線路負(fù)載率、線路功率分布因子等）、穩(wěn)定域（如：電壓穩(wěn)定域、功角穩(wěn)定域等）的算法和顯示進(jìn)行了可視化研究。主要分兩個方面：其一是側(cè)重于大型復(fù)雜電網(wǎng)規(guī)劃、運行和調(diào)度控制的工程應(yīng)用，其二是針對電網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)、演示和教學(xué)。國內(nèi)這方面的研究還處于萌芽階段，主要是將電力系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，在地理圖上真實地顯示電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。研究中利用傳統(tǒng)的靜態(tài)安全分析和故障排序方法，實現(xiàn)靜態(tài)安全分析數(shù)據(jù)的可視化和穩(wěn)定運行域的可視化。可視化研究只有在和所研究的領(lǐng)域有機(jī)融合后才能發(fā)揮其優(yōu)勢，大量的研究也證明了這一點，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)不加處理而簡單地利用圖形

15、顯示的做法是低效的。電力系統(tǒng)可視化技術(shù)不是為了可視化而可視化，電力系統(tǒng)可視化基本原理在于：一幅生動逼真的畫面可以表達(dá)很多數(shù)字才能表述的信息?？梢暬浖膽?yīng)用是為了將大量數(shù)字表述的信息用圖形方式表達(dá)出來，而且更為重要的是：數(shù)字間的潛在聯(lián)系也可能通過圖形信息更清楚的體現(xiàn)，對計算所得到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和綜合，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的本質(zhì)聯(lián)系以得到可準(zhǔn)確反映系統(tǒng)狀態(tài)的簡潔指標(biāo)，并以正確的方式予以可視化顯示才是可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的真正內(nèi)涵。無疑地，美國伊利諾斯(Illinois)大學(xué)學(xué)者Thomas Jeffrey Over bye教授和Mark James Laufenberg博士開發(fā)的Power

16、World大型電力系統(tǒng)可視化程序及其各種附加專業(yè)軟件包以其龐大、靈活的功能和互動、細(xì)膩的三維可視化技術(shù)贏得了科研機(jī)構(gòu)、電網(wǎng)規(guī)劃以及調(diào)度和運行人員的格外親睞。這套軟件已經(jīng)應(yīng)用到42個國家的300多個國家級電力公司的規(guī)劃、運行、調(diào)度和培訓(xùn)。本設(shè)計主要通過在Power World Simulator軟件的基礎(chǔ)上，以區(qū)域電網(wǎng)的簡化模型為例，搭建可視化電網(wǎng)模型，實現(xiàn)了單機(jī)版的可視化電力系統(tǒng)設(shè)計，直觀的表現(xiàn)出所搭建電網(wǎng)的規(guī)模，基本運行情況；在模型搭建準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，如：發(fā)電機(jī)容量，變壓器變比，線路損耗，負(fù)荷等。進(jìn)行系統(tǒng)不同方式下的潮流運行及分析，模擬各種故障（短路、斷線）狀況下的可視化運行

17、，為區(qū)域電網(wǎng)的規(guī)劃及運行控制提供參考。經(jīng)過一段時間的努力，以漢中地區(qū)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合資料，對漢中電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行整理和分析，在老師的指導(dǎo)下，通過小組討論的方式，對漢中電網(wǎng)進(jìn)行了模型簡化。在Power world simulator軟件中對簡化后的電網(wǎng)模型的各個元件進(jìn)行了仿真，順利搭建出較為精確的地區(qū)電網(wǎng)可視化模型。如圖1.1所示。圖1.1 建模仿真圖2 Power world仿真建模90年代，電力系統(tǒng)市場化席卷全球。這時的系統(tǒng)更加復(fù)雜，數(shù)據(jù)成倍增加,可視化的要求也愈加迫切。這方面的研究工作比較突出并且廣泛應(yīng)用于實踐的首推美國學(xué)者Thomas Jeffrey Over bye教授和Mark J

18、ames Laufenberg博士，其研究課題組和掌管的Power World公司開展了電力系統(tǒng)可視化的系列研究工作，在其提出的電壓等位線(contouring)顯示技術(shù)的基礎(chǔ)上，對節(jié)點數(shù)據(jù)（如：節(jié)點電壓、電價、靈敏度、參與因子、振蕩模態(tài)等）、線路數(shù)據(jù)（如：線路傳輸容量、線路負(fù)載率、線路功率分布因子等）、穩(wěn)定域（如：電壓穩(wěn)定域、功角穩(wěn)定域等）的算法和顯示進(jìn)行了可視化研究。主要分兩個方面：其一是側(cè)重于大型復(fù)雜電網(wǎng)規(guī)劃、運行和調(diào)度控制的工程應(yīng)用，其二是針對電網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)、演示和教學(xué)。國內(nèi)這方面的研究還處于萌芽階段，主要是將電力系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，在地理圖上真實地顯示電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

19、研究中利用傳統(tǒng)的靜態(tài)安全分析和故障排序方法，實現(xiàn)靜態(tài)安全分析數(shù)據(jù)的可視化和穩(wěn)定運行域的可視化。可視化研究只有在和所研究的領(lǐng)域有機(jī)融合后才能發(fā)揮其優(yōu)勢，大量的研究也證明了這一點，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)不加處理而簡單地利用圖形顯示的做法是低效的.電力系統(tǒng)可視化技術(shù)不是為了可視化而可視化，電力系統(tǒng)可視化基本原理在于：一幅生動逼真的畫面可以表達(dá)很多數(shù)字才能表述的信息。可視化軟件的應(yīng)用是為了將大量數(shù)字表述的信息用圖形方式表達(dá)出來，而且更為重要的是：數(shù)字間的潛在聯(lián)系也可能通過圖形信息更清楚的體現(xiàn)，對計算所得到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和綜合，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部的本質(zhì)聯(lián)系以得到可準(zhǔn)確反映系統(tǒng)狀態(tài)的簡潔指標(biāo)，并以正確的方式予以可視化

