【正文】 1　引言隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越龐大，其網(wǎng)絡結構越來越復雜，輸電線電壓等級越來越高，電網(wǎng)運行方式的變化越來越頻繁[1]，電力系統(tǒng)基礎計算分析工作量越來越大，數(shù)據(jù)錄入和計算結果顯示要求越來越快速準確，電能質量的要求越來越高。為了應對這些新形勢下的新問題，電力系統(tǒng)可視化技術應運而生。 電力系統(tǒng)可視化技術[２]，是可視化技術與電力系統(tǒng)分析有機結合的產物。它指的是利用可視化技術，按照某種算法，將電力系統(tǒng)設備的各種屬性、系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)處理后，用圖形或圖像的方式直觀顯示出來的技術。其目的是使系統(tǒng)運行人員更方便、更明晰地了解當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，以便采取更有效、更有針對性的運行控制措施。Power World[３]是美國伊利諾斯大學開發(fā)的電力系統(tǒng)可視化仿真軟件包，它以潮流分析為核心，采用動畫式多色彩的單線圈等可視化技術，模擬電力系統(tǒng)在給定時間內的運行狀況，從而直觀生動的闡述了電力系統(tǒng)運行的基本概念。本設計的目的在于熟練地掌握這一軟件，驗證其計算性能，對電力系統(tǒng)仿進行潮流計算和短路故障分析，將分析計算結果以可視化的形式直觀地表現(xiàn)出來，為進一步的電力系統(tǒng)分析和設計提供基本依據(jù)。2　電力系統(tǒng)分析仿真軟件Power World介紹Power [４]、靈敏度分析、靜態(tài)安全分析[５]、短路電流計算、經(jīng)濟調度EDC/AGC，最優(yōu)潮流OPF[６]、無功優(yōu)化，GIS 功能、電壓穩(wěn)定分析PV/QV、ATC計算[８]、用戶定制模塊等多種龐大復雜功能于一體，并利用數(shù)據(jù)挖掘技術實現(xiàn)強大豐富的三維可視化顯示技術。使用方便、功能強大、可視化程度相當高[７]。在Power World可視化分析程序中，輸電線路的投切、負荷調整[９]、發(fā)電機的投退及各種功能切換以及聯(lián)絡線的建立等等，這一切只需點擊鼠標就可完成。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、。 Power World提供了極為方便的模擬電力系統(tǒng)時間特性[９]的工具。同樣它可以可視化地顯示負荷、發(fā)電量和聯(lián)絡線功率隨時間的變化，以及因此產生的系統(tǒng)運行狀況的變化。這項功能在解釋例如電網(wǎng)擴建引起網(wǎng)絡結構變化等問題上十分有用。 Power World可視化分析程序還具有一體化的經(jīng)濟調度、聯(lián)絡線功率交換經(jīng)濟性分析、功率傳輸分配因子(PTDF)計算、短路計算和故障分析的強大功能，所有這一切都通過一個主界面來實現(xiàn)?！』竟δ?Power World程序有2種重要的操作模式：編輯模式和運行模式。編輯模式用來創(chuàng)建新模型或修改己存在的工程示例；而運行模式則用來模擬演示實際系統(tǒng)，使用程序具有的各種先進的工具對所建立的電力系統(tǒng)模型進行各種可視化分析。 Power World的用戶界面上各個菜單的功能如下：文件面板（File）可進行存盤、打印、讀取等操作。編輯面板（Edit）包括一些工程編輯工具。插入面板（Insert）按鈕可在現(xiàn)有的單線圖上添畫新組元。格式面板（Format）可改變字體、顏色、線型、圖形放大比例及其原件所屬層次等。也可設定不同繪圖參數(shù)的缺省值，并在必要時重設這些值。圖像縮放面板中直接指定放大的尺寸，也可通過選定圖中某一矩形區(qū)域來設定放大倍數(shù)。