第一篇：電力系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)

電力系統(tǒng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（DTS）作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)一個重要的子系統(tǒng)，為科學(xué)分析電網(wǎng)，提高人員素質(zhì)，保證電網(wǎng)安全可靠、穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。本文在介紹DTS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，闡述了該系統(tǒng)的原理、組成及其主要功能，并重點探究了DTS系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：DTS；電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)；發(fā)展現(xiàn)狀；關(guān)鍵技術(shù) 0 引言

調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)(DTS）是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的一個組成部分，是現(xiàn)代計算機軟硬件技術(shù)和電力系統(tǒng)分析技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷壯大，電網(wǎng)結(jié)線也越來越復(fù)雜、運行方式也更加多樣化。提高調(diào)度員的專業(yè)水平，預(yù)防不安全運行方式的出現(xiàn)，己被調(diào)度部門認為是最積極的反事故措施之一。在這種環(huán)境下，DTS將成為培訓(xùn)調(diào)度員的強有力的工具，在調(diào)度日常工作中越來越起到舉足輕重的作用。1 DTS系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

由于電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和對安全性要求高，調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)（DTS）的建設(shè)顯得十分重要，事實證明，它是培訓(xùn)調(diào)度員的最佳工具[1]。

國外于1976年提出DTS的概念，1977年研制出第一套DTS，1978年美國EPRI組織了關(guān)于DTS的大討論后，DTS在國外迅速推廣，經(jīng)過十年多的發(fā)展，已基本穩(wěn)定，從上世紀90年代開始將動態(tài)仿真將面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)引入DTS。國內(nèi) DTS的研究從上世紀80年代末開始，1990年第一套DTS系統(tǒng)投運，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已從理論研究走向?qū)嶋H運用，并逐漸形成為一個產(chǎn)業(yè)。DTS的應(yīng)用從東北、華北和華東三大網(wǎng)調(diào)的試點，推廣到各個網(wǎng)省調(diào)、大中型地調(diào)、集控中心和大型變電站，并拓展到電力培訓(xùn)中心和高等院校電力專業(yè)。

DTS的體系結(jié)構(gòu)從與EMS接口采用“定制”方式的獨立型異構(gòu)系統(tǒng)到與EMS采用統(tǒng)一支持平臺的一體化系統(tǒng)，直至目前正在研究的與EMS接口采用“即插即用”方式的跨平臺系統(tǒng)（遵循IEC 61970標準），使DTS的軟件功能經(jīng)歷了從單一到綜合，從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程。其仿真方法包括對電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)仿真、準動態(tài)仿真、故障仿真、暫態(tài)仿真和全動態(tài)仿真以及對保護的邏輯仿真和定值仿真，其設(shè)備模型包括一次設(shè)備、二次設(shè)備、遠動設(shè)備以及部分動力設(shè)備。DTS的現(xiàn)場運行從被動到主動，從偶爾使用到日常使用，其作用也由演示性轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)性，并成為調(diào)度自動化的一個重要產(chǎn)品和控制中心培訓(xùn)調(diào)度員的得力工具。DTS系統(tǒng)原理[2]

電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成，分別是:SCADA系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)和DTS系統(tǒng)。其中SCADA為數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，為調(diào)度員提供電網(wǎng)潮流的實時數(shù)據(jù):EMS為能量管理系統(tǒng)，提供分析決策電網(wǎng)的各項功能;DTS為調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，根據(jù)EMS的歷史斷面或?qū)崟r斷面所形成的初始教案供調(diào)度員分析和研究。

DTS系統(tǒng)的原理，一邊表示實際的電網(wǎng)和調(diào)度系統(tǒng)，它通過遠動設(shè)備采集電力系統(tǒng)中各電力設(shè)備的運行狀態(tài)(如頻率、潮流、電壓、開關(guān)狀態(tài)、繼電保護信號‘和事故信號等)通過通信通道送到調(diào)度室的實時調(diào)度系統(tǒng)上，調(diào)度員坐在調(diào)度室中，面對數(shù)據(jù)采集監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)和高級應(yīng)用軟件組成的EMS系統(tǒng)，完成對實際電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控和分析決策。另一邊表示DTS系統(tǒng)，它好似實際電網(wǎng)及調(diào)度系統(tǒng)的“鏡像系統(tǒng)”，學(xué)員坐在學(xué)員室中充當“調(diào)度員”，接受培訓(xùn)，學(xué)員室中配備與實際調(diào)度室一致的EMS軟硬件系統(tǒng)(即學(xué)員臺)，讓學(xué)員有一種身臨其境的感覺；而教員一般由經(jīng)驗豐富的資深調(diào)度員充當，他坐在教員室里，利用教員臺，在培訓(xùn)前準備教案，在培訓(xùn)中控制培訓(xùn)過程、設(shè)置電網(wǎng)事故，并充當 廠站值班員，執(zhí)行由學(xué)員下達的“調(diào)度命令”，在培訓(xùn)結(jié)束后評價學(xué)員的調(diào)度能力。在培訓(xùn)進行過程中，學(xué)員與教員之間的通信采用電話進行，來模擬調(diào)度室調(diào)度員和廠站值班員之間的通信方式。教員室與學(xué)員室是同一個屋子，電力系統(tǒng)模型和遠動設(shè)備模型分別是實際電力系統(tǒng)和遠動設(shè)備的數(shù)字仿真。3 DTS系統(tǒng)的組成