20、顯示才是可視化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的真正內(nèi)涵。無疑地，美國伊利諾斯(Illinois)大學(xué)學(xué)者Thomas Jeffrey Over bye教授和Mark James Laufenberg博士開發(fā)的Power World大型電力系統(tǒng)可視化程序及其各種附加專業(yè)軟件包以其龐大、靈活的功能和互動、細(xì)膩的三維可視化技術(shù)贏得了科研機(jī)構(gòu)、電網(wǎng)規(guī)劃以及調(diào)度和運行人員的格外親睞。這套軟件已經(jīng)應(yīng)用到42個國家的300多個國家級電力公司的規(guī)劃、運行、調(diào)度和培訓(xùn)。2.2 Power world simulator主要功能概述Power world simulator是一個面向?qū)ο蟮碾娏ο到y(tǒng)大型可視化分析和計算程序，

21、其設(shè)計特點是用戶界面友好以及優(yōu)異的交互性能。交互能力和可視化方法使它在勝任嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娋W(wǎng)運行分析的同時，還可以用來向非專業(yè)人員闡明電力系統(tǒng)的運行原理和進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。V11.0版的Power world simulator集電力系統(tǒng)潮流計算、靈敏度分析、靜態(tài)安全分析、短路電流計算、經(jīng)濟(jì)調(diào)度EDC/AGC，最優(yōu)潮流OPF、無功優(yōu)化，GIS功能、電壓穩(wěn)定分析PV/QV、ATC計算、用戶定制模塊等多種龐大復(fù)雜功能于一體，并利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)強(qiáng)大豐富的三維可視化顯示技術(shù)。使用方便、功能強(qiáng)大、可視化程度相當(dāng)高。Power world simulator可視化程序確切地說是多個產(chǎn)品的集成。它的核心是一個綜合的

22、、強(qiáng)大的潮流計算的軟件，它可以有效地求解多達(dá)100,000個節(jié)點的大型復(fù)雜電力系統(tǒng)。這使得Power world simulator作為一個獨立的潮流分析軟件包十分有用。與其他同類商業(yè)應(yīng)用軟件不同的是：Power world simulator允許用戶通過可縮放的彩色動畫單線圖來模擬一個系統(tǒng)。用戶可以運用可視化分析程序個性鮮明的示例（CASE）編輯器對模型任意進(jìn)行修改直至滿意。在Power world simulator可視化分析程序中，輸電線路的投切、負(fù)荷調(diào)整、發(fā)電機(jī)的投退及其各種功能切換以及聯(lián)絡(luò)線的建立等等，這一切只需點擊鼠標(biāo)就可完成。此外，圖形和動畫演示的廣泛使用增加了用戶對系統(tǒng)特性、存

23、在的問題和限制條件的理解，并且知道如何采取補救措施。Power world simulator提供了極為方便的模擬電力系統(tǒng)時間特性的工具。同樣它可以可視化地顯示負(fù)荷、發(fā)電量和聯(lián)絡(luò)線功率隨時間的變化，以及因此產(chǎn)生的系統(tǒng)運行狀況的變化。這項功能在解釋例如電網(wǎng)擴(kuò)建引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化等問題上十分有用。Power world simulator可視化分析程序還具有一體化的經(jīng)濟(jì)調(diào)度、聯(lián)絡(luò)線功率交換經(jīng)濟(jì)性分析、功率傳輸分配因子(PTDF)計算、短路計算和故障分析的強(qiáng)大功能，所有這一切都通過一個主界面來實現(xiàn)。Power world simulator可視化分析程序的上述特性被集成在一起，在軟件安裝完畢后即可領(lǐng)略

24、到它的龐大功能。Power world simulator仿真器允許用戶用幾種不同的格式存儲工程。選擇主菜中File中的Save As項可出現(xiàn)對話框，在對話框左下角存儲文件類型一欄中可選擇所需的保存格式。仿真器能以二進(jìn)制格式（默認(rèn)值），PTI版本V2330所用的原始數(shù)據(jù)類型、IEEE通用格式和GEEPC等格式來存儲工程。除了上述各功能，Power world simulator可視化分析程序還提供方便快捷的局部菜單（在運行圖上右擊鼠標(biāo)），主要有限值監(jiān)視設(shè)定、越限后文本區(qū)自動改變顏色、可視化顯示內(nèi)容和參數(shù)設(shè)定、全屏切換顯示和分屏耦合顯示、快速查找和定位、鷹眼漫游、負(fù)荷預(yù)測可視化、考慮氣候變化的系

25、統(tǒng)運行狀態(tài)分析、用戶自定義界面、新的插入模板、母線顏色自動選擇、動畫率可調(diào)、餅圖和線路顏色的協(xié)調(diào)等功能。另外還包括潮流計算收斂性加速算法設(shè)定、缺省繪圖值功能、過濾選項、常用表達(dá)的定義、移相器建模、直流線路建模、在線幫助、系統(tǒng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、自動插入和外掛用戶自編程序擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)接口等高級功能。對任何一個電力系統(tǒng)進(jìn)行分析前，必須準(zhǔn)確地對其建模。在Power world simulator軟件中，通過創(chuàng)建單線圖來實現(xiàn)建模功能，并且保存建模參數(shù)到后臺數(shù)據(jù)庫，這是可視化分析的前提條件。電力系統(tǒng)單線圖建模在“編輯模式”下完成，以添加發(fā)電機(jī)元件為例，介紹繪圖方法。其過程如下：創(chuàng)建工程示例從“菜單欄”選取“新建實