選項/信息欄（Options)，可迅速查閱Power World可視化分析程序的有關信息和設置選項[12]。工具欄（Tools）提供母線運行信息瀏覽、全網(wǎng)潮流瀏覽和指定母線或線路潮流運行信息、靜態(tài)安全分析、可用傳輸容量ATC計算、短路電流計算、各種靈敏度分析、電氣島分析、網(wǎng)損計算、功率傳輸分布因子計算[10]、強制潮流設置與計算、地理信息功能加載（GIS）、制作影視剪接，負荷和出力調整等高級功能。仿真欄（Simulation）提供仿真所采用的各種算法，包括極坐標和直角坐標的牛頓－拉夫遜法、快速解耦算法、單步法、交直流系統(tǒng)混合潮流計算、魯棒性潮流加速計算、最優(yōu)潮流計算、潮流計算啟動終止設置和不收斂[11]的處理辦法以及腳本文件的相關處理。 最優(yōu)潮流（LP OPF）欄提供常規(guī)最優(yōu)潮流計算、考慮各種運行約束和經(jīng)濟約束的最優(yōu)潮流計算以及相關參與最優(yōu)潮流的系統(tǒng)各種原件參數(shù)的設定和修改。電壓安全性和穩(wěn)定性分析工具（VSAT）[12]以內置的牛頓一拉夫遜法進行的潮流計算為基礎，允許用戶在某特定傳輸容量下求解多重潮流解，從而得到給定節(jié)點的PV或QV曲線?！「呒壒δ?除了上述各功能，Power World可視化分析程序還提供方便快捷的局部菜單，主要有限值監(jiān)視設定、越限后文本區(qū)自動改變顏色、可視化顯示內容和參數(shù)設定、全屏切換顯示和分屏耦合顯示、快速查找和定位、鷹眼漫游、負荷預測可視化[13]、考慮氣候變化的系統(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、餅圖和線路顏色的協(xié)調等功能。另外還包括潮流計算收斂性加速算法設定、缺省繪圖值功能、過濾選項[14]、常用表達的定義、移相器建模[15]、直流線路建模、在線幫助、系統(tǒng)數(shù)據(jù)導入導出、自動插入和外掛用戶自編程序擴展標準接口等高級功能。 3　潮流計算　潮流計算概述　潮流計算的含義和意義電力系統(tǒng)潮流計算是電力系統(tǒng)最基本的計算，也是最重要的計算。潮流計算的含義是：在系統(tǒng)正常穩(wěn)態(tài)運行時，已知運行方式、負荷、某些發(fā)電機的功率和某些節(jié)點電壓，求解整個系統(tǒng)的電壓和功率分布，包括各節(jié)點的電壓大小和相位、各支路的電流及功率損耗和傳輸。潮流計算的用途：檢查系統(tǒng)各元件是否過負荷[16]，檢查各節(jié)點電壓和支路電流是否滿足要求或越限，計算功率損耗、判斷功率的分布和分配是否合理。潮流計算的意義：它是現(xiàn)有電力系統(tǒng)運行分析和擴建、新系統(tǒng)規(guī)劃設計、調整運行方式、選擇電氣設備和供電方案、繼電保護[17]和自動裝置定整計算[18]、系統(tǒng)安全性[19]和可靠性估計、電力系統(tǒng)故障計算和穩(wěn)定計算等工作的基礎。　潮流計算的一般步驟建立電力系統(tǒng)數(shù)學模型，確定計算方法，制定計算流程[20]，編制計算程序。下面分別簡要介紹各個步驟：1．建立數(shù)學模型發(fā)電機組的模型很簡單，以其有功功率和給定的端電壓或無功功率表示。變壓器模型有兩種，形或形等值電路模型，等值變壓器或形等值電路模型，它們分別用于手算和計算機計算。電力線路模型中以架空線路為重點，根據(jù)導線的型號和長度，計算線路的阻抗、導納、電暈、臨界電壓，短線路模型為單一阻抗，中等長度線路為或型等值電路，長線路模型類似于中等長度線路模型。負荷模型以給定的有功功率和無功功率表示。一般來說，建模之后要進行參數(shù)的電壓級歸算和有名值轉化為標幺值，這樣使計算方便。2．確定迭代計算方法電力系統(tǒng)潮流計算問題在數(shù)學上是一組多元非線性節(jié)點電壓方程式的求解問題，其解法關鍵在于迭代。因此，對潮流計算方法的要求可以歸納為以下幾點:計算方法可靠地收斂；計算速度快