DTS通過模擬電力系統(tǒng)和控制中心為調(diào)度員提供一個逼真的環(huán)境，以便培訓(xùn)在系統(tǒng)正常、故障和恢復(fù)情況下的操作[3]。其基本組成部分應(yīng)有四個：

（1）控制中心模型(CCM)。CCM應(yīng)與實際控制中心的環(huán)境一致，并且具有能量管理系統(tǒng)(EMS)的各種功能。CCM是培訓(xùn)模擬量中學(xué)員所面對的環(huán)境，包括網(wǎng)絡(luò)分析(NA)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)、自動發(fā)電控制(AGC)等功能。

（2）電力系統(tǒng)模型(PSM)。PSM模擬電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及各種設(shè)備的靜態(tài)和動態(tài)響應(yīng)，包括發(fā)電機組、輸電線路、負荷、變壓器和繼電器等。對PSM的要求是真實，要協(xié)調(diào)好計算速度和模型精度之間的關(guān)系。

（3）教員臺(IP)。IP提供了監(jiān)視和控制培訓(xùn)過程的功能，包括初始化和調(diào)整控制參數(shù)、設(shè)置事件序列、與學(xué)員通信及干預(yù)培訓(xùn)進程等。

（4）可以直接采集電力系統(tǒng)模型的狀態(tài)真值進行電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行評估。通過該系統(tǒng)，可以實現(xiàn)培訓(xùn)評估，以供教員在評估學(xué)員水平時參考，可進行培訓(xùn)評估打分，并給出評估報告，以實現(xiàn)學(xué)員自我培訓(xùn)。4 DTS系統(tǒng)功能

系統(tǒng)分為九大功能[4]：基本調(diào)度指令模擬，故障的設(shè)置，誤操作的模擬，繼電保護和自動裝置動作的模擬，開關(guān)或保護誤、拒動模擬，查詢、監(jiān)視功能，培訓(xùn)過程控制，教案制作，培訓(xùn)評估。

（1）基本調(diào)度指令模擬：1）開關(guān)分/合操作；2）刀閘投/切操作；3）發(fā)電機的并網(wǎng)/退出操作；4）發(fā)電機增/減出力操作；5）負荷調(diào)節(jié)；6）發(fā)電機無功(或電壓)調(diào)節(jié)；7）電容器、電抗器的投切；8）變壓器分接頭轉(zhuǎn)換；9）AGC控制；10）保護定值、時限的修改及投切操作；11）自動裝置的定值修改、投切、復(fù)位操作；12）各種故障處理；13）故障后的復(fù)原操作。

（2）故障的設(shè)置

用于進行故障培訓(xùn)時模擬各種故障時間的輸入，教員可以根據(jù)需要選擇下列故障要素：1）故障起始時間：以培訓(xùn)時鐘為參考，選定故障時刻(時、分、秒)；2）故障點：在任何網(wǎng)絡(luò)元件(如發(fā)電機、線路、變壓器、電抗器、母線等)的某一位置處(如線路距始端處的百分比值)；3）故障的持續(xù)時間：瞬時，故障可自動重合成功；延時，故障后自動重合不成功，但一次手動強送能成功;延時，故障后自動重合一次強送不成功，二次強送可成功；永久故障，未經(jīng)檢修消除，重合永不成功。故障類型:單相接地，兩相短路，兩相短路接地，三相短路，一相斷線，二相斷線，三相斷線，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障以及電力系統(tǒng)其它常見故障。故障點接地阻抗：可零阻抗直接接地，也可輸入某一阻抗值接地。

（2）誤操作的模擬

對于帶負荷拉刀閘、帶負荷合刀閘、用刀閘充空載線路或變壓器、帶空載線路或變壓器拉刀閘、帶電壓合地刀、帶地刀合開關(guān)、強送至永久故障上等基本操作均可自動生成相應(yīng)的故障事件。

（3）繼電保護和自動裝置動作的模擬

故障時繼電保護及自動裝置模型將自動顯示其動作情況，并伴有音響和閃光信號，同時通過跳開相應(yīng)的元件開關(guān)去影響PSM。故障應(yīng)跳開的開關(guān)在繼電保護模擬時，可選用下列 兩種方法：邏輯判斷法和定值比較法。

（4）開關(guān)或保護誤、拒動模擬

能夠模擬實際電網(wǎng)中的電氣設(shè)備誤動、拒動行為。并根據(jù)誤動、拒動情況模擬下級或越級的動作行為。

（5）查詢、監(jiān)視功能

應(yīng)可查看全網(wǎng)設(shè)備的保護、自動裝置、低頻減載、低壓減載動作信息、培訓(xùn)過程中的電網(wǎng)越限信息。可監(jiān)視培訓(xùn)過程中的各種有功、無功、電流、電壓、頻率等電氣量的變化和越限情況。

（6）培訓(xùn)過程控制 可以進行培訓(xùn)開始、培訓(xùn)暫停、培訓(xùn)繼續(xù)、培訓(xùn)停止等操作，并能夠?qū)崿F(xiàn)培訓(xùn)重演功能，包括重演開始、重演暫停、重演繼續(xù)、重演結(jié)束和培訓(xùn)速率設(shè)置等操作。

