基于pws的区域电力系统运行及分析.docx

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1、使西理N獴龙ShaanxiUnivcmityofTechno1ogy毕业论文（设计）题目基于PTVS的区域电力系统运行及分析学生姓名张书华学号1117024049所在学院电气T程郛专业班级电气1103指导教师李昂完成地点陕西理工学院2015年5月26日基于PWS的区域电力系统运行及分析张书华（陕西理工学院电气工程学院电气工程及其自动化专业1103班，陕西汉中723000）指导教师：李昂摘要随着电力系统的不断发展，传统的采用面向过程方法编写的软件已经不能满足越来越复杂的管理、监祝、控制系统和日趋庞大的计算分析工作。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

2、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、犷充和移植，是今后也力系统分析、仿真程序的发展方向。在熟悉POWerWOr1dSimU1atOr软件的基础上，以区域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，并且在简化模型搭建准确的基础上完成系统的参数设置，进行系统不同方式下的潮流运行及分析。利用该软件进行各种故障（短路、断线）状况下的模拟运行，分析并记录相关数据，从而为区域电网的规划及运行控制提供参考。关键词PowerworIdsimu1ator：仿其;区域；电力系统分析；短路故障Operationandana1ysisof

3、regiona1powersystembasedPWSShuhuaZhang(GradcO3,C1ass1!,MajorE1ectrica1EngineeringandAutomation5E1ectrica1EngineeringDept.,ShaanxiUniversityofTechno1ogy,Hanzhong723000,Shanxi)TutoriAng1iAbstract:Withthecontinuousdeve1opmentofpowersystem,thetraditiona1useofprocess-orientedwaytowritethesoftwarecannotme

4、ettheincreasing1ycomp1exmanagement,monitoring,contro1systemsandincreasing1y1argecomputationa1ana1ysis.Visua1PowerSystemisoneofthegridresearch,theftturetrendofthepowersystemmanagement,networkcontro1,powerandmarketdeve1opment.Itmakesuseoftheprogramsimp1e,intuitive,anditsobject-orientedtechno1ogytomake

5、theprogramcodeeasiertodeve1op,manage,expandandtransp1antation,thefuturedeve1opmentdirectionofpowersystemana1ysis,simu1ationprogram.Inthefami1iarPowerWor1dSimu1atorsoftware,basedonasimp1ifiedmode1ofregiona1powergrid,forexamp1e,tobui1dthevisua1gridmode1,toachieveasing1eversionofthevisua1designofpowers

6、ystems,andbui1daccuratebasedonthecomp1etesystemparametersettingsinsimp1ifiedmode1systemcurrentrunandana1yzedifferentmodes.Withthissoftware,avarietyoffau1t(shortcircuit,wirebreak)undersimu1atedoperatingconditions,ana1yzeandrecorddata,therebyprovidingareferenceforthep1anningandoperationcontro1regiona1

7、powergrid.Keywords：E1ectricBookShop;Thesimu1ation;Area;Powersystemana1ysis;shortcircuitfau1t目录1-1.41前言11.1论文研究的目的和意义112国内外研究现状11. 3论文研究的内容和取得的成果12PowerWOr1d仿真建模42. 1电力系统可视化技术42 .2Powerwor1dSinIUIatOr主要功能概述43 .3电网的建模52. 4仿真环境和参数设置73电力系统计算机潮流的算法83.1潮流计算问题简述83. 11潮流计算的发展史83. 12潮流计算的发展趋势93. 13潮流计算的意义93.

8、 2计算机潮流计算的方法93. 2.1迭代法94. 2.2高斯-塞德尔迭代法95. 2.3牛顿-拉夫逊法106. )J5)126.1 汉中电网电力供需形势124. 2汉中电网电力系统现状124. 2.1汉中电网装机容量简介124. 2.2汉中电网变电规模简介134. 2.3汉中电网输电线路规模简介134. 3手工计算134. 3.1主变压器参数计算135. 3.2主线路参数计算155电力系统35仃及分析.176. 1电力系统的运行方式的基本概念175. 1.1电力系统运行的特点175.1. 2对电力系统运行的基本要求175. 2电力系统运行分类175. 3夏大运行方式175. 4电力系统故障分

9、析205. 4.1电力系统故障简介205. 4.2故障分析205. 4分析结果22一口2511论文研究的目的和意义随着我国经济的迅速发展，电力负荷的增长明显加快,对整个电力系统的供电能力、电能质量、供电可靠性都有了更高的要求。我国电力系统的规模也“水涨船高”，其结构和运行方式日趋复杂，对电力系统调度中心自动化水平的要求也越来越高。传统的采用面向过程方法编写的软件已经不能满足越来越复杂的管理、监视、控制系统和日趋庞大的计算分析工作。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

10、理、扩充和移植，是今后电力系统分析、仿真程序的发展方向。可视化技术的出现不仅为电力系统计算分析软件的编写提供了新的方法，而且使软件具有界面友好、操作简单、更好地抽象现实物理电网、方便的功能扩充及代码重用性等优点。所以，通过PWS仿真软件，建立模拟电网，进行潮流计算及无功优化分析，对电力系统的发展具有非常重要的意义。1.2 国内外研究现状可视化技术是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

11、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。这方面的研窕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MarkJames1aufenberg博士，其研窕课题组和掌管的PowerWor1d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

12、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，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，大量的研窕也证明了这一点，将系统数

13、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，发现其内部的木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（IIIinoiS）大学学者ThomasJeffreyOverbye教授和MarkJames1aUfenberg博士开

14、发的POWerWOrd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。1.3 论文研究的内容和取得的成果本设计主要通过在PowerWor1dSimu1ator软件的基础上，以区域电网的简化模型为例,搭建可视化电网模型，实现了单机版的可视化电力系统设计，直观的表现出所搭建电网的规模，基本运行情况；在模型搭建准确的基础上完成系统参数的设置，如：发电机容量，变压器变比，线路损耗，负荷等。进行系统不同方式下的潮流运行及分析，模拟各种故障（短路、断线）状况下的可视化运行，为区域电网的规划及运行控制提供参考。经过一段时间的努力，以汉中地区电网为基础，结合资料，对汉中电网的网架结构进行整理和分析，在老师的指导下，通过小组讨论的方式，对汉中电网进行了模型简化。在PoWerwor1dsimu1ator软件中对简化后的电网模型的各个元件进行了仿真，顺利搭建出较为精确的地区电网可视化模型。如图1.1所示。一 SBp二。，Ir1工1;U-SFLgF- 8PL8*。SP