26、例”項，創(chuàng)建一個新的工程示例文件，如圖2.1所示。圖2.1 單線圖新建實例添加發(fā)電機(jī)從“繪圖欄”中點擊“網(wǎng)絡(luò)”，再選擇“發(fā)電機(jī)”圖標(biāo)，在與該發(fā)電機(jī)連接的母線處點擊左鍵，如圖2.2所示。圖2.2 單選添加發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)信息對話框介紹然后彈出“發(fā)電機(jī)選項”對話框，如圖2.3，這個對話框用來說明新加入的發(fā)電機(jī)機(jī)組的型號、顯示大小、方向、有功輸出和限制，無功限制，整定點電壓和費用模型。選擇和輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，再單擊“確定”。本例中在有功輸出（MW Output）字段中輸入100。圖2.3 發(fā)電機(jī)信息對話框然后適當(dāng)調(diào)整發(fā)電機(jī)在圖中的位置和大小，則發(fā)電機(jī)添加完畢，如圖2.4所示。圖2.4 發(fā)電機(jī)元件的添加按上述

27、講解陸續(xù)將系統(tǒng)中各元件正確添加，并輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)整外觀，則完成了系統(tǒng)單線圖的繪制。下面可以進(jìn)行仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)置，從菜單欄選項仿真選項，單擊打開PWS選項對話框，如圖2.5所示。圖2.5 PWS選項對話框該對話框的左端有7個選項，分別是：潮流求解設(shè)置、單線圖設(shè)置、仿真環(huán)境設(shè)置、極限管理設(shè)置、實例顯示設(shè)置、文件管理設(shè)置、消息日志設(shè)置。點擊其中任何一個按鈕就可以單獨打開一個標(biāo)簽頁進(jìn)行設(shè)置。圖2.5所示是潮流求解設(shè)置標(biāo)簽頁。其中較重要的設(shè)置是：潮流計算算法選擇、基準(zhǔn)能力、允許誤差、迭代最大次數(shù)、對電壓控制的設(shè)置等等。3電力系統(tǒng)計算機(jī)潮流的算法 利用電子計算機(jī)進(jìn)行潮流計算從20世紀(jì)50年代中期就已經(jīng)

28、開始。此后，潮流計算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要是圍繞著對潮流計算的一些基本要求進(jìn)行的。對潮流計算的要求可以歸納為下面幾點：（1）算法的可靠性或收斂性（2）計算速度和內(nèi)存占用量（3）計算的方便性和靈活性電力系統(tǒng)潮流計算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇，不涉及系統(tǒng)元件的動態(tài)特性和過渡過程。因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程，是一組高階非線性方程。非線性代數(shù)方程組的解法離不開迭代，因此，潮流計算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出正確答案。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，潮流問題的方程式階數(shù)越來越高，目前已達(dá)到幾千階甚至上萬階，對這樣規(guī)模的方程式并不是采用任何數(shù)學(xué)方法都能保證給出正確答案的。這種情況促使電力系

29、統(tǒng)的研究人員不斷尋求新的更可靠的計算方法。在用數(shù)字計算機(jī)求解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，人們普遍采用以節(jié)點導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的高斯-賽德爾迭代法（一下簡稱導(dǎo)納法）。這個方法的原理比較簡單，要求的數(shù)字計算機(jī)的內(nèi)存量也比較小，適應(yīng)當(dāng)時的電子數(shù)字計算機(jī)制作水平和電力系統(tǒng)理論水平，于是電力系統(tǒng)計算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為主的逐次代入法（以下簡稱阻抗法）。20世紀(jì)60年代初，數(shù)字計算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第二代，計算機(jī)的內(nèi)存和計算速度發(fā)生了很大的飛躍，從而為阻抗法的采用創(chuàng)造了條件。阻抗矩陣是滿矩陣，阻抗法要求計算機(jī)儲存表征系統(tǒng)接線和參數(shù)的阻抗矩陣。這就需要較大的內(nèi)存量。而且阻抗法每迭代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個元

30、素進(jìn)行計算，因此，每次迭代的計算量很大。阻抗法改善了電力系統(tǒng)潮流計算問題的收斂性，解決了導(dǎo)納法無法解決的一些系統(tǒng)的潮流計算，在當(dāng)時獲得了廣泛的應(yīng)用，曾為我國電力系統(tǒng)設(shè)計、運行和研究作出了很大的貢獻(xiàn)。但是，阻抗法的主要缺點就是占用計算機(jī)的內(nèi)存很大，每次迭代的計算量很大。當(dāng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)大時，這些缺點就更加突出。為了克服阻抗法在內(nèi)存和速度方面的缺點，后來發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法。這個方法把一個大系統(tǒng)分割為幾個小的地區(qū)系統(tǒng)，在計算機(jī)內(nèi)只需存儲各個地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間的聯(lián)絡(luò)線的阻抗，這樣不僅大幅度的節(jié)省了內(nèi)存容量，同時也提高了節(jié)省速度?？朔杩狗ㄈ秉c的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法（以下簡

