电气工程学院

一、课程设计任务书             

1.课程题目

电力系统课程设计

2.设计内容

双端供电网络设计

1）设计具体内容、计算参数、总负荷容量等设计数据已给出；

1）完成电力网络电能分配设计；

2）完成电力网络功率补偿；

3）完成电力网络各节点短路故障的计算；

4）撰写课程设计报告；

5）完成课程设计答辩。

3. 课程设计报告要求                            

课程设计报告应包括以下内容：

A、本次设计的主要内容、设计题目、设计目录、供配电网图、补偿结果、短路数据，使用设备清单、设备选择公式、计算过程、选择依据。

B、课程设计总结。包括本次课程设计过程中的收获、体会，以及对该课程设计的意见、建议等。

C、全文不少于3000字。出现报告雷同，经查实后抄袭学生成绩按不及格处理。

4.参考资料

1.电力系统分析.

2.power world 使用说明书。

5.设计进度（20##年12月1`日至12月15日）

6.答疑地点

新实验楼 305

目录

第一章  PowerWorld软件介绍.... 3

1.1 PowerWorld软件的简介... 3

1.2 PowerWorld软件的功能... 4

1.2.1 基本功能... 4

1.2.2 高级功能... 5

第二章  PowerWorld软件的基本应用简介.... 6

2.1 绘制电力系统单线图... 6

2.1.1 创建工程实例... 6

2.1.2 添加电力元件... 6

2.2 潮流计算.. 7

2.2.1 潮流计算... 7

2.2.2 潮流计算个元件信息表... 8

2.3 短路计算... 10

第三章  PowerWorld实际的应用.... 11

4.1 power world仿真图... 11

4.2 节点潮流计算... 11

4.3 节点短路计算    ……………………………………………………………12

4.4 实例信息（节点）... 12

课程设计总结.... 13

附录... 14

参考文献..…………………………….……...………………………………………14

 

第一章  PowerWorld软件介绍

1.1 PowerWorld软件的简介

Power World是一个面向对象的电力系统大型可视化分析和计算程序，其设计特点是用户界面友好以及优异的交互性能。交互能力和可视化方法使它在胜任严谨的电网运行分析的同时，还可以用来向非专业人员阐明电力系统的运行原理和进行专业培训。V11.0版的Power World集电力系统潮流计算、灵敏度分析、静态安全分析、短路电流计算、经济调度EDC/AGC，最优潮流OPF、无功优化，GIS功能、电压稳定分析PV/QV、ATC计算、用户定制模块等多种庞大复杂功能于一体，并利用数据挖掘技术实现强大丰富的三维可视化显示技术。使用方便、功能强大、可视化程度相当高，其界面如图1.1所示，图中所示系统为广西电网20##年三维可视化运行全景图。

Power World可视化程序确切地说是多个产品的集成。它的核心是一个综合的、强大的潮流计算的软件，它可以有效地求解多达100,000个节点的大型复杂电力系统。这使得Power World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的是：Power World允许用户通过可缩放的彩色动画单线图来模拟一个系统。用户可以运用可视化分析程序个性鲜明的示例（CASE）编辑器对模型任意进行修改直至满意。在Power World可视化分析程序中，输电线路的投切、负荷调整、发电机的投退及其各种功能切换以及联络线的建立等等，这一切只需点击鼠标就可完成。此外，图形和动画演示的广泛使用增加了用户对系统特性、存在的问题和限制条件的理解.并且知道如何采取补救措施。

Power World提供了极为方便的模拟电力系统时间特性的工具。同样它可以可视化地显示负荷、发电量和联络线功率随时间的变化，以及因此产生的系统运行状况的变化。这项功能在解释例如电网扩建引起网络结构变化等问题上十分有用。

Power World可视化分析程序还具有一体化的经济调度、联络线功率交换经济性分析、功率传输分配因子(PTDF)计算、短路计算和故障分析的强大功能，所有这一切都通过一个主界面来实现。

Power World可视化分析程序的上述特性被集成在一起，在软件安装完毕后即可领略到它的庞大功能。

1.2 PowerWorld软件的功能

1.2.1 基本功能

Power World程序有2种重要的操作模式：编辑模式和运行模式。编辑模式用来创建新模型或修改己存在的工程示例；而运行模式则用来模拟演示实际系统，使用程序具有的各种先进的工具对所建立的电力系统模型进行各种可视化分析。通过点击程序栏的EDIT MODE（编辑模式）和RUN MODE（运行模式）按钮，可在两者之间随意切换。每种模式下菜单中的命令不同。