（8）教案制作

能夠記錄了培訓(xùn)的初始方式和教員設(shè)置的事件列表，可用于反復(fù)培訓(xùn)不同的學(xué)員。教案內(nèi)容應(yīng)包括教案名稱、制作人、制作時間、共享屬性、教案描述等信息。

（9）培訓(xùn)評估

可根據(jù)學(xué)員在培訓(xùn)過程中的操作行為給出評估，同時對誤操作、繼電保護、自動裝置的動作信息、學(xué)員操作行為造成越限的情況做出相應(yīng)的記錄，并打印出評估報表。

DTS系統(tǒng)應(yīng)可滿足上述各項基本功能的需求，其穩(wěn)態(tài)電力系統(tǒng)模型應(yīng)可模擬各種操作或保護動作跳開相應(yīng)開關(guān)以后的新工況下的系統(tǒng)潮流，其動態(tài)電力系統(tǒng)模型應(yīng)可模擬上述故障或誤操作后電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)過程。5 DTS系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 5.1 跨平臺技術(shù)[5] DTS系統(tǒng)統(tǒng)遵循IEC61970新標準，提供CIM/CIS接口，滿足數(shù)據(jù)實時交互及共享的要求。CIM和CIS為DTS系統(tǒng)間實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享提供了數(shù)據(jù)交換的標準。CIM主要定義了公用的電網(wǎng)模型規(guī)范，是數(shù)據(jù)格式的標準;而CIS則定義了軟件即插即用的接口描述，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌跇藴省?/p>

DTS系統(tǒng)既可與EMS系統(tǒng)一體化實施，也可以作為獨立系統(tǒng)配合其它廠家的EMS系統(tǒng)運行，可通過符合IEC 61970標準的CIM/CIS接口從第三方廠家的EMS系統(tǒng)獲取電網(wǎng)模型、方式數(shù)據(jù)等，減少用戶的重復(fù)維護工作DTS系統(tǒng)的支撐平臺對底層操作系統(tǒng)和硬件平臺進行封裝，對外提供與具體應(yīng)用系統(tǒng)和硬件無關(guān)的統(tǒng)一的開發(fā)和運行接口。提供了異構(gòu)環(huán)境下互操作的機制，還提供跨平臺的圖形技術(shù)。在不同的硬件平臺上均可實現(xiàn)DTS, DTS子系統(tǒng)也可分布在不同的硬件平臺上。圖1所示為跨平臺框架示意圖。

圖1 跨平臺構(gòu)架示意圖

5.2 圖模庫一體化技術(shù)[5] 所謂圖模庫一體化，即在繪制廠站接線圖的同時，實現(xiàn)設(shè)備與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)接，生成電網(wǎng)模型，確定拓撲關(guān)系，為電網(wǎng)分析打下良好的基礎(chǔ)。圖模庫一體化技術(shù)按照面向?qū)ο蟮姆椒ㄔO(shè)計的基于CIM的圖庫一體化技術(shù)，供了一套先進的圖形制導(dǎo)工具，圖形和數(shù)據(jù)庫錄入一體化，作圖的同時可在圖形上錄入數(shù)據(jù)庫，使作圖和錄入數(shù)據(jù)一次完成，自動建立圖形上的設(shè)備和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。所見即所得，便于快速生成系統(tǒng)。圖模庫一體化技術(shù)可以根據(jù)接線圖上的連接關(guān)系自動建立整個電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓樸關(guān)系，大大簡化了EMS系統(tǒng)的工程化工作和維護工作，而且保證了維護工作的正確性，避免人為錯誤，保證圖形、模型、數(shù)據(jù)庫的一致性，減少建模和建庫時間。5.3 區(qū)域聯(lián)合聯(lián)合反事故演習(xí)技術(shù)[5] 可實現(xiàn)網(wǎng)、省、地、縣等各級調(diào)度聯(lián)合反事故演習(xí)。既做到各種演習(xí)信息的發(fā)布又可實現(xiàn)各調(diào)度控制中心和參演廠站的遠程操作。提供機制以防止多用戶并發(fā)訪問的擁塞，并能滿足遠程動態(tài)數(shù)據(jù)刷新響應(yīng)的實時性要求。DTS主站和各DTS子站的數(shù)據(jù)傳輸接口和仿真計算接口是關(guān)鍵技術(shù)。DTS主站與各DTS子站的接口如下:DTS子站的計算結(jié)果(主要指變壓器110kV側(cè)的負荷值)可以提供給DTS主站使用，DTS主站的計算結(jié)果為DTS子站提供外網(wǎng)數(shù)據(jù)。各級DTS的互聯(lián)基于工EC61970的C工M信息模型與AP工接口標準，數(shù)據(jù)庫基于CIM模型，數(shù)據(jù)傳輸上采用CIS接口協(xié)議。5.4 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)[6] 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫是支持實時事務(wù)的最佳技術(shù)，其本質(zhì)特征是其“主拷貝”或“工作版本”常駐內(nèi)存，即活動事務(wù)只與實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的內(nèi)存拷貝打交道。顯然，它要求較大的內(nèi)存量(根據(jù)不同的數(shù)據(jù)量所需的內(nèi)存量也不相同)，但并不要求任何時刻整個數(shù)據(jù)庫都能存放在內(nèi)存，而是將要處理的數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)規(guī)則放到內(nèi)存中，即內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還是要通過I/O來傳輸數(shù)據(jù)。盡管如此，但它己不是傳統(tǒng)磁盤數(shù)據(jù)庫的概念，所以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫適用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、事務(wù)處理算法與優(yōu)化、并發(fā)控制及恢復(fù)等技術(shù)對內(nèi)存數(shù)據(jù)庫不一定合適。特別是在處理巨量數(shù)據(jù)的實時性方面，由于其數(shù)據(jù)及事務(wù)事務(wù)處理不涉及I/O。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫體現(xiàn)出其巨大的處理效率優(yōu)勢，但考慮內(nèi)存直接快速存取的特點，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的有關(guān)技術(shù)，如搜索算法、恢復(fù)機制等都不同于傳統(tǒng)的商業(yè)數(shù)據(jù)庫，所以其設(shè)計應(yīng)該打破傳統(tǒng)磁盤數(shù)據(jù)庫的設(shè)計觀念，以CPU和內(nèi)存空間的高效利用為目標，再根據(jù)具體的硬件條件來重新設(shè)計開發(fā)各種合適的數(shù)據(jù)處理和事務(wù)管理的算法、技術(shù)、方法及機制。5.5仿真算法技術(shù)