31、稱牛頓法）。牛頓法是數(shù)學(xué)中求解非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。解決電力系統(tǒng)潮流計算問題是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要在迭代過程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓潮流程序的計算效率。自從20世紀(jì)60年代中期采用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性、內(nèi)存要求、計算速度方面都超過了阻抗法，成為直到目前仍被廣泛采用的方法。在牛頓法的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力系統(tǒng)的特點，抓住主要矛盾，對純數(shù)學(xué)的牛頓法進(jìn)行了改造，得到了P-Q分解法。P-Q分解法在計算速度方面有顯著的提高，迅速得到了推廣。牛頓法的特點是將非線性方程線性化。20世紀(jì)70年代后期，有人提出采用更精確的模型，即將泰勒級數(shù)的高

32、階項也包括進(jìn)來，希望以此提高算法的性能，這便產(chǎn)生了保留非線性的潮流算法。另外，為了解決病態(tài)潮流計算，出現(xiàn)了將潮流計算表示為一個無約束非線性規(guī)劃問題的模型，即非線性規(guī)劃潮流算法。近20多年來，潮流算法的研究仍然非?；钴S，但是大多數(shù)研究都是圍繞改進(jìn)牛頓法和P-Q分解法進(jìn)行的。此外，隨著人工智能理論的發(fā)展，遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法也逐漸被引入潮流計算。但是，到目前為止這些新的模型和算法還不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位。由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對計算速度的要求不斷提高，計算機(jī)的并行計算技術(shù)也將在潮流計算中得到廣泛的應(yīng)用，成為重要的研究領(lǐng)域。 通過幾十年的發(fā)展，潮流算法日趨成熟。近幾年，

33、對潮流算法的研究仍然是如何改善傳統(tǒng)的潮流算法，即高斯-塞德爾法、牛頓法和快速解耦法。牛頓法，由于其在求解非線性潮流方程時采用的是逐次線性化的方法，為了進(jìn)一步提高算法的收斂性和計算速度，人們考慮采用將泰勒級數(shù)的高階項或非線性項也考慮進(jìn)來，于是產(chǎn)生了二階潮流算法。后來又提出了根據(jù)直角坐標(biāo)形式的潮流方程是一個二次代數(shù)方程的特點，提出了采用直角坐標(biāo)的保留非線性快速潮流算法。潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種基本電氣計算，常規(guī)潮流計算的任務(wù)是根據(jù)給定的運行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如各母線上的電壓（幅值及相角）、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析

34、的基礎(chǔ)。具體表現(xiàn)在以下方面：(1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點,合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。(2)在編制年運行方式時,在預(yù)計負(fù)荷增長及新設(shè)備投運基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。(3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式,有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。 (4)預(yù)想事故、設(shè)備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運行

35、方式調(diào)整方案?？偨Y(jié)為在電力系統(tǒng)運行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計算以比較運行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。 考察下列形式的方程：這種方程是隱式的，因而不能直接得出它的根，但如果給出根的某個猜測值，代入上式的右端，即可求得：再進(jìn)一步得到：如此反復(fù)迭代：確定數(shù)列 有極限則稱迭代過程收斂，極限值 為方程的根。上述迭代法是一種逐次逼近迭

36、代法，稱為高斯迭代法。在高斯法的每一次迭代過程中是用上一次迭代的全部分量來計算本次的所有分量，顯然在計算第i個分量時，已經(jīng)計算出來的最新分量并沒有被利用，從直觀上看，最新計算出來的分量可能比舊的分量要好些。因此，對這些最新計算出來的第k+1次近似分量加以利用，就是高斯-塞德爾迭代法。高斯-塞德爾迭代法計算潮流功率方程的特點：描述電力系統(tǒng)功率與電壓關(guān)系的方程式是一組關(guān)于電壓的非線性代數(shù)方程式，不能用解析法直接求解 。 假設(shè)有n個節(jié)點的電力系統(tǒng)，沒有PV節(jié)點，平衡節(jié)點編號為s，功率方程可寫成下列復(fù)數(shù)方程式： 對每一個PQ節(jié)點都可列出一個方程式，因而有n-1個方程式。在這些方程式中，注入功率Pi和Q

37、i都是給定的，平衡節(jié)點電壓也是已知的，因而只有n-1個節(jié)點的電壓為未知量，從而有可能求得唯一解。高斯-塞德爾迭代法解潮流如下： 如系統(tǒng)內(nèi)存在PV節(jié)點，假設(shè)節(jié)點p為PV節(jié)點，設(shè)定的節(jié)點電壓為Up0。假定高斯-塞德爾迭代法已完成第k次迭代，接著要做第k+1次迭代前，先按下式求出節(jié)點p的注入無功功率：然后將其代入下式，求出節(jié)點p的電壓： 在迭代過程中，按上式求得的節(jié)點p的電壓大小不一定等于設(shè)定的節(jié)點電壓Up0，所有在下一次的迭代中，應(yīng)以設(shè)定的Up0對電壓進(jìn)行修正，但其相角仍保持上式所求得值，使得: 如果所求得PV節(jié)點的無功功率越限，則無功功率在限，該 PV節(jié)點轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點。3.2.3 牛頓-拉夫遜

