【正文】 在這里我還想特別感謝鄭偉同學(xué)，感謝他在數(shù)據(jù)的整理、模型的建立和后期制作過程中給予我的建議和無私的幫助。在 指 導(dǎo) 老 師的無私幫助下才有了這篇論文的完成 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 37 頁 致 謝 畢業(yè)論文 即將成稿， 我的四年大學(xué)生活也接近尾聲 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 37 頁 圖 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 分析結(jié)果 在故障分析主畫面“單線圖顯示”選項(xiàng)中，通過選擇選項(xiàng)組中的一個(gè)選項(xiàng)，故障結(jié)果可以在單線圖里以圖形化的形式顯示出來。計(jì)算結(jié)果的值可 以以標(biāo)么值顯示也可以以有名值顯示。 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(gè)部分，首先是“故障設(shè)置”，然后進(jìn)行“故障計(jì)算”，最后“結(jié)果顯示”。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 37 頁 圖 負(fù)荷修改后的節(jié)點(diǎn)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(duì)的發(fā)電機(jī)的出力情況，同上，我們選擇了節(jié)點(diǎn) 21， 22， 34 分別連接的發(fā)電機(jī)，并且提高的出力的 20%，如圖 所示， 圖 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(yùn)行方式的分析。 電力系統(tǒng)運(yùn)行分類 1) 按時(shí)域分：分為年、季度和日運(yùn)行方式（正常運(yùn)行方式）； 2) 按系統(tǒng)狀態(tài)分：分為正常運(yùn)行方式、事故運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方式 (也稱為檢修運(yùn)行方式 )。 7％，電壓波形總畸變率不大于 5％。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。 4) 與國民經(jīng)濟(jì)各部門關(guān)系密切。 (6） 110kv 洋西線：導(dǎo)線的額定截面積 300 2mm ，導(dǎo)線長度為 ，導(dǎo)線型號(hào)為LGJ300，查表得幾何均距為 。 以漢中 1主變求阻抗。具體見表 。 20xx 年，漢中電網(wǎng)與外網(wǎng)連接的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本保持 20xx 年末狀態(tài)，網(wǎng)內(nèi)除局部 110 千伏輸變電設(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(shí)質(zhì)性的結(jié)構(gòu)變化。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 37 頁 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(tái)上搭建出簡化后漢中地區(qū)電網(wǎng)可視化模型，通過仿真軟件的來對(duì)做區(qū)域電力系統(tǒng)運(yùn)行及分析。 將單變量問題推廣到具有 n 個(gè)未知變量的 的 n 階非線性聯(lián)立代數(shù)方程組 ，此時(shí) 可寫成： 其中：為函數(shù)向量 對(duì)變量 的一階偏導(dǎo)數(shù)的雅可比矩陣，是 n 階方陣。 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(diǎn)，假設(shè)節(jié)點(diǎn) p 為 PV 節(jié)點(diǎn)，設(shè)定的節(jié)點(diǎn)電壓為 Up0。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時(shí)，采用離線潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控中，則采用在線潮流計(jì)算。潮流計(jì)算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和故障分析的基礎(chǔ)。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(jì)算。解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)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(jì)算效率。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(gè)元素進(jìn)行計(jì)算，因此，每次迭代的計(jì)算量很大。非線性代數(shù)方程組的解法離不開迭代，因此，潮流計(jì)算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出 正確答案。 圖 PWS 選項(xiàng)對(duì)話框 該對(duì)話框的左端有 7 個(gè)選項(xiàng)，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(shí)例顯示設(shè)置、文件管理設(shè)置、消息日志設(shè)置。其過程如下： 1) 創(chuàng)建工程示例從“菜單欄”選取“新建實(shí)例”項(xiàng)，創(chuàng)建一個(gè)新的工程示例文件，如圖 所示。 Power world simulator 仿真器允許用戶用幾種不同的格式存儲(chǔ)工程。用戶可以運(yùn)用可視化分析程序個(gè)性鮮明的示例（ CASE）編輯器對(duì)模型任意進(jìn)行修改直至滿意。 Power world simulator 主要功能概述 Power world simulator 是一個(gè)面向?qū)ο蟮碾娏ο到y(tǒng)大型可視化分析和計(jì)算程序，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是用戶界面友好以及優(yōu)異的交互性能。這方面的研究工作比較突出并且廣泛應(yīng)用于實(shí)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(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（如：節(jié)點(diǎn)電壓、電價(jià)、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。這套軟件已經(jīng)應(yīng)用到 42 個(gè)國家的 300 多個(gè)國家級(jí)電力公司的規(guī)劃、運(yùn)行、調(diào)度和培訓(xùn)。這方面的研究工作比較突出并且廣泛應(yīng)用于實(shí)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(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)（如：節(jié)點(diǎn)電壓、電價(jià)、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。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，是今后電力系統(tǒng)分析、仿真程序的發(fā)展方向。 [關(guān)鍵詞 ] Power world simulator；仿真；區(qū)域；電力系統(tǒng)分析；短路故障 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) Operation and analysis of regional power system based PWS Shuhua Zhang (Grade03,Class11,Major Electrical Engineering and Automation,Electrical Engineering Dept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723000,Shanxi) Tutor:Ang Li Abstract: With the continuous development of power system, the traditional use of processoriented way to write the software can not meet the increasingly plex management, monitoring, control systems and increasingly large putational analysis. Visual Power System is one of the grid research, the future trend of the power system management, work control, power and market development. It makes use of the program simple, intuitive, and its objectoriented 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 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 plete system parameter settings in simplified model system current run and analyze different modes. With this software, a variety 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。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，是今后電力系統(tǒng)分析、仿真程序的發(fā)展方向。我國電力系統(tǒng)的規(guī)模也“水漲船高”，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度中心自動(dòng)化水平的要求也越來越高。 10 多年來，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(cè)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。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(dòng)逼真的畫面可以表達(dá)很多數(shù)字才能表述的信息。 如圖 所示?？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(duì)計(jì)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。它的核心是一個(gè)綜合的、強(qiáng)大的潮流計(jì)算的軟件，它可以有效地求解多達(dá) 100,000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型復(fù)雜電力系統(tǒng)。這項(xiàng)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。 電網(wǎng)的建模 對(duì)任何一個(gè)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析前，必須準(zhǔn)確地對(duì)其建模。 圖 發(fā)電機(jī)信息對(duì)話框 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 37 頁 4) 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 所示。此后，潮流計(jì)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(duì)潮流計(jì)算的一些基本要求進(jìn)行的。 20 世紀(jì) 60 年代初，數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第二代，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和計(jì)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。這個(gè)方法把一個(gè)大系統(tǒng)分割為幾個(gè)小的地區(qū)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)只需存儲(chǔ)各個(gè)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(shí)也提高了節(jié)省速度。 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(jí)數(shù)的高階項(xiàng)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。牛頓法，由于其在求解非線性潮流方程時(shí)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(jì)算速度，人們考慮采用將泰勒級(jí)數(shù)的高階項(xiàng)或非線性項(xiàng)也考慮進(jìn)來，于是產(chǎn)生了二階潮流算法。 總結(jié)為在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 高斯 塞德爾迭代法計(jì)算潮流功率方程的特點(diǎn)：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 。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。000 0xxxxfxfxxxfxfxxf???????????1x? ? 0xJxf k ??? ?kxfJ 39。前三季度全網(wǎng)日平均負(fù)荷 兆瓦，日均供電量 萬千瓦時(shí)，與 20xx年同比略有增長。主要以水電為主，其中 110 千伏水電站 10 座，裝機(jī)容量 兆瓦； 35 千伏水電站 30 座，裝機(jī)容量 兆瓦， 10千伏及以下水電站 141 座，裝機(jī)容量 兆瓦。 3) 洋縣變主變壓器參數(shù) 變 壓 器 型 號(hào) ： OSFPSZ10240000/330 ； 額 定 容 量 (MVA) ： 240MVA ； 額 定 電 壓 ：345? 8?%/121/35KV。 (2） 220kv 略勉線：導(dǎo)線的額定截面積 300 2mm ，導(dǎo)線長度為 ，導(dǎo)線型號(hào)為LGJQ300，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 ，導(dǎo)線型號(hào)為 LGJQ300，查表得幾何均距為 6m。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 37 頁 5 電力系統(tǒng)運(yùn)行及分析 電力系統(tǒng)的運(yùn)行