目前國內(nèi)主流的DTS計算方法主要有以下三種[4]：分別是動態(tài)潮流計算方法，穩(wěn)態(tài)、動態(tài)結(jié)合切換計算方法以及全過程仿真算法;動態(tài)潮流計算方法由于計算精度較差一般不采用，目前主要采用的是穩(wěn)態(tài)、動態(tài)結(jié)合切換算法和全過程仿真算法。下面對以上三種算法進行分別介紹。5.5.1 動態(tài)潮流算法

動態(tài)潮流算法的基本是潮流算法，一般設(shè)定固定的統(tǒng)一頻率，只模擬電網(wǎng)的設(shè)備，排除發(fā)電設(shè)備的微分方程，同時將系統(tǒng)的不平衡功率分配給系統(tǒng)中的發(fā)電機組。該算法的優(yōu)點是:計算量小，潮流計算可以擴大到每分鐘計算。而缺點則是無法展示系統(tǒng)的動態(tài)過程和長過程，容易造成機組間擺動。其算法框圖如圖2所示。

圖2 動態(tài)潮流算法框圖

5.5.2 穩(wěn)態(tài)、動態(tài)切換結(jié)合算法

這種方法是在電力系統(tǒng)正常運行時采用動態(tài)潮流計算，而系統(tǒng)在故障或受到大的沖擊擾動情況下，則采用穩(wěn)態(tài)、動態(tài)算法相結(jié)合的方法，在系統(tǒng)穩(wěn)定后只保留網(wǎng)絡(luò)代數(shù)方程，不考慮機組之間的擺動，繼續(xù)進行過動態(tài)潮流計算。這種算法優(yōu)點在于計算量小，缺點在于如果在第一次沖擊擾動穩(wěn)定以后再次發(fā)生擾動情況時，第二次所采用的發(fā)電機微分方程所取得的初始值不夠精確，造成再次計算的精度差。

而DTS用于電網(wǎng)大事故處理時，由于繼電保護、自動裝置動作時間很長，或由于運行人員操作錯誤(如誤合接地刀)或系統(tǒng)中偶然又發(fā)生故障，再度又第二次大干擾的可能性是存在的。穩(wěn)態(tài)模型與暫態(tài)模型來回切換，程序復(fù)雜，精度較差。算法簡單框圖如圖3所示。

圖3 穩(wěn)態(tài)、動態(tài)切換算法框圖 5.5.3 全動態(tài)仿真算法

為了能夠方便電網(wǎng)分析，通過對電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備元件在電力系統(tǒng)動態(tài)過程中地響應(yīng)特性的分析，根據(jù)研究目的的不同我們?nèi)藶榈貙㈦娏ο到y(tǒng)劃分為幾個問題，針對以上的幾種問題簡化電力系統(tǒng)中相應(yīng)的設(shè)備(元件特性等)。例如，潮流計算認為電網(wǎng)有功、無功符合平衡，系統(tǒng)無擺動。此時電網(wǎng)頻率為50HZ，數(shù)學(xué)上虛擬一個參考節(jié)點即平衡節(jié)點既作為功角的基準平衡電網(wǎng)有功功率偏差[7]。

電力系統(tǒng)在故障情況下受到較大的擾動，一般在0-25秒是個機電的暫態(tài)過程，在這個時間內(nèi)，可能發(fā)生機組之間的擺動，造成系統(tǒng)中頻率不同，而正常運行是電網(wǎng)中各點的頻率應(yīng)該是一致的，造成頻率不一致的原因主要是機組與系統(tǒng)的負荷不一致，頻率失穩(wěn)在系統(tǒng)可能影響較長時間，全過程動態(tài)仿真算法是將暫態(tài)過程和中長期過程相結(jié)合起來計算。該方法優(yōu)點是，在故障的全過程中電力系統(tǒng)動作模擬相對逼真，缺點是計算量大，同時存在的計算數(shù)穩(wěn)定能否穩(wěn)定的問題[8]。全動態(tài)仿真算法簡單框圖如圖4所示。