38、法牛頓-拉夫遜法是求解非線性代數(shù)方程有效的迭代計算方法。在牛頓-拉夫遜法的每一次迭代過程中，非線性問題通過線性化逐步近似。以單變量問題為例：設(shè)非線性函數(shù)：設(shè)解的初值為 ，與真解的誤差為 ，則上式寫為：經(jīng)泰勒展開為： 將 作為新的初值上述式子，再求出新的修正量。如果兩次迭代解的差值小于某一給定的允許誤差值，則認(rèn)為所求的值為該問題的解。一般寫成如下迭代式： 其中： ，稱為雅可比因子。這就是單變量的牛頓-拉夫遜法。將單變量問題推廣到具有n個未知變量的 的n階非線性聯(lián)立代數(shù)方程組 ，此時 可寫成：其中：為函數(shù)向量 對變量 的一階偏導(dǎo)數(shù)的雅可比矩陣，是n階方陣。 每次迭代的修正量為：牛頓-拉夫遜法計算電

39、力系統(tǒng)潮流的基本步驟：（1）形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣；（2）給各節(jié)點電壓設(shè)初值；（3）將節(jié)點電壓初值代入，求出修正方程式的常數(shù)項向量；（4）將節(jié)點電壓初值代入，求出雅可比矩陣元素；（5）求解修正方程式，求出變量的修正向量；（6）求出節(jié)點電壓的新值；（7）如有PV節(jié)點，則檢查該類節(jié)點的無功功率是否越限；（8）檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點電壓的新值作為初值自第3步重新開始下一次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步。（9）計算支路功率分布，PV節(jié)點無功功率和平衡節(jié)點注入功率，最后輸出結(jié)果，并結(jié)束。4區(qū)域電力系統(tǒng)分析本次模型采用漢中地區(qū)電網(wǎng)，通過簡化漢中電網(wǎng)模型，在PWS平臺上搭建出簡化后漢中地區(qū)電網(wǎng)可視化模型，通過仿

40、真軟件的來對做區(qū)域電力系統(tǒng)運行及分析。4.1漢中電網(wǎng)電力供需形勢 2014年，國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢未見明顯好轉(zhuǎn)的背景下，受國家整體宏觀經(jīng)濟(jì)政策調(diào)控導(dǎo)向的影響，漢中地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展增速放緩，保持低速平穩(wěn)增長態(tài)勢，由此影響到漢中地區(qū)電網(wǎng)全年用電量增幅減小。其中，高耗能行業(yè)因產(chǎn)能過剩及市場產(chǎn)銷不穩(wěn)等因素，部分黑色、有色金屬冶煉延壓企業(yè)，以及化工產(chǎn)品制造等企業(yè)不同程度減產(chǎn)、停產(chǎn)，生產(chǎn)用電負(fù)荷及電量明顯減少。工業(yè)用電負(fù)荷及電量增減變化的“晴雨表”，是漢中電網(wǎng)電力供需緊張程度的重要影響因素，占據(jù)漢中電網(wǎng)用電負(fù)荷及電量70%左右的高耗能負(fù)荷的下降，使得今年前三季度電力供需相對具有一定裕度。此外，2014年夏漢中地區(qū)

41、高溫天氣持續(xù)時間較長，降溫負(fù)荷增長明顯。前三季度全網(wǎng)日平均負(fù)荷946.44兆瓦，日均供電量2285.08萬千瓦時，與2013年同比略有增長。進(jìn)入冬季，漢中平川地區(qū)雨雪稀少，氣溫偏低，干燥寒冷，取暖負(fù)荷基本從11月下旬開始形成，最大約100-120兆瓦左右，同時受部分行業(yè)年末生產(chǎn)任務(wù)飽滿等因素推動，全網(wǎng)用電負(fù)荷及電量增長加快，12月22日全網(wǎng)最大負(fù)荷創(chuàng)歷史新高，達(dá)1549.47兆瓦，12月22日供電量創(chuàng)歷史新高，達(dá)2808.06萬千瓦時。2014年漢中電網(wǎng)全年供電量84.913億千瓦時，增長率5.79%。2014年，漢中電網(wǎng)與外網(wǎng)連接的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本保持2013年末狀態(tài)，網(wǎng)內(nèi)除局部110千伏輸變電

42、設(shè)備增容改造，提高供電能力及可靠性外，網(wǎng)架沒有發(fā)生實質(zhì)性的結(jié)構(gòu)變化。2014全年負(fù)荷水平及供電量均保持低速增長，全年電網(wǎng)整體運行平穩(wěn)。除三次錯壁峰限電外，全年其余時段漢中電網(wǎng)的電力電量供需基本平衡，能夠滿足漢中市全社會生產(chǎn)生活的用電需求。但2015年用電客戶報裝情況及漢中市經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況預(yù)測，2015年漢中全網(wǎng)最大負(fù)荷16201670兆瓦，現(xiàn)有的供電電源點已不滿足供電需求。4.2漢中電網(wǎng)電力系統(tǒng)現(xiàn)狀4截止2014年末，漢中地區(qū)電網(wǎng)裝機(jī)總?cè)萘?67.5兆瓦。主要以水電為主，其中110千伏水電站10座，裝機(jī)容量170.63兆瓦；35千伏水電站30座，裝機(jī)容量180.67兆瓦，10千伏及以下水電站14

43、1座，裝機(jī)容量116.2兆瓦。具體見表3.1。表3.1 2014年度末漢中地區(qū)電網(wǎng)裝機(jī)容量統(tǒng)計表 單位：兆瓦2014年度末裝機(jī)容量合計總?cè)萘炕痣娝婏L(fēng)電其它座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量18138100017637338000058110千伏35千伏10千伏以下座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量103430831412644截止2014年末，漢中地區(qū)電網(wǎng)35千伏及以上變電總規(guī)模如下：330千伏變電站共五座（其中勉鋼變?yōu)榇笥脩糇冸娬荆?分別為漢中變、武侯變、洋縣變、順正變和勉鋼變，變壓器臺數(shù)12臺，變電容量2610兆伏安；110千伏變電站45座，變壓器85臺，變電

