【導讀】Simulator的基本功能和使用方法，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)單機版的可視化電力系。統(tǒng)設計；根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)的模型完成了系統(tǒng)參數(shù)的設置，并且對電網(wǎng)各節(jié)點的電壓穩(wěn)定性進行可視化的運行分析。過區(qū)域電網(wǎng)實例的分析及運行，驗證了該軟件的合理性與有效性。

　　

【正文】 MW Limits）：如果選中該項，發(fā)電機將實施最小和最大有功約束，倘若也選擇了在 Power World 模擬器選項對話框（ Power World Simulator Options Dialog）上的約束標簽（ Limits Tab）上的實施發(fā)電機有功輸出（ Enforce Generator MW Limits）。如果選中該字段并且一個發(fā)電機有功越限，那么會立即改變發(fā)電機的有功輸出。 分配因 子（ Part. Factor）：分配因子是用來定義當發(fā)電機可用 AGC并且區(qū)域是分配因子控制時的反應負荷的發(fā)電機的有功輸出如何變化。當用戶利用 PTI 原始數(shù)據(jù)格式 (PTI Raw Data Format)打開示例時，該字段初始化為發(fā)電機每單位功率額定值。因此，分配因子信息并不以 PTI格式保存。 有功斜率約束（ MW Ramp Limit）：當按次數(shù)運行仿真時，發(fā)電機的每次步長不會超過該值，必須打開全局選項以遵守發(fā)電機斜率約束。 無功輸出（ Mvar Output）：發(fā)電機的當前無功出力。僅僅當沒有選中 Available for AVR 時，用戶才可以手動改變該值。 最小和最大的無功輸出（ Minimum and Maximum Mvar Output）：確定最大或最小的允許的發(fā)電機無功輸出。 可用（ AVR）：確定發(fā)電機是否可用自動電壓調(diào)整（ AVR）。當選中該項時，發(fā)電機將自動改變它的無功輸出以保持期望的終端電壓在確定的無功范圍之內(nèi)。如果達到一個無功界限，那么發(fā)電機將不再能夠保持其電壓在設定值，并且其無功將保持在界限值恒定。 應用能量曲線（ Use Capability Curve）：如果選中，那么發(fā)電 機的無功功率約束就確定應用無功能量曲線。無功能量曲線描述了發(fā)電機無功功率約束和其有功功率輸出的依賴關(guān)系。因此，將應用最小無功輸出（ Min Mvar Output）和最大無功輸出（ Max Mvar Output）字段里的固定值。發(fā)電機的無功能量可以用顯示在對話框底部的表格來定義。更詳細的信息請看發(fā)電機無功能量曲線（ Generator Reactive Power Capability Curve）。 調(diào)節(jié)母線編號（ egulated Bus Number）：發(fā)電機正在調(diào)節(jié)的母線電壓的母線的編號。通常是發(fā)電機的接線端母線，而并不一定是。多個發(fā)電機能調(diào)節(jié)同一個遠程母線，但所調(diào)節(jié)的母線一定不是另外一個發(fā)電機的母線。如果發(fā)電機是松弛節(jié)點，那么它必定調(diào)節(jié)自己的接線端電壓。選擇 Case Information, Others, Remotely Regulated Buses查看遠動調(diào)節(jié)母線對話框（ Remotely Regulated Buses Dialog），該對話框識別所有的能遠動調(diào)節(jié)的母線。 定值電壓（ Set Point Voltage）：確定期望的發(fā)電機在調(diào)節(jié)母線調(diào)節(jié)的每單位定值電壓值。調(diào)節(jié)母線不一 定是發(fā)電機的接線端母線。 遠動調(diào)節(jié)百分比（ Remote Reg%）：該選項僅僅用于在不同的母線的多個發(fā)電機調(diào)節(jié)一個遠動母線（例如：不是它們的接線端母線）時。該字段確定遠動母線維持其應有發(fā)電機供應的電壓所需要的總的無功功率的百分比。匹配值時 100%。如果總值不是 100%，那么所有的將矯正所有的調(diào)節(jié)因子以得到一個調(diào)節(jié)百分比。 仿真環(huán)境和參數(shù)設置 按上述講解陸續(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，就可以進行仿真參數(shù)設置了。從主菜單上選擇 OptionsSolution/Environment，打開如圖 ，就可以進行仿真環(huán)境和仿真參數(shù)設置。 該對話框的頂端有 7 個按鈕，分別是：示例顯示設置、消息日志設置。