圖2 全動態(tài)仿真算法框圖 結(jié)語

調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)通過對電力系統(tǒng)、控制中心的模擬，為調(diào)度員提供了一個與實際電力系統(tǒng)運行和調(diào)度完全相同的環(huán)境，用以培訓(xùn)調(diào)度員，使其能夠更好地處理系統(tǒng)各種情況下的操作任務(wù)，而且可以提高調(diào)度員的反事故能力。同時由于調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的真實性，使反事故演習(xí)或培訓(xùn)過程更加科學(xué)有針對性，避免經(jīng)驗主義。

本文通過對調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、系統(tǒng)原理、基本組成及其主要功能的介紹，進而梳理了系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，使讀者對調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)有了一個深入的了解。參考文獻：

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第二篇：電力系統(tǒng)仿真

1、潮流計算

電力系統(tǒng)的潮流計算，是指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，元件參數(shù)和發(fā)電負荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。通常給定的運行條件有系統(tǒng)中各電源和負荷點的功率、樞紐點電壓、平衡點的電壓和相位角，待求的運行參量包括網(wǎng)絡(luò)中各母線節(jié)點的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布、網(wǎng)絡(luò)的功率損耗等。

2、潮流計算的目的

電力系統(tǒng)潮流計算的最主要目的是為了讓電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行的同時做到經(jīng)濟運行，為電力資源的調(diào)度，電網(wǎng)的規(guī)劃，電力系統(tǒng)的可靠性分析提供支撐。

具體表現(xiàn)：（1）、在電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過潮流計算，合理規(guī)劃電源容量及接入點，合理規(guī)劃網(wǎng)架，選擇無功補償方案，滿足規(guī)劃水平的大小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。（2）、在編年運行方式時，在預(yù)計負荷增長及新設(shè)備投入運行基礎(chǔ)上，選擇典型方式進行潮流計算，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，供調(diào)度人員日常調(diào)度控制參考，并對規(guī)劃、基建部門提出改進網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加快基建進度的建議。（3）、正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算，用于日常運行方式的編制，指導(dǎo)發(fā)電廠開機方式，有功、無功調(diào)整方案及負荷調(diào)整方案，滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。（4）、預(yù)想事故、設(shè)備退出對靜態(tài)完全的影響分析及作出預(yù)想的運行方式調(diào)整方案。

即電力系統(tǒng)在運行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行方式，也需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛，最基本和最重要的一種電氣運算，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算，而在電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，采用在線潮流計算。

3、本次仿真的目的及任務(wù)

通過仿真，了解和熟悉電力系統(tǒng)潮流分析計算的軟件的使用方法，結(jié)合理論知識，熟悉計算機解潮流分布時的方法，學(xué)會分析潮流計算的結(jié)果，對功率，電壓等作出評價是否符合要求，初步能夠運用計算機對一個小型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)供電的設(shè)計。

本次仿真中設(shè)計了一個三機五節(jié)點的小型交流電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，主要通過MATPOWER進行電力系統(tǒng)潮流的結(jié)算，得到每條支路上的功率流動情況，每個節(jié)點的損耗等，分析網(wǎng)絡(luò)中的損耗情況，損耗過大的話改進算法重新進行潮流的計算，得到更加合理的潮流分布。

第三篇：水電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

FS系列華勝水電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

FS系列華勝水電站仿真系統(tǒng)

? ? 產(chǎn)品標準： DL/T 1024-2006 試驗標準： DL/T 1040-2007《電網(wǎng)運行準則》 ◆概述

水電站仿真系統(tǒng)是電氣值班員職業(yè)技能鑒定實操項目的規(guī)定軟件，也是電氣類專業(yè)課程和實訓(xùn)項目的重要教學(xué)軟件。華勝FS系列水電站仿真軟件符合 DL/T 1024-2006《水力發(fā)電廠仿真機技術(shù)規(guī)范》，完全可以仿真實現(xiàn)水電站值班員工作職責,即巡視和監(jiān)視電站所有電氣設(shè)備，電氣設(shè)備的倒閘操作，電站各種事故、不正常工作狀態(tài)的處理。

◆ 華勝FS水電站仿真系統(tǒng)內(nèi)容

一、水輪機系統(tǒng)

1.最低水頭和最高水頭之間任一水頭均能仿真；

2.引水系統(tǒng)：引水管道、閘門、液壓啟閉機控系統(tǒng)；

3.水輪機：混流式水輪機或其它類型水輪機；

4.調(diào)速系統(tǒng)：調(diào)速器機調(diào)控制系統(tǒng)、調(diào)速器電調(diào)控制系統(tǒng)、壓油裝置系統(tǒng)、分段關(guān)閉、漏油泵控制系統(tǒng)、過速限制器及接力器；

5.水導(dǎo)軸承冷卻系統(tǒng)：軸承瓦溫、、水壓、油溫、油位、冷卻油盆中油混水監(jiān)控部分；

6.頂蓋排水系統(tǒng): 頂蓋排水控制系統(tǒng)；

二、發(fā)電機系統(tǒng)

1.制動系統(tǒng)：2號發(fā)電機制動混合制動、機械制動控制系統(tǒng);4號發(fā)電機制動方式為混合制動、電制動、機械制動控制系統(tǒng)；

2.推力、上導(dǎo)軸承冷卻系統(tǒng)：軸承瓦溫、、水壓、油溫、油位、冷卻油盆中油混水監(jiān)控部分；

3.頂轉(zhuǎn)子操作系統(tǒng)：手動操作頂轉(zhuǎn)子操作系統(tǒng)；

三、勵磁系統(tǒng)

