【導(dǎo)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(shí)現(xiàn)單機(jī)版的可視化電力系。統(tǒng)設(shè)計(jì)；根據(jù)區(qū)域電網(wǎng)的模型完成了系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，并且對電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性進(jìn)行可視化的運(yùn)行分析。過區(qū)域電網(wǎng)實(shí)例的分析及運(yùn)行，驗(yàn)證了該軟件的合理性與有效性。

　　

【正文】 MW Limits）：如果選中該項(xiàng)，發(fā)電機(jī)將實(shí)施最小和最大有功約束，倘若也選擇了在 Power World 模擬器選項(xiàng)對話框（ Power World Simulator Options Dialog）上的約束標(biāo)簽（ Limits Tab）上的實(shí)施發(fā)電機(jī)有功輸出（ Enforce Generator MW Limits）。如果選中該字段并且一個(gè)發(fā)電機(jī)有功越限，那么會(huì)立即改變發(fā)電機(jī)的有功輸出。 分配因 子（ Part. Factor）：分配因子是用來定義當(dāng)發(fā)電機(jī)可用 AGC并且區(qū)域是分配因子控制時(shí)的反應(yīng)負(fù)荷的發(fā)電機(jī)的有功輸出如何變化。當(dāng)用戶利用 PTI 原始數(shù)據(jù)格式 (PTI Raw Data Format)打開示例時(shí)，該字段初始化為發(fā)電機(jī)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(dāng)按次數(shù)運(yùn)行仿真時(shí)，發(fā)電機(jī)的每次步長不會(huì)超過該值，必須打開全局選項(xiàng)以遵守發(fā)電機(jī)斜率約束。 無功輸出（ Mvar Output）：發(fā)電機(jī)的當(dāng)前無功出力。僅僅當(dāng)沒有選中 Available for AVR 時(shí)，用戶才可以手動(dòng)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(jī)無功輸出。 可用（ AVR）：確定發(fā)電機(jī)是否可用自動(dòng)電壓調(diào)整（ AVR）。當(dāng)選中該項(xiàng)時(shí)，發(fā)電機(jī)將自動(dòng)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(dá)到一個(gè)無功界限，那么發(fā)電機(jī)將不再能夠保持其電壓在設(shè)定值，并且其無功將保持在界限值恒定。 應(yīng)用能量曲線（ Use Capability Curve）：如果選中，那么發(fā)電 機(jī)的無功功率約束就確定應(yīng)用無功能量曲線。無功能量曲線描述了發(fā)電機(jī)無功功率約束和其有功功率輸出的依賴關(guān)系。因此，將應(yīng)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(jī)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(xì)的信息請看發(fā)電機(jī)無功能量曲線（ Generator Reactive Power Capability Curve）。 調(diào)節(jié)母線編號(hào)（ egulated Bus Number）：發(fā)電機(jī)正在調(diào)節(jié)的母線電壓的母線的編號(hào)。通常是發(fā)電機(jī)的接線端母線，而并不一定是。多個(gè)發(fā)電機(jī)能調(diào)節(jié)同一個(gè)遠(yuǎn)程母線，但所調(diào)節(jié)的母線一定不是另外一個(gè)發(fā)電機(jī)的母線。如果發(fā)電機(jī)是松弛節(jié)點(diǎn)，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(yuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)母線對話框（ Remotely Regulated Buses Dialog），該對話框識(shí)別所有的能遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)的母線。 定值電壓（ Set Point Voltage）：確定期望的發(fā)電機(jī)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(jī)的接線端母線。 遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)百分比（ Remote Reg%）：該選項(xiàng)僅僅用于在不同的母線的多個(gè)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)一個(gè)遠(yuǎn)動(dòng)母線（例如：不是它們的接線端母線）時(shí)。該字段確定遠(yuǎn)動(dòng)母線維持其應(yīng)有發(fā)電機(jī)供應(yīng)的電壓所需要的總的無功功率的百分比。匹配值時(shí) 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(gè)調(diào)節(jié)百分比。 仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)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(jìn)行仿真參數(shù)設(shè)置了。從主菜單上選擇 OptionsSolution/Environment，打開如圖 ，就可以進(jìn)行仿真環(huán)境和仿真參數(shù)設(shè)置。 該對話框的頂端有 7 個(gè)按鈕，分別是：示例顯示設(shè)置、消息日志設(shè)置。文件管理設(shè)置、仿真環(huán)境設(shè)置、極限管理設(shè)置、單線圖設(shè)置以及潮流求解設(shè)置，點(diǎn)擊其中任何一個(gè)按鈕就可以單獨(dú)打開一個(gè)標(biāo)簽頁進(jìn)行設(shè)置。圖 。其中較重要的設(shè)置是：潮流計(jì)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。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 41 頁 圖 環(huán)境和參數(shù)設(shè)置 潮流計(jì) 算（ PowerFlow） 如圖 ，進(jìn)入運(yùn)行模式，進(jìn)行潮流運(yùn)行調(diào)試。 圖 運(yùn)行模式對話框 在運(yùn)行模式下，點(diǎn)擊 Play鍵，如圖 ，則開始按已設(shè)置好的參數(shù)運(yùn)行潮流圖。 圖 潮流運(yùn)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(xì)數(shù)據(jù)信息。這是給需要詳細(xì)了解潮流信息的用戶提供的，包括母線的單位電壓，母線負(fù)荷和發(fā)電機(jī)，還 陜西理工學(xué)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(yùn)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(diǎn)潮流（ Quick Power Flow List）。 