文件管理設置、仿真環(huán)境設置、極限管理設置、單線圖設置以及潮流求解設置，點擊其中任何一個按鈕就可以單獨打開一個標簽頁進行設置。圖 。其中較重要的設置是：潮流計算算法選擇、基準能力、允許誤差、迭代最大次數(shù)、對電壓控制的設置等等。 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 41 頁 圖 環(huán)境和參數(shù)設置 潮流計 算（ PowerFlow） 如圖 ，進入運行模式，進行潮流運行調(diào)試。 圖 運行模式對話框 在運行模式下，點擊 Play鍵，如圖 ，則開始按已設置好的參數(shù)運行潮流圖。 圖 潮流運行圖 （ 1） Power Flow List功率潮流列表在更常用的基于文本的表格中顯示系統(tǒng)的功率潮流的詳細數(shù)據(jù)信息。這是給需要詳細了解潮流信息的用戶提供的，包括母線的單位電壓，母線負荷和發(fā)電機，還 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 17 頁 共 41 頁 有與母線相連的線路和變壓器的潮流。顯示的內(nèi)容取決于區(qū)域／區(qū)段／濾波器，打開運行模式的潮流列 表（ Power Flow List），如果只想看一小部分母線的潮流，可用節(jié)點潮流（ Quick Power Flow List）。 圖 功率潮流列表 因為沒有區(qū)域／區(qū)段濾波器設置的大系統(tǒng)，產(chǎn)生完全的功率潮流列表要花費取模擬器很多時間。需要注意可以顯示的最多線路數(shù)為 32767，如果這超過這個極限，模擬器就會產(chǎn)生運行錯誤。可以使用區(qū)域 /分區(qū)過濾器（ area/zone/owner filters）來限制裝置在這顯示上顯示的數(shù)量，也可以用（ Quick Power Flow List）選中要選的母線。 在潮流列表（ Power Flow List）中可以通過雙擊名為 TOnnnnn? ,的那一行來顯示與母線相鄰的元件的潮流，這里 nnnnn 是想要看到的母線的編號。如果母線是一個沒有濾波器設置的地區(qū)或區(qū)間，那么潮流列表（ area/zone filter）會自動設置。用這種方法，可以按母線逐個檢查系統(tǒng)。這個顯示還可以快速顯示與不同母線對象相關(guān)聯(lián)的對話框。把光標放在所要求裝置，按 CTRL鍵并左擊，將顯示對應的母線、負荷、發(fā)電機，或旁路信息對話框編輯表。 圖 快速找查潮流節(jié)點對話框 （ 2）可以通過在在運行模 式下單擊實例信息了解節(jié)點列表、負荷列表、發(fā)電機列表、 區(qū)域列表、支路參數(shù)、支路狀態(tài)、 三繞組變壓器列表 、直流線路列表、 交換支路列表、孤島列表等相關(guān)的信息 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 41 頁 圖 潮流信息 (Fault Analysis) 故障類型（ Fault Type）通過選擇下面四種故障處故障類型中的一種來進行計算： 單相對地短路（ Single LinetoGround）通過用戶定義的一個對地故障阻抗來進行單相對地短路計算。把 A相設為故障相。兩相短路（ LinetoLine）假設一個值為 999+j999的對地阻抗進行兩相短路計算。把 B相和 C相設為故障相。三相短路（ 3PhaseBalanced）通過用戶定義的一個對地故障阻抗來進行三相短路計算。兩相對地短路（ Double LinetoGround）通過定義一個接地故障阻抗來進行兩相對地短路計算。電流單位（ Current Units）允許用戶是選擇觀察故障時標幺值還是電流的實際值。故障結(jié)果在故障分析對話框下部以表格的形式顯示，故障結(jié)果也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。在單線 圖里顯示故障分析結(jié)果的一些必要欄目： 節(jié)點電壓（ Bus Voltage）和節(jié)點相角（ Bus Angle）對于節(jié)點這兩欄是得提出的。當選擇觀察故障分析結(jié)果時，這兩欄的內(nèi)容應該要確定，用故障相的電壓值（單位為每單位量）和相角（單位為度）代替實際的負荷潮流值。 對于支路，交流支路的有功功率潮流（ AC Line MW Flow）和交流支路的無功功率潮流（ AC Line Mvar Flow）這兩欄是得提出的。這兩欄的內(nèi)容應該要確定，用故障相的電流幅值（單位為安培或者是每單位量）和相角（單位為度）代替有 功功率量和無功功率量。 發(fā)電機有功功率輸出（ Gen MW Output）和發(fā)電機無功功率輸出（ Gen Mvar Output）字段用于表示發(fā)電機這兩個字段將會被標識，有功功率和無功功率的數(shù)值將用發(fā)電機終端故障相的電流幅值（以安培或者是每單位量為單位）和相角（單位為度）替換。