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)勵采用自并激勵磁方式，包含勵磁變、可控硅整流裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電機轉(zhuǎn)子滅磁裝置、起勵設(shè)備等部分組成，四、主變壓器

主變系統(tǒng)包括主變壓器本體、主變壓器冷卻系統(tǒng)、主變冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)、主變中性點等設(shè)備。

五、開關(guān)站

開關(guān)站系統(tǒng)設(shè)備包括110KV開關(guān)站、220KV開關(guān)一次系統(tǒng)接線圖，各線路開關(guān)、刀閘、母線及配電裝置實際布局圖，各線路開關(guān)和隔離刀閘、PT隔離開關(guān)控制箱。

六、量測系統(tǒng)

用于表計和保護的電流、電壓量測回路，包括電壓互感器、電流互感器；

七、同期系統(tǒng)

同期系統(tǒng)包括手動同期和自動準同期回路;

八、廠用電系統(tǒng)

廠用電變壓器、廠用母線及其附屬設(shè)備，廠用電開關(guān)控制盤及儀表、廠用變低壓側(cè)負荷開關(guān)，廠用電的備自投系統(tǒng)；

九、直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)包含：蓄電池、直流母線、直流聯(lián)絡(luò)屏、可控硅充電設(shè)備、直流負荷屏、直流屏上儀表、負荷開關(guān)；

十、繼電保護、自動裝置和中央信號系統(tǒng)

1.發(fā)電機、變壓器、線路、開關(guān)、母線、切機、廠用電交流系統(tǒng)中的繼電保護和自動裝置，保護和自動裝置的種類、型號、數(shù)量按原始資料中的保護配置，自動裝置包括備用電源自動投入、自動重合閘、自動同期、自動啟動／停機裝置。

2.中央信號系統(tǒng)：包括所屬光字、簡報信息、報警等。

十一、機組輔助系統(tǒng)

1.風(fēng)系統(tǒng)

風(fēng)系統(tǒng)由高壓風(fēng)系統(tǒng)、低壓風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備主要由高低壓空氣壓縮機、高低壓機控制柜，高壓儲氣罐、工業(yè)用氣儲氣罐，制動用氣儲氣罐、制動風(fēng)閘、調(diào)相補齊、空氣圍帶布局圖及控制系統(tǒng)。

2.技術(shù)供水系統(tǒng)

技術(shù)供水系統(tǒng)由取水口、各電動閥門，水過濾器，減壓閥、各部冷卻器，示流器、壓力表計、電動閥控制柜，過濾器控制柜設(shè)備布局及控制系統(tǒng)。各部水壓在監(jiān)控棒圖中按比例表示出來，水壓過高、過低時棒圖的顏色相應(yīng)的發(fā)生變化，具備實時監(jiān)視功能。

3.排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)概況：排水系統(tǒng)由滲漏水泵，檢修水泵，滲漏集水井，檢修集水井，排水閥門，廠區(qū)排水和機組頂蓋排水泵設(shè)備布局及控制系統(tǒng)。

◆ 華勝FS變電站仿真系統(tǒng)的優(yōu)勢

☆ 歷史悠久：20年電力系統(tǒng)仿真技術(shù)研究、開發(fā)。

☆ 經(jīng)驗豐富：已成功仿真300MW、600MW火電機組，500kV變電站綜合自動化系統(tǒng)。正在開發(fā)1000MW超超臨界火電機組和1000kV特高壓變電站仿真軟件。

☆ 技術(shù)先進：具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電力系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺，維護方便、系統(tǒng)穩(wěn)定、持續(xù)開發(fā)。

☆ 專業(yè)專職：專業(yè)的計算機仿真專家和電氣工程專家，專職的仿真培訓(xùn)教師。

☆ 培訓(xùn)經(jīng)驗：已培訓(xùn)國內(nèi)、國外（巴基斯坦、印尼等）發(fā)電廠、變電站技術(shù)人員和大專院校師生上萬人。

☆ 權(quán)威鑒定：參與國家職業(yè)資格技能鑒定變電站值班員中級工、高級工、技師和高級技師試題庫的編制和國家標準《變電站仿真機技術(shù)規(guī)范 DL/T 1024-2006》的起草工作?！?系列產(chǎn)品：500kV及以下電壓綜自站和普通站，包括：500kV變電站仿真系統(tǒng)（軟件），220kV變電站仿真系統(tǒng)（軟件），110kV變電站仿真系統(tǒng)（軟件），35kV變電站仿真系統(tǒng)（軟件），各類型水電站仿真系統(tǒng)。

◆ 華勝FS變電站仿真系統(tǒng)的特點和意義

☆ 對電腦配置要求低，軟件容量小（約300MB），運行速度快；

☆ 設(shè)置幾百種故障和不正常工作狀態(tài)，涵蓋電站值班員職業(yè)技能鑒定的考試范圍； ☆ 全中文界面提示，易學(xué)易用；

☆ 基于典型的電站，可根據(jù)用戶的要求適當修改仿真系統(tǒng)； ☆ 局域網(wǎng)連接，可集中或分散培訓(xùn)，一機在手，隨時學(xué)習(xí)； ☆ 降低培訓(xùn)費用，一次性投入，反復(fù)培訓(xùn)，無需維護、管理人員； ☆ 實用性強，適合不同層次電運行人員的培訓(xùn)；

