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1、电 力 系 统 专 业 综 合 实 验 指 导 书电力系统综合实验指导书张晓艳 姜跃胜新能源利用与电气控制实验教学示范中心第一部分 电力系统仿真第一章 仿真软件的初步认识一、实验目的掌握电力系统的结构组成，了解电力系统的主要参数，熟悉PowerWorld电力系统仿真软件（简称PWS）的基本操作，在此基础上用PWS 建立一个简单的电力系统模型。二、实验内容PWS是一个电力系统仿真软件包，其构筑在对用户良好交互性的基础上。它的核心是一个功能强大的潮流计算软件，可以有效求解多达32500个节点的系统。这使得电力世界仿真器作为一个独立的潮流分析软件包十分有用。与其他同类商业应用软件不同，PWS允许用户
2、通过可缩放的彩色动画单线图来模拟一个系统。在PWS中，输电线路的通断、变压器或发电机的增加、以及联络线功率的交换，一切仅需点击鼠标即可完成。此外，图形和动画演示的广泛使用增加了用户对系统特性、存在问题和限制条件的理解以及如何修改。PWS提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样，它可以图形化地显示负荷、发电量和联络功率随时间的变化，以及因此产生的系统运行条件的变化。这项功能在解决电网扩建引起网络结构变化之类问题十分有用。除了上述特点，PWS以其一体化的经济调度、联络功率交易经济性分析、功率传输分配因子（PTDF）计算和突发事故的强大分析能力而骄傲，所有这一切都可以通过一个易用的界面来实现
3、。（一）PowerWorld电力系统仿真软件的基本操作在进行电力系统分析时，为了表示实际三相电力系统，常用单线图来表示实际的三相输电线路。采用单线图的目的是为了图形化地显示电力系统。本实验要求同学们通过上机实际操作，学会单线图的快捷菜单、文件菜单、编辑菜单、插入菜单、格式菜单、窗口菜单、仿真控制等菜单的使用。使用电力世界仿真器的关键在于它的两种不同的模式：编辑模式和运行模式。操作过程中大家要注意当前工作模式，模式选择不正确，將会不能正确进行相应的操作。编辑模式用于创建新的样程和单线图或者修改已存在的样程和单线图。通过点击程序栏的“编辑模式”（EDIT MODE）按钮可切换到本模式。运行模式可求
4、解单步潮流计算问题以及运行电力系统的时域仿真。在程序栏上点击“运行模式”（RUN MODE）按钮进入该模式。快捷菜单提供了在单线图界面中直接获得若干选项和工具的方法。将鼠标置于单线图的空白处，单击鼠标右键，即会出现一个快捷菜单。快捷菜单是执行命令的最方便的方式，其内容取决于当前工作模式是编辑模式还是运行模式。文件菜单主要用于打开、保存、打印完整的样程或者单线图，也用于创建新样程、样程查错或者退出仿真器。格式菜单用于编辑模式下定制单线图的外观。包括：更改字体、设备图元的显示特性，如线条粗细、图形填充颜色、所绘设备的放大比例及其层次等方面。缩放就是通过改变视图的放大倍率来调整单线图的显示区域。放大
5、会使屏幕上显示的单线图较放大前的单线图的内容少。缩小而则使屏幕上显示的内容相应多一些。可按照下述说明，操作键盘缩放单线图：*使用Ctrl- 放大*使用Ctrl-page up 快速放大*使用Ctrl- 缩小*使用Ctrl-page down 快速缩小缩放工具栏（Zoom Palette）提供一些附加选项：*使用工具栏中Zoom Palette的Zoom in on Area按钮，选择想要放缩的部分。*使用工具栏中Zoom Palette的Show Full One-line按钮，以在屏幕中显示出完整的单线图。*使用工具栏中Zoom Palette的Pan/Zoom Control按钮，显示Zo
6、om、Pan and find对话框。单击Power World Toolbar中Zoom/Pan Palette上的“+”按钮，则单线图放大；而按“”时，则缩小。移位就是通过移动屏幕中心的位置来移动单线图。你将屏幕的中心位置上、下、左、右移动，就可以看到一幅单线图的不同部分。使用键盘时，要按照如下用法：*使用方向箭头，按希望的方向移动*使用page up快速向上移动*使用page down快速向下移动*使用Home键快速向左移动*使用End键快速向右移动你也可以使用缩放工具栏（Pan/Zoom Palette）移动单线图。单击方向箭头，把中心位置移到你想要的位置即可。另外你可以使用Pan/Z
7、oom 对话框将单线图移到特定的位置，甚至是某个节点的位置。要想得到Pan/Zoom 对话框，可以从工具栏中Zoom Palette上选择Pan/Zoom Control按钮，或者从单线图快捷菜单中选择Find Object/Pan/Zoom。窗口菜单包括影响屏幕窗口外观显示的几个命令，并列出了仿真器目前打开的子窗口。窗口菜单栏包括以下命令：平铺排列Tile选择该项，将重新排列已打开的单线图文件，使整个窗口被它们平分，并且每一个都可以完整地显示。分级排列Cascade选择该项，重新排列已打开的窗口，重叠排列，可以看到每一个标题栏。刷新显示Refresh Displays刷新已打开的每一个窗口。
8、仿真器在必要时通常会自动刷新已打开的窗口。但是，该选项允许你在需要的时候启动它。显示全部Show Full在当前激活的单线图上改变放缩倍数和中心的位置，使单线图包含的所有设备都可以在屏幕中显示出来。然后，你可以使用缩放栏中的Zoom in on Area按钮，或Ctrl-去放缩你感兴趣的部分。工具栏Toolbars为用户提供控制工具栏选项可视与否的选项。这个子菜单列表示出了所有可得到的工具栏的名称。那些当前显示出来的都有标记和标注。单击Toolbars上各选项名称，即可显示或隐藏它。（二）用仿真器建立一个简单的电力系统模型以下简述怎样应用仿真器建立一个简单的电力系统模型。首先从开始程序Powe
