Powerworld学习入门.doc

Powerworld学习入门
（一）实例展示
我们建立一个如下IEEE4节点的仿真图，这个系统的数据参数如下（IEEE4节点数据格式）

系统参数
节点数
支路数
基准容量
最大迭代次数
中心
参数

4
4
100
18
0.1

迭代
精度

1.e-6

序号
平衡节点

1
4

0

线路参数
序号
节点i（首端）
节点j（未端）
R
X
b/2

1
1
2
0.1
0.4
0.01528

2
1
4
0.12
0.5
0.0192

3
2
4
0.08
0.4
0.01413

变压器参数
序号
节点i（首端）
节点j（未端）
R
X

1
1
3
0.0
0.3
0.90909
0.9
1.15
运行参数

节点号

1
0
0
0.3
0.18

2
0
0
0.55
0.13

3
0.5
0
0
0

4
0.36
0.26
0
0

0

PV节点参数
节点号
电压V

3
1.09991
-0.1
0.6

4
1.05
-0.6
0.6

图5-1 IEEE4节点PWS仿真图
（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－PowerWorld－PowerWorld Simulator13 或者双击Simulator的图标，启动Simulator系统。在模式选项中选择编辑模式，点击新建一个实例。

画一条母线
1、 点击绘图→网络→添加一条母线按钮。
2、 在想要放置新母线的地方单击左键，打开节点选项对话框。
3、 在节点选项对话框中设定母线名称（节点号和节点名）、母线外观显示（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、 按确认键完成母线的设定，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。

图5-2 节点选项图示

画一台发电机
1、点击绘图→网络→按钮。
2、在需要安装发电机的母线上单击一下左键，打“发电机选项”对话框。
3、在对话框中设定发电机的名称（节点编号、节点名称、ID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、有功功率极限、无功功率极限、电压设定值和计费方式）。
4、点击“发电机选项”对话框的“确认”键，完成创建发电机并关闭对话框。这时单线图上已经出现了一台发电机，正是连在第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“发电机选项”对话框打开时，不需要进行设定，使用缺省值即可。
例如实例展示中画4号平衡节点上发电机，在新建4号节点后放置一台发电机，设置其参数，由数据格式可知发电机电压1.05V，发电机有功无功分别为36MW、26Mvar并设置无功的上下限。发电机选项如下图所示:

图5-3 发电机选项图示
画一条带负荷的母线

1、 按照上面画母线的画一条母线。
2、 点击绘图→网络→按钮，在需要安装负荷的母线上点击左键，打开“负荷选项”对话框。
3、 在对话框中设定长宽比、方向、有功无功等。选定“锚定”可以将负荷固定在母线上这样母线移动时，负荷也会随着移动。
4、 点击确认键，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，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。
例如实例展示中画2号母线上的节点负荷，在画好2号母线后，将负荷放置其上，并设置负荷参数，由数据格式可知其负荷的有功无功分别为0.55、0.13（标幺值）。如下图所示：

图5-4 负荷选项图示
画一条输电线
1、 点击绘图→网络→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“线路/变压器”对话框。
5、 在对话框中设定输电线的参数，按“确认”键就出现一条输电线。
例如实例展示中，我们在2和4号节点中插入一条输电线路，按上述步骤，设置该输电线路的参数，如下图示：

图5-5 线路/变压器选项
画一个变压器线路
点击绘图→网络→按钮。方法和画一条输电线路一样，画好后设置其参数。
根据要求的需要有的还需画并联补偿器，串联补偿器、直流线路，这里就不一一解释，方法原理可同上。
（三）加入线路、节点信息
如果你想在仿真时，看到线路、节点的详细情况，你可以进行设置使其有用的信息显示在对应线路，节点旁边。
当你画好线路后，选中该线路点击右键，选择“添加字段”，弹出如下图示对话框