☆ 提高電氣運行人員的技術(shù)水平和電站值班員職業(yè)技能鑒定考試能力，培養(yǎng)電站運行人員快速準確的判斷和處理異常事故的能力，避免電站各種事故特別是人為原因誤操作事故的發(fā)生。

◆ 產(chǎn)品別稱

水電站仿真軟件，水電站仿真培訓(xùn)軟件，電力系統(tǒng)仿真軟件，水電站仿真機，水電廠仿真軟件，水電廠仿真培訓(xùn)軟件

第四篇：電力系統(tǒng)建模仿真作業(yè)

風(fēng)電并網(wǎng)后靜態(tài)電壓穩(wěn)定性分析的建模與仿真

電力系統(tǒng)經(jīng)常采用P-V曲線分析法來分析有關(guān)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的問題,P代表穿越傳輸斷面?zhèn)魉偷墓β驶蛘咭粋€區(qū)域的總負荷,V代表代表性節(jié)點或關(guān)鍵節(jié)點的電壓。P-V曲線分析法即是建立一個區(qū)域負荷或者傳輸界面潮流和節(jié)點電壓之間的關(guān)系曲線,從電力系統(tǒng)當前的穩(wěn)定運行點開始,通過不斷增加P,使用潮流計算,描出代表節(jié)點的電壓變化曲線,用P-V曲線的拐點來表示區(qū)域負荷或者傳輸界面功率的增加導(dǎo)致整個系統(tǒng)臨界電壓崩潰的程度,即系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定極點。

在把P-V曲線法用于研究風(fēng)電的接入對電壓靜態(tài)穩(wěn)定性的影響時,P代表的是風(fēng)電場輸出的有功功率,V為機端電壓、風(fēng)電接入點電壓（PCC電壓）等其他需要監(jiān)測的母線電壓。

實際上，P-V曲線法是在靜態(tài)情況下,研究風(fēng)速變化導(dǎo)致的風(fēng)電場輸出有功功率的變化對電網(wǎng)電壓的影響。用風(fēng)電輸出的有功功率引起的電壓水平的變化及當前運行點到電壓崩潰點的“距離”,反映風(fēng)電接入的電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定裕度。

在求取風(fēng)電接入系統(tǒng)的P-V曲線時 ,除了系統(tǒng)平衡節(jié)點外,一般不考慮網(wǎng)內(nèi)其他常規(guī)機組的有功功率的變化以及網(wǎng)內(nèi)負荷的變化情況。

綜上,電網(wǎng)基于靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的風(fēng)電接納能力,即是以電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性作為約束條件,在保證電網(wǎng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上盡可能多接入風(fēng)電。通常系統(tǒng)靜態(tài)電壓越限臨界點所接入的風(fēng)電容量即為系統(tǒng)可接納的最大風(fēng)電并網(wǎng)容量。

1算例

本文通過IEEE14節(jié)點標準測試系統(tǒng)作為算例，風(fēng)電場通過變壓器和110 kV線路接入IEEEl4節(jié)點標準測試系統(tǒng)的14號節(jié)點，使用以上算法對基于靜態(tài)電壓穩(wěn)定性下的一風(fēng)電場的并網(wǎng)功率極限進行計算。

風(fēng)電場110kv線路IEEE14節(jié)點系統(tǒng)圖2.2 風(fēng)電場接入IEEE14系統(tǒng)圖

圖中變壓器標幺變比取1（在實際運行中，可以通過改變變壓器的分接頭來調(diào)控特定節(jié)點的電壓），風(fēng)電場接入系統(tǒng)的線路參數(shù)為12.6+j24.96Ω。本文基于雙饋感應(yīng)風(fēng)機的風(fēng)電場進行電壓靜態(tài)穩(wěn)定約束下接納能力計算。1.1基于雙饋感應(yīng)風(fēng)機的風(fēng)電場接納能力計算 1.1.1Powerworld仿真軟件簡介

Powerworld是一個面向?qū)ο蟮碾娏ο到y(tǒng)大型可視化分析和計算程序,其擁有優(yōu)異的交互性能以及友好的用戶界面。PowerWorld軟件集電力系統(tǒng)潮流計算、靜態(tài)安全分析、靈敏度分析、經(jīng)濟調(diào)度EDC/AGC、短路電流計算、,最優(yōu)潮流OPF、GIS功能、無功優(yōu)化、用戶定制模塊、電壓穩(wěn)定分析PV/QV、ATC計算、等多種龐大復(fù)雜功能于一體,并使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來實現(xiàn)強大豐富的三維可視化顯示技術(shù)。

1.1.2Powerworld仿真算例

按照前文所介紹的算例，仿真系統(tǒng)單線圖如下圖所示：

圖1.1 Power World下的ieee14節(jié)點系統(tǒng)接線圖

本文在原模型中另加入15號母線，并在15號母線上添加了一臺雙饋式感應(yīng)風(fēng)機來等值一個風(fēng)電場。

本例中雙饋異步電機風(fēng)電機組采用恒功率因數(shù)控制方式,且功率因數(shù)cosφ = l，利用Powerworld中P-V曲線繪制功能，不斷增加在15號母線處的雙饋式感應(yīng)電機的有功輸出，繪制出風(fēng)電接入處電壓隨風(fēng)機并網(wǎng)功率變化的P-V曲線圖。如下圖所示：