通过文件面板（File）可进行存盘、打印、读取等操作。本栏也提供了联机帮助和查错工具。Power World仿真器允许用户用几种不同的格式存储工程。选择主菜中File中的Save As项可出现对话框，在对话框左下角存储文件类型一栏中可选择所需的保存格式。仿真器能以二进制格式（默认值），PTI版本V23～30所用的原始数据类型、IEEE通用格式和GE EPC等格式来存储工程。

编辑面板（Edit）包括一些工程编辑工具。可剪切或复制单线图上的单个设备或原件并把它粘贴在原图或其他图中。同样也可通过通常的选取操作或矩形框对一组元件进行相同的操作。

用插入面板（Insert）按钮可在现有的单线图上添画新组元。这些组元包括电力系统的元件如节点、输电线、变压器、负荷、发电机和“地区(AREA)”,“区域（ZONE）”以及诸如“饼图( PIE CHART)”等提供测量、标注和咨询信息的框件。也可添加文本框或矩形、椭圆形、弧形等形状的显示框，而这些均与系统中其它设备无关。

通过格式面板（Format）可改变字体、颜色、线型、图形放大比例及其原件所属层次等。也可设定不同绘图参数的缺省值，并在必要时重设这些值。

为显示复杂的电力系统运行图，Power World 可视化分析程序可放大和移动单线图。可在图像缩放面板中直接指定放大的尺寸，也可通过选定图中某一矩形区域来设定放大倍数。本栏包含一对话框.可以通过它选择以某一母线为中心显示单线运行图。

通过选项/信息栏（Options)，可迅速查阅PowerWorld可视化分析程序的有关信息和设置选项。可设置有关仿真和求解的选项、定义过滤显示、进行单步潮流计算、电压等高线动态着色、各种运行报表和区域控制误差分析、网络拓扑结构分析、二维和三维可视化运行图切换以及工程所包含的原件的所有属性和相关运行参数和控制参数的显示和修改。这两个栏目在编辑模式和运行模式下根据需要不尽相同。

工具栏（Tools）提供母线运行信息浏览、全网潮流浏览和指定母线或线路潮流运行信息、静态安全分析、可用传输容量ATC计算、短路电流计算、各种灵敏度分析、电气岛分析、网损计算、功率传输分布因子计算、强制潮流设置与计算、地理信息功能加载（GIS）、制作影视剪接，负荷和出力调整等高级功能。

仿真栏（Simulation）提供仿真所采用的各种算法，包括极坐标和直角坐标的牛顿－拉夫逊法、快速解耦算法、单步法、交直流系统混合潮流计算、鲁棒性潮流加速计算、最优潮流计算、潮流计算启动终止设置和不收敛的处理办法以及脚本文件的相关处理。

最优潮流（LP OPF）栏提供常规最优潮流计算、考虑各种运行约束和经济约束的最优潮流计算以及相关参与最优潮流的系统各种原件参数的设定和修改。

电压安全性和稳定性分析工具（VSAT）以内置的牛顿一拉夫逊法进行的潮流计算为基础，允许用户在某特定传输容量下求解多重潮流解，从而得到给定节点的PV或QV曲线。电压安全性和稳定性分析（VSAT）的目的是在用户定义的传输容量自动增加时允许用户监视系统的任一参数。电压安全性和稳定性仿真计算结束后用户可用可视化仿真曲线显示所监视的参数。

1.2.2 高级功能

除了上述各功能，Power World 可视化分析程序还提供方便快捷的局部菜单（在运行图上右击鼠标），主要有限值监视设定、越限后文本区自动改变颜色、可视化显示内容和参数设定、全屏切换显示和分屏耦合显示、快速查找和定位、鹰眼漫游、负荷预测可视化、考虑气候变化的系统运行状态分析、用户自定义界面、新的插入模板、母线颜色自动选择、动画率可调、饼图和线路颜色的协调等功能。另外还包括潮流计算收敛性加速算法设定、缺省绘图值功能、过滤选项、常用表达的定义、移相器建模、直流线路建模、在线帮助、系统数据导入导出、自动插入和外挂用户自编程序扩展标准接口等高级功能。

 

第二章  PowerWdorl软件的基本应用

2.1 绘制电力系统单线图

2.1.1 创建工程实例

打开powerworld simulator13软件，单击左上角“文件”图标，选取“新建实例”创建一个新的工程示例文件。如图2.1所示：

图2.1创建的工程界面

2.1.1 添加电力元件

 添加母线元件：在编辑模式下单击工具栏中的“绘图”，再点击插入对象中的“网络”选择“节点”，在面板空白处的合适位置单击鼠标左键，确定母线位置。此时自动弹出母线信息对话框，填入母线相关信息，再单击“确定”，则母线添加完成。