9、rWorldPowerWorld Simulator或者双击Simulator的图标，启动Simulator系统。在主菜单上依次点击FileNew Case，屏幕背景将变成黄色，新单线图缺省背景色为黄色。黄色背景表示你将要创建单线图的空页。画一条母线1在主菜单上点击InsertBus或插入工具栏上点击母线图元按钮。2在想放置新母线的地方单击左键，打开Bus Option对话框。3在Bus Option对话框中设定母线名称（母线号和母线名）、母线外观（显示大小、放置方向和线条粗细）、母线所在的地区（地区号和地区名）、母线所在的区域（区域号和区域名）、母线额定电压（标幺值、有名值和相角）以及是否为
10、系统松弛节点（平衡节点）等，并且设定与之相连的负荷及对地电容补偿。4按Ok键完成母线的设定，并且关闭母线选择对话框，这时母线已经出现在设定的位置上。例如：要画一条母线到新的样程。先在主菜单上点击InsertBus，然后点击屏幕中部任意一处，打开Bus Option对话框，你可以在此输入关于母线的资料。在Bus Number一栏中自动显示“1”，Simulator中每一个母线都有一个唯一的编号，为了方便起见，我们使用缺省值。在Bus Name一栏中，可以填入一个不超过8个字符的名称，例如填入ONE。然后选中位于对话框下部的System Slack Bus复选框，将此条母线设定为系统的松弛节点(平
11、衡节点)。对于其余栏目我们可以不进行设定，而保持它们的缺省值。按对话框下部点击Ok键就把母线画上了。现在可以看到屏幕中部已经出现了一个水平母线。画一台发电机1在主菜单上点击InsertGenerator或在插入工具栏上点击发电机按钮。2在需要安装发电机的母线上单击一下左键，打开Generator Option对话框。3在对话框中设定发电机的名称（发电机号、发电机名、ID号、控制节点号）、外观（显示大小、放置方向和线条粗细）、输出功率控制和电压控制（有功功率输出及其极限、无功功率输出及其极限、电压设定值和计费方式）。4点击Generator Option对话框的Ok键，完成创建发电机并关闭对话框
12、。这时单线图上已经出现了一台发电机，正是连接在第2步所选的母线上。按以上操作步骤在松弛节点上，也就是母线1上安装了一台发电机，当Generator Option对话框打开时，不需要进行设定，使用缺省值即可。样程存盘在主菜单上选择FileSave Case。在存储文件之前，仿真器先要对文件进行检测，以确定其是否有错误。检测结果显示在Message Log窗口中，通常显示在屏幕的右下角。如果Message Log窗口没有出现，只要单击程序栏上的Log键即可显现。因为我们还没有给样程命名，所以会出现一个Save as对话框，输入文件名，按Ok键，在无其他设定的情况下，缺省的样程将以PowerWorl
13、d Binary形式进行存储（*.pwb）。画一条带负荷的母线再画一条母线，在主菜单上选取InsertBus或在插入工具栏中点击母线的按钮，然后在单线图中母线1的右侧单击左键打开Bus Option对话框，在Bus Number一栏中就使用缺省值2，Bus Name填入TWO。我们还要在母线上加上一个200MW，100MVR的负荷，点击Attached Devices标签，其中有一个Load Summary Information编辑框，在Base MW和Base MVR栏目中分别填入200和100，然后按Ok键就把母线画上了。添加负荷此时，尽管母线2上并没有出现负荷，但负荷实际上已经在电力系
14、统模型中。（要想证实这一点，可以右击母线2在弹出式菜单中选择Bus Information Dialog，然后再检查Load Summary Information栏目）。要想在单线图上画一个负荷，选择主菜单上的InsertLord或直接在屏幕下方的插入工具栏上点击负荷图元的按钮，在母线上单击左键，打开Load Option对话框，通过此对话框可以看出负荷是200MW，100MVR。此外，Simulator还允许用户建立随电压变化的负荷模型。Orientation栏决定了所画负荷元件的方向，选择Up，负荷指向上。然后，选定Anchored，把负荷固定在母线上，这样母线移动时，负荷也会随着移动。
15、点击Ok键，负荷就画上了。每个负荷都自动带一个断路器。如果要移动母线2，先把鼠标移到母线上（不是负荷上），按住左键，移动鼠标（这就是拖动）。负荷也会移动，因为它已经被固定了。要想改变负荷在母线上的位置，只要用左键按住负荷，就可以把它拖到其他位置。画一条输电线1在主菜单上选择InsertTransmission Line或在插入工具栏上点击输电线图元的按钮。2在输电线的起始点上单击左键，这个点通常在一个线路的始端母线上。3放开鼠标键，移动鼠标，将看到一条线段，一端在起始点，另一端随鼠标移动。输电线和变压器由一串连续的线段组成。如果结束此线段，只要点击鼠标左键。如果开始画下一条线段，只要再移动鼠标即可。每次点击左键都会确定一条线段，同时确定一个顶点，可以移动或删除这些顶点来改变输电线。4确定输电线的最后段，在结束处双击鼠标左键，这个点通常在另一个母线上。此时出现一个Transmission Line/Transformer对话框。5在对话框中设定输电线的参数，按Ok键就出现一条输电线。现在我们在母线1和母线2之间画上一条输电线。在主菜单上选择InsertTransmission Line，然后在母线1上适当位置上单击左键，画出输电线的一个点。把鼠标向上移一小段距离单击左键，然后