图5-6 线路/变压器字段对话框
点击位置1等可以选择在其位置显示想要看到的参数。
同理，画好节点后，按上述方法可以得到节点字段的对话框。

图5-7 节点字段对话框
另外如潮流箭头显示，发电机转子运转频率，饼图选项等等一些功能就不详细介绍，读者可以自我学习。
建好模型后便可点击进入运行模式进行仿真分析了。
5.2 电力系统运行分析的基本数据与实验
应用电力系统计算软件作电力系统的潮流计算，须将待计算系统的网络参数（即：线路、变压器和接地支路参数）及运行参数（即：各节点注入功率、节点数量、平衡节点位置、PV节点的状态）输入计算机。所以须根据系统的主接线参数作SB=100MVA，UB＝UN的标幺值参数准备。
5.2.1 电力系统运行分析的数据准备
具体需分析的工程，一般是给出了系统的主接线图、各线路的导线规格和线路长度、变电站中变压器的规格型号。
对于电力系统运行分析而言，主要需进行系统的各种状况下的潮流分析，这样，主接线图表明了电网的结构和各部分的联接形式，需通过线路规格型号和长度，确定线路π形等值电路的标幺值参数，变压器1：k*模型中的参数，以构成潮流计算中所需的数据。
线路参数可根据确定的导线布置及导线型号，作理论值计算，也可采用实测参数值。导线具体布置不详时，也可作线路参数的估算，及根据电压等级及其相关的导线布置的几何平均距离，估算线路参数，进行潮流计算。
1 线路参数的速算估计
表5-1钢芯铝绞线敷设的架空线路的感抗和电阻
几何均距
m
导线型号
LGJ
-35
LGJ
-50
LGJ
-70
LGJ
-95
LGJ
-120
LGJ
-150
LGJ
-185
LGJ
-240
LGJ
-300
LGJ
-400
LGJJ
-300
LGJJ
-400
电阻
Ω/km
0.91
0.63
0.45
0.33
0.27
0.21
0.17
0.131
0.105
0.078
0.105
0.078
线路感抗（Ω/km）
2.0

0.403
0.392
0.382
0.371
0.365
0.358

2.5

0.417
0.406
0.396
0.385
0.379
0.372

3.0

0.429
0.418
0.408
0.397
0.391
0.384
0.377
0.369

3.5

0.438
0.427
0.417
0.406
0.400
0.398
0.386
0.378

4.0

0.446
0.435
0.425
0.414
0.408
0.401
0.394
0.386

4.5

0.433
0.422
0.416
0.409
0.402
0.394

5.0

0.440
0.429
0.423
0.416
0.409
0.401

5.5

0.429
0.422
0.415
0.407

6.0

0.435
0.425
0.420
0.413
0.404
0.398
0.402
0.393
6.5

0.432
0.425
0.420
0.409
0.400
0.407
0.398
7.0

0.438
0.430
0.424
0.414
0.406
0.412
0.403
7.5

0.435
0.428
0.418
0.409
0.417
0.408
8.0

0.432
0.422
0.414
0.421
0.412
8.5

0.425
0.418
0.424
0.416
表5-2钢芯铝绞线敷设的架空线路的电纳
导线型号
LGJ-70
LGJ-95
LGJ-120
LGJ-150
LGJ-185
LGJ-240
LGJ-300
LGJ-400
LGJJ-300
LGJJ-400
几何均距m
线路电纳（S/km）×10-6
3.0
2.79
2.87
2.92
2.97
3.03
3.10

3.5
2.73
2.81
2.85
2.90
2.96
3.02

4.0
2.68
2.75
2.79
2.85
2.90
2.96

4.5
2.62
2.69
2.74
2.79
2.84
2.89

5.0
2.58
2.65
2.69
2.74
2.82
2.85

5.5

2.62
2.67
2.70
2.74
2.80

6.0

2.64
2.68
2.71
2.76
2.81
2.88
2.84
2.91
6.5

2.60
2.63
2.69
2.72
2.78
2.84
2.80
2.87
7.0

2.66
2.70
2.74
2.78
2.77
2.83
7.5

2.62
2.69
2.71
2.76
2.73
2.80
8.0

2.65
2.69
2.73
2.70
2.77
8.5

2.67
2.67
2.68
2.75

5.2.2 实验系统的建立与运行分析
以IEEE 5节点系统作原理性分析，该系统有两端供电特点，IEEE5系统单线图如下图

图5-8 IEEE5节点系统接线图

IEEE 5节点数据格式为：
平衡节点： 节点5
线路参数：

序号
近端i
远端j
电阻R
电抗x
导纳YC
1
1
2
0.04
0.25
0.5
2
1
3
0.1
0.35
0
3
2
3
0.08
0.3
0.5
变压器参数：

序号
近端i
远端j
电阻R
电抗x
变比k*
1
2
4
0
0.015
1.05
2
3
5
0
0.03
1.05
节点负荷参数：

序号
节点i
PGi
QGi
PDi
QDi
1
1
0
0
1.6
0.8
2
2
0
0
2.0
1.0
3
3
0
0
3.7
1.3
4
4
?
0
0
0
5
5
0
0
0
0
电源节点参数：
序号
节点i
VGi
1
4
1.05
2
5
1.05(平衡节点)

