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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。

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