故障電流（ Fault Current）顯示故障發(fā)生時故障處的電流幅值和相位。計算（ Calculate）點擊這個按鈕軟件將進行故障分析。為了保證能夠進行計算，潮流應該處于一個對于結(jié)果來說有關(guān)的、可解的狀態(tài)。因此當按下計算（ Calculate）按鈕時要做的第一件事是解潮流。用戶可以在運行計算程序時通過查看信息日志來觀察這一步。一旦解潮流完畢，故障分析計算開始運行，計算結(jié)果將被顯示出來。故障阻抗（ Fault Impedance）無論進行何種故障計算，都是要包括故障阻抗的。電阻和電抗可以作為故障電流入地的路徑，當計算用于決定其他故障量的故障電流時，故障阻抗需要被考慮進去。 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 19 頁 共 41 頁 圖 故障分析對話框 (Voltage Stability) PVQV是 Power World的電壓充裕和穩(wěn)定評估工具，用于分析 電力系統(tǒng)的電壓特性。 Power World仿真器是一個交互式的電力系統(tǒng)仿真軟件，用于仿真高壓電力系統(tǒng)的運行。在基本軟件包中仿真器使用 NewtonRaphson 潮流算法求解潮流方程。但是，使用附加件電壓充裕和穩(wěn)定工具（ voltage adequacy and stability tool(PVQV)），用戶可求得多個潮流解，目的是為某一傳輸生成 PV曲線或為給定的節(jié)點生成 QV曲線。使用“電壓穩(wěn)定”（ Voltage Stability）主菜單項進入 PVQV功能。該菜單可用的命令有簡化模型（ Refine Model）， QV 曲線（ QV Curves）以及 PV 曲線（ PV Curves）。附加工具 PVQV 的目的是當自動增加用戶定義的傳輸時，允許用戶監(jiān)控任何電力系統(tǒng)參數(shù)。 PVQV 模塊使用仿真器構(gòu)建 Newton Raphson潮流算法來完成此任務。在 PVQV 仿真完成后，用戶可以選擇作出描述任何在“追蹤量”（ Quantities to Track）中指定的監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)。 (OPF/SCOPF) Power World 程序一種交互式仿真軟件包 ， 用于電力系統(tǒng)的仿真運行。在標準模型中 ， 仿真器使用 NewtonRaphson潮流算法解潮流方程。但是隨著最優(yōu)潮流 (Optimal Power Flow， OPF） 的添加 ，該程序也可以使用 OPF 來解這些潮流方程 ， 其最優(yōu)潮流 (OPF)和安全約束最優(yōu)潮流 (SCOPF)使用線性規(guī)劃 LPOPF 實現(xiàn)。在運行模式下 (Run Mode),從主菜單上選擇 LPOPF，從中可以打開最優(yōu)潮流 (OPF)和安全約束最優(yōu)潮流 (SCOPF)工具的對話框。 OPF的目的是通過改變不同的系統(tǒng)控制，最小化目標（費用）函數(shù)。這些控制考慮了用于模擬潮流平衡約束和各種運行限制的等式和不等式約束。 OPF的 LPOPF解一個標準潮流，然后解一個線性規(guī)劃。然后在這兩者之間進行迭代，通過迭代確定最優(yōu)解用于改變系統(tǒng)控制，以移除任何極限違限的情況。 最優(yōu)化潮流 (OPF)算法就是，在滿足功率平衡約束和基本潮流的運行約束情況下，通過系統(tǒng)控制變量優(yōu)選，求解目標函數(shù) (通常為總運行費用 )的最小值。盡管系統(tǒng)的安全運行沒有考慮意外事故違限。但是，目標函數(shù)的最小化過程還需考慮一些意外事故。這就需要運用到安全約束最優(yōu)潮流 (SCOPF)算法。 在 SCOPF求解過程中，通過求解標準潮流和求解線性規(guī)劃 (通過改變系統(tǒng)控制變量來消除意外事故 )之間不斷迭代的算法確定系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)。 SCOPF算法通過調(diào)整控制變量使系統(tǒng)處于事故前的狀態(tài)，避免事故后狀態(tài)違限。如果系統(tǒng)中有足夠的控制變量可以利用，則存在滿足目標函數(shù)最小和事故違限約束的解。如果系統(tǒng)沒有足夠的控制變量，則在某些事故條件下肯定會發(fā)生違限。這些情況表示在非強制性約束下，會造成邊際費用的偏高。 選擇 LPOPFSecurity Constrained OPF，可進入 SCOPF（安全約束最優(yōu)潮流）的命令和選項頁面。在 OPF 選項對話框?qū)?SCOPF（安全約束最優(yōu)潮流）函數(shù)進行定義，在事故分析對話框中對 事故進行設置。有關(guān)這些設置，可閱讀 OPF 和事故分析幫助文檔。建議在運行 SCOPF仿真以前，熟悉仿真器