实验1：IEEE5节点实验系统的潮流计算与潮流分析实验
实验目的：
l 学习电力系统计算软件PowerWorld的基本使用方法，利用电力系统计算软件作电力系统的计算
l 了解电源调节、负荷变化时对系统潮流影响的现象及概念
l 了解电力系统运行分析的基本概念
实验内容与分析
① 在PowerWorld仿真建模环境下，建立PowerWorld的IEEE5节点系统的计算模型，并通过潮流计算结果的考核；
② 添加系统网络有功功率损耗、线路始未端功率等显示字段；增添负荷功率变化调节、变压器变比变化调节、PV节点给定值条件等功能；
③ 根据潮流计算的潮流分布，分析讨论实验系统的潮流特性；
现象：PG5=系统负荷ΣPD(730MW)-PG4(500MW)=230MW,大部分功率由PG4提供；
分析：这是一种负荷中心与电源中心不一致的情况，或者是按PG4的发电经济性较高的方式设置机组开停状况的运行方式；
该运行方式可能是远距离送电或经济性较好的，但根据网络潮流，其安全性较低，按N-1规则，其将崩溃；
④ 调整PG4的出力，搜索有功网损最小的运行方式，并作特性分析；
在初始给定功率PG4=500MW的基础上，要作较大幅度的条件，网络才能达到有功网损最小的运行方式，这时机组可能运行在输出偏离额定值较多的较低负荷、低效率状态，或调节范围已大大超过10%。
⑤ 调整PG4的出力，使线路2-3在2端的输送有功=100MW，观察和记录调整过程中各支路潮流的变化情况，分析网络中某一支路功率的变化对网络其他支路的关联情况。

注1：PowerWorld中，基准容量SB=100MVA
注2：添加网络有功损耗信息方法：编辑模式下，绘图→字段→区域字段→有功损耗；
添加有功损耗提示：编辑模式下，绘图→背景→文本→“有功损耗”

实验2：辐射支路的电压调节实验
实验目的：
l 学习和熟练电力系统计算软件的使用
l 了解电力系统电压管理中的基本方法及应用效果
l
实验内容及分析：
① 构建以下供电方式的计算模型

实验3：IEEE5系统的安全性实验
实验目的：通过IEEE5系统的潮流计算，分析网络结构及电源运行方式设置对系统安全性的影响，讨论提高电网安全性的措施
实验内容与分析：
3 电源结构或开停机组合方式问题。按区域功率平衡原则作电源的运行方式设置，例如设置PG4=300MW。
作潮流计算并分析和比较潮流分布及其网络有功功率损耗最小的运行方式；
4 坚强电网结构的组成问题。按坚强电力系统的N-1要求，对下列三种情况
l 2-1线路采用双回线方式
l 3-1线路采用双回路方式
l 3-1线路增一回同2-1线路参数的高压回路
作潮流计算并作线路的N-1分析和网络有功功率损耗分析
5 中枢点电压的控制问题。设置PG4=500MW（保持原电源结构不变），而电源4采用远端控制，使节点1电压V1=0.86的中枢点电压控制的办法，作潮流计算及潮流分析，讨论3-1支路、2-1支路分别切除后的潮流及电磁环网运行问题。
提示：2-1支路阻抗较小且带接地电容支路，3-1支路阻抗较大且不带接地电容支路，可分析得3-1支路是较低电压等级归算到高电压等级的支路，则该网络实质是电磁环网，具有电磁环网运行时的危险特征（不安全因素）。

实验3：①设计一个PG4、PG5均为火电机组时，求系统煤耗量最小的运行方式；
②设计一个PG4费用特性较好，PG5费用特性较差的方式，按PG4功率较大的经济运行的方式，不满足N-1的安全规则
③设计一个PG4为火电机组，PG5为水电机组，以燃料费用最少的经济运行方案，考察煤耗量减少了，但水电机组的低负荷（低效率）运行所浪费的水能资源比较。
④ PG4、PG5均为火电机组，设计一个系统总负荷降低10％、20％，即以风电、太阳能等形式随机发电，使火电机组降低负荷运行，求负荷降低后的最小煤耗，得因系统新能源发电后节省的煤量。比较①与④的煤耗率，分析以火电机组效率降低而接受风电的得失。