44、容量3675.5兆伏安；35千伏變電站80座，變壓器24臺，變電容量780.1兆伏安，合計變電總?cè)萘?065.6兆伏安。具體見表3.2。表3.2 2014年度末漢中地區(qū)電網(wǎng)變電規(guī)模統(tǒng)計表 單位：兆伏安總規(guī)模330千伏110千伏35千伏座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量座數(shù)臺數(shù)容量1522995122610671268016142014年度末漢中地區(qū)電網(wǎng)35千伏及以上輸電線路多達(dá)220條，總長度3779.061千米，其中330千伏線路13條，長度592.851千米；110千伏線路111條，長度2024.070千米；35千伏線路96條，長度1160.140千米。具體見表3.3。表3.3 2014

45、年度末漢中地區(qū)電網(wǎng)輸電規(guī)模統(tǒng)計表 單位：千米總規(guī)模330千伏110千伏35千伏條數(shù)長度條數(shù)長度條數(shù)長度條數(shù)長度22013111964.3手工計算4漢中變主變壓器參數(shù)變壓器型號：OSFPSZ7-240000/330；額定容量(MVA)：240MVA；額定電壓：34581.25%/121/35KV。武侯變主變壓器參數(shù)變壓器型號：OSFPSZ-240000/330；額定容量(MVA)：240MVA；額定電壓：34581.25%/121/35KV。洋縣變主變壓器參數(shù)變壓器型號：OSFPSZ10-240000/330；額定容量(MVA)：240MVA；額定電壓：34581.25%/121/35KV。順正

46、變主變壓器參數(shù)變壓器型號：OSFPSZ-240000/330；額定容量(MVA)：240MVA；額定電壓：34581.25%/121/35KV。勉鋼變主變壓器參數(shù)變壓器型號：SFSZ-150000/330；額定容量(MVA)：150MVA；額定電壓：34581.25%/38.5/10.5KV。以漢中1#主變求阻抗。首先將短路損耗歸算至變壓器的額定電容量，即：（kw）(kw)(kw)各繞組的短路損耗為：(kw)(kw)(kw)由此得各繞組的電阻為：由此得各繞組的電阻的標(biāo)幺值為：求各繞組短路電壓百分?jǐn)?shù)：求各繞組的電抗：求各繞組的電抗的標(biāo)幺值：求電導(dǎo)：求電導(dǎo)的標(biāo)幺值：通過以上方法，計算各主變壓器參數(shù)

47、，并在注入搭建好的模型中。4(1）330kv馬漢線：導(dǎo)線的額定截面積300，導(dǎo)線長度為73.653km，導(dǎo)線型號為2xLGJ-300/40，查表得幾何均距為6.5m。(2）220kv略勉線：導(dǎo)線的額定截面積300，導(dǎo)線長度為55.3km，導(dǎo)線型號為LGJQ-300，查表得幾何均距為6m.(3）220kv漢勉線：導(dǎo)線的額定截面積300，導(dǎo)線長度為40.382km，導(dǎo)線型號為LGJQ-300，查表得幾何均距為6m。(4）220kv漢洋線：導(dǎo)線的額定截面積300，導(dǎo)線長度為55.953km，導(dǎo)線型號為LGJQ-300，查表得幾何均距為6m。(5）220kv石洋線：導(dǎo)線的額定截面積300，導(dǎo)線長度為8

48、5.77km，導(dǎo)線型號為LGJQ-300，查表得幾何均距為6m。(6）110kv洋西線：導(dǎo)線的額定截面積300，導(dǎo)線長度為42.17km，導(dǎo)線型號為LGJ-300，查表得幾何均距為5.5m。(7）110kv石西線：導(dǎo)線的額定截面積150，導(dǎo)線長度為60.55km，導(dǎo)線型號為LGJ-150，查表得幾何均距為5m。(8）110kv略峽線：導(dǎo)線的額定截面積150，導(dǎo)線長度為32.374km，導(dǎo)線型號為LGJ-150，查表得幾何均距為5m。(9）110kv峽勉線：導(dǎo)線的額定截面積150，導(dǎo)線長度為25.949km，導(dǎo)線型號為LGJ-150，查表得幾何均距為5m。以求阻抗及導(dǎo)納的值：求阻抗及導(dǎo)納的標(biāo)幺值

49、：設(shè)=100MVA，=345kv通過以上方法，計算各主線路參數(shù)，并在注入搭建好的模型中。5電力系統(tǒng)運行及分析5.1電力系統(tǒng)的運行方式的基本概念5電力系統(tǒng)運行的特點電能的生產(chǎn)和使用同時完成。正常輸電過程和故障過程都非常迅速。具有較強(qiáng)的地區(qū)性特點。與國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切。5對電力系統(tǒng)運行的基本要求對電力系統(tǒng)運行的基本要求可以簡單地概括為：“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”。保證供電的安全可靠性保證供電的安全可靠性是對電力系統(tǒng)運行的基本要求。為此，電力系統(tǒng)的各個部門應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)代化管理，提高設(shè)備的運行和維護(hù)質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)指出，目前要絕對防止事故的產(chǎn)生是不可能的，而各種用戶對供電可靠性的要求也不一樣。因此，應(yīng)根據(jù)電