添加发电机元件：从“网络”中点击选择“发电机”，在与该发电机连接的母线处点击左键，则弹出发电机信息对话框，填入发电机相关信息，再单击“确定”，然后适当调整发电机位置，则发电机添加完毕。

 添加变压器元件：从“网络”中点击选择“变压器”，先左键单击连接该变压器的两条母线中的一条，然后左键双击另一条母线则会在画面上添加变压器，并弹出变压器控制信息对话框，填入变压器相关参数，在单击“确定”则变压器模型添加成功。

添加线路元件：从“网络”中点击选择“线路”，先左键单击连接该传输线路的两条母线中的一条，然后左键双击另一条母线，则会在画面上添加传输线，并弹出传输线控制信息对话框，填入传输线相关参数，则传输线模型添加成功。通过线路对话框，也可以添加串联电容器。

添加负荷元件：从“网络”中点击选择“负荷”，在与该负荷连接的母线处点击左键，则弹出负荷信息对话框，填入负荷相关信息，再单击“确定”，然后适当调整负荷位置，则负荷模型添加完毕。

绘制单线图：根据实际要绘制的电力系统网络，按照上述的添加元件的方法，进行元件的添加，在添加元件的过程中按照要求对个元件进行参数设置，绘制好的系统单线图如图2.2所示：

图2.2单线图

3.1 潮流计算

3.1.1 潮流计算

绘制好系统单线图后对绘制的系统进行潮流计算，计算方法如下：

在运行模式下单击工具栏的“工具”按钮，然后单击“运行”便可进行系统潮流计算。

3.1.2潮流计算个元件信息表

发电机信息如图3.1

图3.1发电机信息表

节点1信息如图3.2

图3.2节点1信息表

线路信息如图3.3

图3.3线路信息表

变压器信息如图3.4

图3.4变压器信息表

3.2 短路计算

短路计算方法：在运行模式下单击“运行模式”中的“短路计算”，弹出短路计算框如下图：如图3.5

图3.5短路计算表

从上面短路计算框可知可对系统各节点和线路等进行单相接地、相间短路、三项短路、两相接地短路等短路计算，如对节点1进行单相接地短路计算，在节点选择中选择节点1，短路位置选择节点短路，短路类型选择单相接地，在单击左下角的计算，方可进行短路计算。

 

第四章  PowerWorld实际的应用

4.1 power world仿真图

图4.1power world仿真图

4.2 节点潮流计算

图4.2节点潮流计算表

4.3 节点短路计算

图4.3节点短路计算

               课程设计总结

在两周的课设的时间里，我初步掌握了该软件的基本操作。在这次的学习过程中，使我对软件的学习有了更深的体会，当然对电力系统分析这门课也有了更深的理解，在学习得过程中我有许多理解错误的地方，但这些错区在老师的指导下以及同学对我的帮助，我克服了种种困难，我查阅了许多的参考资料，在参考资料中我查到了许多我做不到的。经过这次的学习，我现在基本能够熟练运用power world。

通过本次实习，我明白了power world的许多用途，特别是在仿真领域里的运用。当然，这一周的学习并不能使我完全掌握power world的操作 ，我们只是初步掌握了它的基本功能，它的其它功能我希望能在以后的学习中逐步掌握。相信在今后的学习过程中，我能牢固地掌握这一软件。初步接触power world感觉很新鲜，在学习的过程中让我又掌握了一门技术。这次的课程设计让我有了很大的收获。这次实习丰富了我在这方面的知识，使我向更深的层次迈进，对我在今后的社会当中立足有一定的促进作用，但我也认识到，要想做好这方面的工作单靠这一周的课程设计实习是远远不够的，还需要我在平时的学习和在以后的工作中一点点的积累，不断丰富自己的经验才行。我面前的路还是很漫长的，需要不断的努力和奋斗才能真正地走好。

我相信通过这一周时间的课程设计实习，在操作的过程中所获得的经验对我终身受益，在我今后的学习及毕业后的实际工作中将不断的得到验证。这次的实习是我人生的一笔财富。

20##年12月22日

参考资料：

[1].刘天琪，邱晓燕.电力系统分析理论[M].北京:中国科学出版社, 2011.

[2] power world 使用说明书.

          

课程设计成绩：

指导教师：