电力系统仿真实验

实验简介一．仿真软件简介“电力世界仿真器” (Power World Simulator)。

Power World Simulator是一个优秀的软件包，能够处理任何规模的电力系统，在大学、公司、政府管理人员、电力市场人员等中被广泛使用。

本书的CD在该软件平台上集成了计算例题、问题和课程设计，对学生学习及理解概念和方法很有帮助。

可视化电网是最新的研究成果，也是今后电力系统潮流计算、研究的方向。

其中关于潮流管理、网络控制、电力市场环境下的线路阻塞、三维网络图、市场力等问题都是很新的。

良好的人机交互界面，使用者可依托Power World Simulator，在该软件的基础上进行方便的修改，或者按照自己的设计要求，搭建实际的电力网络进行仿真。

具有一定的实用性。

二．软件使用说明两种模式：运行模式（Run Mode）、编辑模式（Edit Mode）以两母线电力系统（Two Bus Power System）为例，介绍“电力世界仿真器”的使用：菜单栏：文件、仿真、例题信息、选项/工具、最优潮流、窗口、帮助“文件”：新建、打开、保存、关闭、打印等“仿真”：运行、暂停、重新开始、恢复还原、牛顿单步潮流算法、极坐标牛顿-拉弗逊潮流算法、高斯-塞德尔潮流算法等“例题信息”：例题简介、发电机信息、母线（节点）信息、线路/变压器信息、负荷信息、导纳矩阵等“选项/工具”：算法/环境---潮流算法（迭代收敛误差、最大迭代次数、功率基准、缺省潮流算法等）、短路分析工具栏：略Message log：信息日志，记录运行过程中的状态数据例1-1 两节点电力系统的潮流仿真1）打开例1-1：File—Open Case—Example1-1—Two Bus Power System2）分析例1-1：a．单电源辐射型网络，网络元件（发电机、负荷、线路、断路器），网络节点（母线），额定电压，负荷率饼状图b．元件参数：指向相应元件点右键---Information Dialogue．各元件参数如下：发电机：Bus Number、Bus Name、ID、StatusPower and V oltage Control；Input-Output；Fault Parameter母线：Bus Number、Bus Name、V oltage（p.u.）、V oltage（kv）、Angle（deg）、Status、Device Info（Load Information、Generator Information、ShuntAdmittance）线路（变压器）：From Bus---To Bus、Nominal kv、Circuit、Parameter（R、X、B、C）；Limit A/B/C；Status；Flows：Line flow at Bus（Bus A）、Line flow at Bus（Bus B）负荷率饼状图：From Bus---To Bus、Circuit、MVA Rating负荷：Bus Number、Bus Name、ID、StatusLoad Information：Base Load Model（Constant Power、Constant Current、Constant Impedance ）；Current Load（MW V alue、Mvar V alue、LoadMultiplier、Bus V oltage Magnitude）3）运行例1-1：a．Play（开始迭代）---Pause，观察仿真结果b．更改元件的参数，如负荷大小、线路阻抗等，重新进行仿真4）结果分析a．观察仿真结果，如各节点电压、负荷率、功率分布、功率损耗等b．记录各相关元件的参数，采用手算潮流的方法分析计算，并与仿真结果进行对比。

c．更改元件的参数，如负荷大小、线路阻抗等，重新进行仿真，并观察仿真结果，如各节点电压、负荷率、功率分布、功率损耗等。

实验一：简单电力系统的潮流仿真分析一．实验目的1．熟悉“电力世界仿真器” (Power World Simulator)的运行环境2．结合具体的算例，运行并分析简单电力系统的潮流仿真二．实验内容及分析1．两节点电力系统的潮流仿真1）打开例1-1：File—Open Case—Example1-1—Two Bus Power System2）分析例1-1：a．单电源辐射型网络，网络元件（发电机、负荷、线路、断路器），网络节点（母线），额定电压，负荷率饼状图b．元件参数：指向相应元件点右键---Information Dialogue发电机，母线，线路（变压器），负荷率饼状图，负荷3）运行例1-1：a．Play（运行/开始迭代）---Pause（暂停），观察仿真结果；b．更改元件的参数，如负荷大小、线路阻抗等，重新进行仿真。

4）结果分析a．观察仿真结果，如各节点电压、负荷率、功率分布、功率损耗等；b．记录各相关元件的参数，采用手算潮流的方法分析计算，并与仿真结果进行对比；c．更改元件的参数，如负荷大小、线路阻抗等，重新进行仿真，并观察仿真结果，如各节点电压、负荷率、功率分布、功率损耗等。