50、力用戶的重要性不同，區(qū)別對待，以便在事故情況下把給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失限制到最小。保證電能的良好質(zhì)量頻率、電壓和波形是電能質(zhì)量的三個基本指標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)的頻率、電壓和波形不符合電氣設(shè)備的額定值要求時，往往會影響設(shè)備的正常工作，危及設(shè)備和人身安全，影響用戶的產(chǎn)品質(zhì)量等。因此要求系統(tǒng)所提供電能的頻率、電壓及波形必須符合其額定值的規(guī)定。其中，波形質(zhì)量用波形總畸變率來表示，正弦波的畸變率是指各次諧波有效值平方和的方根值占基波有效值的百分比。我國規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，大容量系統(tǒng)允許頻率偏差0.2Hz，中小容量系統(tǒng)允許頻率偏差0.5Hz。35kV及以上的線路額定電壓允許偏差5%；10kV線路額定電壓

51、允許偏差7，電壓波形總畸變率不大于4；380V/220V線路額定電壓允許偏差7，電壓波形總畸變率不大于5。保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性當(dāng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，或?qū)κ鹿侍幚聿划?dāng)時，局部事故的干擾有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的全面瓦解（即大部分發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)解列），而且需要長時間才能恢復(fù)，嚴(yán)重時會造成大面積、長時間停電。因此穩(wěn)定問題是影響大型電力系統(tǒng)運行可靠性的一個重要因素。保證運行人員和電氣設(shè)備工作的安全保證運行人員和電氣設(shè)備工作的安全是電力系統(tǒng)運行的基本原則。這一方面要求在設(shè)計時，合理選擇設(shè)備，使之在一定過電壓和短路電流的作用下不致?lián)p壞；另一方面還應(yīng)按規(guī)程要求及時地安排對電氣設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗，及早發(fā)現(xiàn)隱患，

52、及時進(jìn)行維修。在運行和操作中要嚴(yán)格遵守有關(guān)的規(guī)章制度。保證電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟(jì)性電能成本的降低不僅會使各用電部門的成本降低，更重要的是節(jié)省了能量資源，因此會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和長遠(yuǎn)的社會效益。為了實現(xiàn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行，除了進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計外，還須對整個系統(tǒng)實施最佳經(jīng)濟(jì)調(diào)度，實現(xiàn)火電廠、水電廠及核電廠負(fù)荷的合理分配，同時還要提高整個系統(tǒng)的管理技術(shù)水平。5.2電力系統(tǒng)運行分類按時域分：分為年、季度和日運行方式（正常運行方式）；按系統(tǒng)狀態(tài)分：分為正常運行方式、事故運行方式和特殊運行方式(也稱為檢修運行方式)。5.3夏大運行方式近幾年來，由于溫室效應(yīng)的不的加強(qiáng)，特別是2014年夏，全國各地區(qū)高溫不斷

53、，高溫天氣持續(xù)時間較長，降溫負(fù)荷增長迅猛，這對電力系統(tǒng)來說都是需要重視的地方。下來就已搭建的區(qū)域電網(wǎng)模型進(jìn)行夏主網(wǎng)的運行方式的安排。陜西漢中市全市用電負(fù)荷再次突破100萬千瓦，達(dá)到109萬千瓦，電網(wǎng)繼續(xù)處于高負(fù)荷運行狀態(tài)。漢中供電局調(diào)度部門堅持科學(xué)管理，優(yōu)化調(diào)度運行方式，采取積極措施應(yīng)對用電高峰，確保夏季電網(wǎng)安全穩(wěn)定。以模型為例，提升負(fù)荷的用電量，如圖5.1中(a)所示，8號節(jié)點所連接的負(fù)荷，從48MW提升至60MW；如圖5.1中(b)所示19號節(jié)點所連接的負(fù)荷，從66MW提升至80MV；如圖5.1中(c)所示30號節(jié)點所連接的負(fù)荷，從90MW提升至110MV。 （a） (b) (c)圖5.1

54、 所選負(fù)荷可以通過實例信息，修改當(dāng)前參數(shù)值如圖5.2所示。圖5.2 負(fù)荷有功修改界面修改后，各節(jié)點放大圖如圖5.3所示。圖5.3 負(fù)荷修改后的節(jié)點視圖由于當(dāng)初系統(tǒng)出力和用電量是平衡的，現(xiàn)在改變負(fù)荷功率，就要提高相對的發(fā)電機(jī)的出力情況，同上，我們選擇了節(jié)點21，22，34分別連接的發(fā)電機(jī)，并且提高的出力的20%，如圖5.3所示，圖5.4 發(fā)電機(jī)出力情況修改完相關(guān)參數(shù)，我們進(jìn)行夏大運行方式的分析。觀察線路和變壓器參數(shù)，如圖5.5所示。圖5.5 線路和發(fā)電機(jī)參數(shù)通過對上面數(shù)據(jù)的觀察，該運行方式能夠滿足負(fù)荷需求，網(wǎng)絡(luò)入口容量富余很大。但內(nèi)網(wǎng)的發(fā)電機(jī)出力有待提高，在滿足地區(qū)用電的同時，還有爭取對其它用電