实验4：计及变压器导纳及负荷静态特性的IEEE5系统运行潮流分析
实验目的：尽可能接近实际的分析是运行分析与规划分析的最大差别，学习计及负荷功率电压静态特性的潮流计算方法，并了解负荷静态特性对运行潮流的影响。
实验内容与分析：
① 以大型变压器电阻值约为电抗值的四十分之一考虑，设置变压器电阻，即取RT4=0.000375,RT5=0.00075；设置负荷的功率电压静态特性，对有功功率，设置以额定有功的0.001为恒功率分量，0.025为恒电流分量，0.879为恒电阻分量，对无功功率，设置以额定无功的0.001为恒功率分量，0.025为恒电流分量，0.879为恒电抗分量。即

恒功率
恒电流
恒阻抗
P1有功功率(MW)
8.24
3.28
148.48
Q1无功功率(Mvar)
8.8
0.88
70.32
P2有功功率(MW)
10.3
4.1
185.6
Q2无功功率(Mvar)
11
1.1
87.9
P3有功功率(MW)
19.055
7.585
343.36
Q3无功功率(Mvar)
14.3
1.43
114.27
作接近电力系统运行条件的潮流计算，并与实验1的结果作比较。体会负荷变化对系统潮流的影响程度。
② 将PG4改设置为PQ方式，调节PG4、QG4，使系统网络的有功功率损耗达最小，并与实验1的结果作比较。
③ 若不计数值较小的串联电阻，即设置变压器电阻为零，作潮流计算并调节PG4、QG4，使系统网络的有功功率损耗达最小，并与实验1、和上一步计及电阻的结果作比较。体会串联电阻和负荷变化对系统网损最小的运行程度。

实验5：IEEE14节点网络的潮流计算
IEEE14节点数据如下
14, 100.00, 1, 1.06 0.00001
0 线路参数i j r x Yc
1, 1, 2, 0.01938, 0.05917, 0.02640
2, 2, 3, 0.04699, 0.19797, 0.02190
3, 2, 4, 0.05811, 0.17632, 0.01870
4, 1, 5, 0.05403, 0.22304, 0.02460
5, 2, 5, 0.05695, 0.17388, 0.01700
6, 3, 4, 0.06701, 0.17103, 0.01730
7, 4, 5, 0.01335, 0.04211, 0.00640
8, 7, 8, 0.00000, 0.17615, 0.00000
9, 7, 9, 0.00000, 0.11001, 0.00000
10, 9, 10, 0.03181, 0.08450, 0.00000
11, 6, 11, 0.09498, 0.19890, 0.00000
12, 6, 12, 0.12291, 0.15581, 0.00000
13, 6, 13, 0.06615, 0.13027, 0.00000
14, 9, 14, 0.12711, 0.27038, 0.00000
15, 10, 11, 0.08205, 0.19207, 0.00000
16, 12, 13, 0.22092, 0.19988, 0.00000
17, 13, 14, 0.17038, 0.34802, 0.00000
变压器参数i j r x k*
1, 5, 6, 0.00000, 0.25202, 0.932
2, 4, 7, 0.00000, 0.20912, 0.978
3, 4, 9, 0.00000, 0.55618, 0.969
接地电抗器参数
i g b
1, 9, 0.00, 0.190
节点功率数据
i PG QG PD QD
1, 1, 0, 0, 0, 0
2, 2, 40.00, 42.4, 21.70, 12.70
3, 3, 0.00, 23.39, 94.20, 19.00
4, 4, 0.00, 0.00, 47.80, -3.90
5, 5, 0.00, 0.00, 7.60, 1.60
6, 6, 0.00, 12.24, 11.20, 7.50
7, 7, 0.00, 0.00, 0.00, 0.00
8, 8, 0.00, 17.36, 0.00, 0.00
9, 9, 0.00, 0.00, 29.50, 16.60
10, 10, 0.00, 0.00, 9.00, 5.80
11, 11, 0.00, 0.00, 3.50, 1.80
12, 12, 0.00, 0.00, 6.10, 1.60
13, 13, 0.00, 0.00, 13.50, 5.80
14, 14, 0.00, 0.00, 14.90, 5.00
电源参数i VG
1, 1, 1.06, 0, 50, -10, 10
2, 2, 1.045, 0.3, 0.7, -0.4, 0.5
0
1, 3, 1.01, 0.0, 0.4
2, 6, 1.07, -0.06, 0.24
3, 8, 1.09, -0.06, 0.24
0
实验内容：建立IEEE14节点的计算模型，进行潮流计算，并通过计算结果考核。
实验方法要点：
① 对照线路、变压器参数，绘制该系统的单线图
② 根据单线图形式，在PowerWorld的编辑界面上建立IEEE14系统