圖 功率潮流列表 因?yàn)闆]有區(qū)域／區(qū)段濾波器設(shè)置的大系統(tǒng)，產(chǎn)生完全的功率潮流列表要花費(fèi)取模擬器很多時(shí)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(gè)極限，模擬器就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行錯(cuò)誤?？梢允褂脜^(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(hào)。如果母線是一個(gè)沒有濾波器設(shè)置的地區(qū)或區(qū)間，那么潮流列表（ area/zone filter）會(huì)自動(dòng)設(shè)置。用這種方法，可以按母線逐個(gè)檢查系統(tǒng)。這個(gè)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(biāo)放在所要求裝置，按 CTRL鍵并左擊，將顯示對應(yīng)的母線、負(fù)荷、發(fā)電機(jī)，或旁路信息對話框編輯表。 圖 快速找查潮流節(jié)點(diǎn)對話框 （ 2）可以通過在在運(yùn)行模 式下單擊實(shí)例信息了解節(jié)點(diǎn)列表、負(fù)荷列表、發(fā)電機(jī)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(xué)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(jìn)行計(jì)算： 單相對地短路（ Single LinetoGround）通過用戶定義的一個(gè)對地故障阻抗來進(jìn)行單相對地短路計(jì)算。把 A相設(shè)為故障相。兩相短路（ LinetoLine）假設(shè)一個(gè)值為 999+j999的對地阻抗進(jìn)行兩相短路計(jì)算。把 B相和 C相設(shè)為故障相。三相短路（ 3PhaseBalanced）通過用戶定義的一個(gè)對地故障阻抗來進(jìn)行三相短路計(jì)算。兩相對地短路（ Double LinetoGround）通過定義一個(gè)接地故障阻抗來進(jìn)行兩相對地短路計(jì)算。電流單位（ Current Units）允許用戶是選擇觀察故障時(shí)標(biāo)幺值還是電流的實(shí)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(gè)三相值單獨(dú)地顯示出來，或者是使三相值同時(shí)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(diǎn)電壓（ Bus Voltage）和節(jié)點(diǎn)相角（ Bus Angle）對于節(jié)點(diǎn)這兩欄是得提出的。當(dāng)選擇觀察故障分析結(jié)果時(shí)，這兩欄的內(nèi)容應(yīng)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(shí)際的負(fù)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(yīng)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(jī)有功功率輸出（ Gen MW Output）和發(fā)電機(jī)無功功率輸出（ Gen Mvar Output）字段用于表示發(fā)電機(jī)這兩個(gè)字段將會(huì)被標(biāo)識(shí)，有功功率和無功功率的數(shù)值將用發(fā)電機(jī)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(shí)故障處的電流幅值和相位。計(jì)算（ Calculate）點(diǎn)擊這個(gè)按鈕軟件將進(jìn)行故障分析。為了保證能夠進(jìn)行計(jì)算，潮流應(yīng)該處于一個(gè)對于結(jié)果來說有關(guān)的、可解的狀態(tài)。因此當(dāng)按下計(jì)算（ Calculate）按鈕時(shí)要做的第一件事是解潮流。用戶可以在運(yùn)行計(jì)算程序時(shí)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(jì)算開始運(yùn)行，計(jì)算結(jié)果將被顯示出來。故障阻抗（ Fault Impedance）無論進(jìn)行何種故障計(jì)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(dāng)計(jì)算用于決定其他故障量的故障電流時(shí)，故障阻抗需要被考慮進(jìn)去。 陜西理工學(xué)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(píng)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(gè)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(yùn)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(gè)潮流解，目的是為某一傳輸生成 PV曲線或?yàn)榻o定的節(jié)點(diǎn)生成 QV曲線。使用“電壓穩(wěn)定”（ Voltage Stability）主菜單項(xiàng)進(jìn)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(dāng)自動(dòng)增加用戶定義的傳輸時(shí)，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(wù)。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(yùn)行。在標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)。在運(yùn)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(biāo)（費(fèi)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(yùn)行限制的等式和不等式約束。 OPF的 LPOPF解一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)潮流，然后解一個(gè)線性規(guī)劃。然后在這兩者之間進(jìn)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(yùn)行約束情況下，通過系統(tǒng)控制變量優(yōu)選，求解目標(biāo)函數(shù) (通常為總運(yùn)行費(fèi)用 )的最小值。盡管系統(tǒng)的安全運(yùn)行沒有考慮意外事故違限。但是，目標(biāo)函數(shù)的最小化過程還需考慮一些意外事故。這就需要運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(huì)發(fā)生違限。這些情況表示在非強(qiáng)制性約束下，會(huì)造成邊際費(fèi)用的偏高。 選擇 LPOPFSecurity Constrained OPF，可進(jìn)入 SCOPF（安全約束最優(yōu)潮流）的命令和選項(xiàng)頁面。在 OPF 選項(xiàng)對話框?qū)?SCOPF（安全約束最優(yōu)潮流）函數(shù)進(jìn)行定義，在事故分析對話框中對 事故進(jìn)行設(shè)置。有關(guān)這些設(shè)置，可閱讀 OPF 和事故分析幫助文檔。建議在運(yùn)行 SCOPF仿真以前，熟悉仿真器