3．有载调压变压器的调节特性仿真1）打开例3-12：File—Open Case—Example3-122）分析例3-12：发电机，母线，变压器，负荷等元件参数3）运行例3-12：a．Play（运行/开始迭代）---Pause（暂停），观察各节点电压运行仿真结果；b．LTC Control Status=Manual（手动调节），改变变压器的变比，观察各节点电压运行仿真结果；c．LTC Control Status=Auto（自动调节），改变负荷功率，观察变压器的变比及发电机输出功率、各节点电压变化情况。

4）结果分析a．观察并验证k=1.000时的节点B的电压仿真结果；b．当手动调节时，说明各节点电压的变化规律；c．当自动调节时，随着负荷的变化，说明整个系统的无功-电压关系。

实验二：复杂电力系统的潮流仿真分析一．实验目的1.熟悉电力系统计算机潮流计算的方法2.结合具体的算例，运行并分析复杂电力系统的潮流仿真二．实验内容及分析例6-10 五节点电力系统的潮流仿真1．打开例6-10：File—Open Case—Example6-102．分析例6-10：1）．五节点电力系统，首先确定这五个节点的类型，及各个节点的已知量、待求量。

Case Information---Buses/Lines and Transformers（节点1：平衡节点；节点3：PV节点；节点2，4，5：PQ节点）2）．记录线路2-4，2-5，4-5及变压器1-5，3-4的电阻、电抗、导纳数据；通过菜单查看此五节点电力系统的节点导纳矩阵：Case Information---YBus。

可通过计算做一对比。

3）．查看迭代收敛条件：Options/Tools---Solution/Environment---Power Flow Solution3．运行例6-10：1）．高斯—赛德尔潮流算法a．首先调出不平衡功率图表：Case Information---Mismatchesb．运行一次Simulation---Gauss-Seidel Power Flow，同时查看不平衡功率的变化及是否满足收敛条件c．继续运行Simulation---Gauss-Seidel Power Flow，直到不平衡功率满足收敛条件。

记录迭代次数及收敛后各个节点的电压值、系统的功率分布情况。

（49次；）线路2—4：线路2—5：线路4—5：2）．极坐标牛顿—拉弗逊潮流算法a．首先调出不平衡功率图表：Case Information---Mismatchesb．再调出雅可比矩阵：Case Information---Other--- Power Flow Jacobian，观察雅可比矩阵的阶数及数据（7X7）c．运行一次Simulation---Polar NR Power Flow，同时查看不平衡功率的变化及是否满足收敛条件，观察雅可比矩阵的数据变化d．继续运行Simulation--- Polar NR Power Flow，直到不平衡功率满足收敛条件。

记录迭代次数及收敛后各个节点的电压值、系统的功率分布情况。

（4次；）4．结果分析1）．比较两种潮流算法的仿真结果，如迭代次数、节点电压、功率分布等；2）．通过两种潮流算法的仿真情况，比较两种潮流算法的优缺点；3）．更改迭代收敛条件，如0.2MVA，0.5MVA，重新进行仿真，并观察仿真结果。

实验三：电力系统短路计算的仿真分析一．实验目的1.熟悉电力系统计短路计算的方法2.结合具体的算例，运行并分析电力系统短路计算的仿真二．实验内容及分析例7-5 五节点电力系统短路计算的仿真1．打开例7-5：File—Open Case—Example7-5各元件参数同例6-10初始状态：未加负载，各节点故障前电压均为1.05（标幺值）2．对称短路分析：1）．记录发电机、线路、变压器的电抗参数（标幺值）（发电机节点1：0.045；发电机节点3：0.0225线路2—4：0.1；线路2—5：0.05；线路4—5：0.0225变压器1—5：0.02；变压器3—4：0.01）2）．运行例7-5：a．设置短路点：鼠标指向短路位置点右键，选择Fault（故障）对话框b．在Fault Analysis对话框中，根据短路位置选择是母线故障（Bus Fault）还是线路故障（In-Line Fault）；短路类型选择对称短路（3 Phase Balanced）；数据类型选择标幺值（p.u.）c．短路计算：Calculate出现下表（以母线1三相短路为例）在Oneline Display中选择All Phases（三相显示），则出现下图d．更改短路位置，如节点2，4或线路4--5，2—4，重复以上步骤。

3）．结果分析a．短路电流的幅值及相位情况，短路电流的分布情况，各节点电压的情况b．此短路电流是何种短路电流（次暂态短路电流）c．2．不对称短路分析：1）．记录发电机、线路、变压器的电抗参数（标幺值）2）．运行例7-5：a．设置短路点：鼠标指向短路位置点右键，选择Fault（故障）对话框b．在Fault Analysis对话框中，根据短路位置选择是母线故障（Bus Fault）还是线路故障（In-Line Fault）；短路类型选择不对称短路；数据类型选择标幺值（p.u.）c．短路计算：Calculate出现下表（以线路4—5单相接地短路为例）在Oneline Display中选择All Phases（三相显示），则出现下图d．更改短路位置，如节点1，4或线路2--5，2—4，重复以上步骤。