55、量大的地區(qū)輸送一點的電量，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。為保證電力系統(tǒng)的安全、可靠運行，在電力系統(tǒng)設(shè)計和運行分析中，不僅要考慮系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下的運行情況，還應(yīng)該考慮系統(tǒng)發(fā)生故障時的運行情況及故障的后果等。5.4電力系統(tǒng)故障分析5.4.1電力系統(tǒng)故障簡介電力系統(tǒng)故障主要有：發(fā)電機(jī)故障，交流線故障，變壓器故障和并聯(lián)電容電抗器故障等。這些故障都能在Power world simulator仿真中進(jìn)行建模和分析，電力系統(tǒng)短路故障是各種系統(tǒng)故障中出現(xiàn)最多、情況最為嚴(yán)重的一種。下面就以交流線短路為例，進(jìn)行分析。5.4.2故障分析如圖所示，故障分析主畫面中的操作主要包括三個部分，首先是“故障設(shè)置”，然后進(jìn)行“故障計

56、算”，最后“結(jié)果顯示”。在工具欄中用鼠標(biāo)左鍵點擊“工具”中的“短路計算”選項，就可以到故障分析主畫面。圖 故障分析主畫面下面將對故障計算主畫面的三大功能部分分別進(jìn)行介紹。故障設(shè)置在“短路位置” 選擇“節(jié)點短路”，故障分析主畫面中會列出具有全網(wǎng)中所有母線的下拉菜單，用鼠標(biāo)左鍵點中需要的母線即可。短路類型：主畫面中列出了可以選擇的故障類型，包括單相接地短路、相間短路、三相對稱短路、兩相接地短路。這里我們選擇1號節(jié)點單相接地短路，這是一條330KV母線。如圖所示。圖 1號節(jié)點單相接地短路結(jié)果顯示故障分析計算的結(jié)果可以以表格的形式或 EXCEL 的形式輸出，還可以在單線圖上顯示短路計算結(jié)果。計算結(jié)果的

57、值可以以標(biāo)么值顯示也可以以有名值顯示。在矩陣（Matrices）列表里用戶可以查看故障時的正序、負(fù)序和零序?qū)Ъ{矩陣。只有在進(jìn)行故障計算時該標(biāo)簽頁才是可視的。在矩陣列表中有的三個子列表。每一個子列表顯示的目的在于顯示特定序的導(dǎo)納矩陣。 這三個矩陣顯示列表的一個重要特征之一是能夠在顯示位置上通過點擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快鍵菜單上引出一些附加的顯示選項。其中最為重要的一個附加選項可能是能夠把星型連接的節(jié)點導(dǎo)納矩陣輸出轉(zhuǎn)化為一個Matlab 的M文件，矩陣輸入Matlab后進(jìn)行一些額外的處理，比如說節(jié)點導(dǎo)納矩陣通過轉(zhuǎn)置運算獲得與之等價的節(jié)點阻抗矩陣。如圖所示。圖節(jié)點導(dǎo)納矩陣5.4分析結(jié)果在故障分析主畫面

58、“單線圖顯示”選項中，通過選擇選項組中的一個選項，故障結(jié)果可以在單線圖里以圖形化的形式顯示出來。通過選擇，可以把任何一個三相值單獨地顯示出來，或者是使三相值同時顯示出來。同時觀察三相的信息有助于我們在同一個時間在圖表上獲取豐富的信息。如圖所示。圖 單相接地短路故障分析圖（部分）由圖可以看出，當(dāng)1號節(jié)點單相接地短路時，其所連接的發(fā)電機(jī)在不斷的吸收功率，導(dǎo)致電力系統(tǒng)對外輸電能力明顯降低，負(fù)荷供電不足，可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，所以因該馬上切斷1號節(jié)點或者由新的母線來替代其工作，電網(wǎng)的設(shè)計之初，就為330KV變電站架設(shè)有2條母線，就是為了防止此類事故的發(fā)生，而且定期檢修時也不用斷開電源點，極大的提高的電力系

59、統(tǒng)的可靠性。6 結(jié)論了解可視化電力系統(tǒng)設(shè)計的基本思想及發(fā)展情況，介紹了Power world Simulator的基本功能和使用方法，以漢中電網(wǎng)模型為實例，對電網(wǎng)模型進(jìn)行簡化,搭建可視化的電網(wǎng)簡化模型，實現(xiàn)單機(jī)版的可視化電力系統(tǒng)設(shè)計，并進(jìn)行系統(tǒng)潮流計算的可視化分析和典型運行方式下，變壓器短路故障的分析。電力系統(tǒng)運行及分析是從事相關(guān)行業(yè)的必需能力，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多，也知道了自己還存在很多不足，比如：在模型搭建和軟件運用上，不夠嫻熟，也沒有深入學(xué)習(xí)，到后期運作時，才感到壓力巨大。希望今后能加強(qiáng)學(xué)習(xí)，努力為我國電力行業(yè)出力。致 謝 HYPERLINK :/bylw.yjbys / t

60、:/bylw.yjbys /lunwenzhixie/_blank 畢業(yè)論文即將成稿，我的四年大學(xué)生活也接近尾聲?；厥淄?，那些我曾經(jīng)住過的宿舍；那些曾經(jīng)常駐的食堂；那些曾經(jīng)上課的教室；那些曾經(jīng)逛過的校園。滿滿的都是難以忘卻的回憶，這里有我的好友，有我的恩師，有我的知己，也有我的青春。一點一滴，無不留戀。再見了，我的同學(xué)！一起生活的四年，我們情同手足，不分你我。一起笑，一起鬧，一學(xué)習(xí)，一起運動，那些快樂的時光在我眼前不斷的重復(fù)，重復(fù)。感謝你們的陪伴，再見了，那些一起奮斗的同學(xué)們，請謹(jǐn)記你們的理想，用汗水灌溉一條成功之路，用辛勤搭起一座夢想之橋！相信我們的明天我們的努力而精彩，而絢爛無比！再見了