圖1.2 風(fēng)電接入處P-V曲線圖

大規(guī)模風(fēng)電接入后,電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性降低的原因是風(fēng)機會消耗一定的無功功率。由上圖可以看出，當風(fēng)電輸出有功功率功率較小時，風(fēng)電接入地區(qū)的電壓有所上升，這是因為風(fēng)電的接入為接入地區(qū)的電網(wǎng)提供了一定的有功功率，減少了該地區(qū)從主網(wǎng)吸收的功率，使得傳輸線路及變壓器上的無功損耗減小，降低了主網(wǎng)與風(fēng)電接入點的電壓差。

當風(fēng)電場輸出的有功功率進一步增加時，風(fēng)電接入地區(qū)電壓下降，這是因為當風(fēng)電場輸出較大時，風(fēng)電場附近局部電網(wǎng)由受端系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為送端系統(tǒng)。當外送的有功出力繼續(xù)增加時，線路及變壓器上的無功消耗增大，需要從主網(wǎng)吸收大量的無功功率，無功功率的傳輸導(dǎo)致風(fēng)電接入點的電壓與主網(wǎng)的壓差不斷增大，導(dǎo)致接入點電壓水平不斷下降。當系統(tǒng)電壓升高或降低超過電力系統(tǒng)的規(guī)程規(guī)定的標準時，就容易導(dǎo)致電壓失穩(wěn)。

此外，風(fēng)電接入前的并網(wǎng)點電壓水平以及風(fēng)電場的功率因數(shù)也是影響電網(wǎng)接納風(fēng)電能力的重要因素。風(fēng)電接入前,并網(wǎng)點的電壓水平由整個系統(tǒng)決定，當并網(wǎng)點的電壓水平很高時，如果風(fēng)電的接入容量較小，則對并網(wǎng)點的電壓的抬升效果可能會造成電壓越上限。當風(fēng)電場運行在不同的功率因數(shù)下，即風(fēng)電機組吸收或發(fā)出無功功率會抬升或降低并網(wǎng)點及附近母線電壓，可能會造成電壓越限,使電網(wǎng)失去電壓穩(wěn)定性。由于常規(guī)電機具有一定的無功調(diào)節(jié)能力，可以在機組的無功極限內(nèi)通過控制其無功輸出以保證連接節(jié)點的電壓維持穩(wěn)定，所以當風(fēng)電場出力較小時，與常規(guī)機組連接的母線電壓變化不大。

但是在風(fēng)電場出力持續(xù)增大的過程中，如果常規(guī)機組的無功調(diào)節(jié)能力達到了機組極限，即發(fā)出的無功功率超過極限值時，則隨著風(fēng)電場并網(wǎng)功率的持續(xù)增加，其輸出無功不會再改變，以保證風(fēng)電機組的穩(wěn)定運行，因此，母線電壓仍會下降。如下圖所示：

圖1.3 發(fā)電機母線的P-V曲線圖

再繪制出其余節(jié)點的P-V曲線圖，如圖1-4和1-5所示：

圖1.4 剩余母線P-V曲線圖

圖1.5 剩余母線P-V曲線圖

繪制出所有母線的P-V曲線圖后，分別觀察其母線電壓是否越限，得到節(jié)點電壓越限時風(fēng)電場輸出功率的集合，取其最小值即為基于電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性下的風(fēng)電最大并網(wǎng)功率。

第五篇：電力系統(tǒng)仿真模型參數(shù)

實驗一：中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)A相接地故障實驗

利用MATLAB搭建了小電流接地系統(tǒng)模型。線路采用分布參數(shù)模型，其正序參數(shù)為：

R0?0.23?R1?0.17?/km，L1?1.2mH/km，C1?9.697nF/km；零序參數(shù)：/Y/km，L0?5.48mH/km，C0?6nF/km；變壓器連接方式為：?，110KV/35KV；其中線路1所帶負載為2MVA，線路3所帶負載為5MVA。供電線路總長度為100km，若故障發(fā)生在線路的50km處，且在0.02s發(fā)生故障，0.04s恢復(fù)正常運行（在故障發(fā)生器中已設(shè)置），由于單相接地故障占到整個系統(tǒng)故障類型的80%以上，所以，仿真以A相接地故障為例進行。仿真模型中系統(tǒng)采樣頻率f?1000KHZ，整個仿真時間為0.06s。

實驗內(nèi)容：分別做出當過渡電阻為5?、50?、500?時，線路UA、UB、UC以及IA、IB、IC的波形，并分析與所學(xué)單相接地故障時的邊界條件是否符合。

注意：

1.實驗報告紙上的實驗器材、實驗步驟、結(jié)果分析等內(nèi)容都要填寫完整，除實驗結(jié)果（波形）應(yīng)另附外，其他都在實驗報告紙上完成。

2.實驗步驟描述模型的搭建過程，以及各個參數(shù)數(shù)值的大小和設(shè)置過

程。

3.4.結(jié)果分析要詳細且有說服力。該模型時在MATLAB7.6（MATLABR2008a）中建立的模型，其它低版本的可能打不開，建議同學(xué)們采用高版本軟件運行模型。

實驗二：電力系統(tǒng)潮流分析

采用實驗一的模型，進行實驗二，做出：

阻抗依頻特性波形； 發(fā)揮部分：采用分析FFT變換特性以及潮流分析部分。注意：實驗報告要求和實驗一一樣，必須嚴格給出實際的仿真步驟以及實驗結(jié)果分析。