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1、电力系统分析课程设计电力系统课程设计专 业： 电气工程及其自动化 设计题目： 电力系统课程设计 班 级： 电自0942 学生姓名： 张德友 学 号： 1 6 指导教师： 王 彬 分院院长： 许建平 教研室主任： 高纯斌 电气工程学院21 目录第一章 绪论4第二章Power World的功能52.1基本功能5第三章 软件主要功能模块73.1 潮流计算73.2 故障分析(Fault Analysis)9（1）单相对地短路9（2）两相短路9（3）三相短路10（4）故障阻抗103.3 线性分析10第四章 实例计算134.1设计题目：134.2计算过程：13第五章 运用Power World制作实例系统

2、175.1在编辑模式下绘制系统单线图175.2在运行模式下运行实例系统185.3潮流计算195.4短路计算20课程设计总结21一、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kok电子竞技；5）完成课程设计答辩。3. 课程设计kok电子竞技要求 课程设计kok电子竞技应包括以下内容：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

3、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。如出现kok电子竞技雷同，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（2011年12月1日至12月15日） 时间设计内容第1-2天查阅资料，方案比较、设计与论证，理论分析与计算第3-6天完成电力网络规划第7-11天系统负荷计算、短路计算、功率因素补偿 第12-15天绘制图纸、书写kok电子竞技、答辩第一章 绪论可视化技术是20世纪90年代初期随着计算机技术的发展而出现的一门新兴技术，它融合了计算机技术中的图形学、图像处理、数据管理、网络技术和人机界面等诸多分

4、支。利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示，反应客观世界的本质和内在联系，从而有利于人们正确理解数据或过程的含义。可视化研究只有在和所研究的领域有机融合后才能发挥其优势，大量的研究也证明了这一点，将系统数据不加处理而简单地利用图形显示的做法是低效的。电力系统可视化技术不是为了可视化而可视化，电力系统可视化基本原理在于：一幅生动逼真的画面可以表达很多数字才能表述的信息。可视化软件的应用是为了将大量数字表述的信息用图形方式表达出来，而且更为重要的是：数字间的潜在联系也可能通过图形信息更清楚的体现，对计算所得到的海量数据进行数据挖掘和综合，发现其内部的本质联系以得到可准确

5、反映系统状态的简洁指标，并以正确的方式予以可视化显示才是可视化技术在电力系统中应用的真正内涵。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。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编辑器对模型任意进

6、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。第二章Power World的功能 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

7、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和RUN MODE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，PTIkok电子竞技本V2330所用的原始数据类型、IEEE通用格式和GE EPC

8、等格式来存储工程。 编辑面板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”,“区域”以及诸如“饼图”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 Wor

9、ld 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，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。 工具栏提供母线运行信息浏览、全网潮流浏览和指定母线或

10、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、制作影视剪接，负荷和出力调整等高级功能。仿真栏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以内置的牛顿一拉夫逊法进行的潮流

11、计算为基。市碛没г谀程囟ù淙萘肯虑蠼舛嘀爻绷鹘，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。 第三章 软件主要功能模块 3.1 潮流计算 如图 3.1，单击 Run Mode,进入运行模式，进行潮流运行调试。图3.1 转换到运行模式在运行模式下，点击 Play 键，如图，则开始按已设置好的参数运行潮流图。 如果潮流出现不收敛的情况，可以查看日志信息。要显示日志信息，点击工具栏的 Log 按钮即可调出日志信息对话框,如图 v1) Power

12、Flow List 功率潮流列表 功率潮流列表在更常用的基于文本的表格中显示系统的功率潮流的详细数据信息。这是给需要详细了解潮流信息的用户提供的，包括母线的单位电压，母线负荷和发电机，还有与母线相连的线路和变压器的潮流。显示的内容取决于区域区段滤波器，打开主菜单的 Tools Power Flow List 就会显示，如图所示。 潮流列表在 Power Flow List 中可以通过双击名为TO nnnnn,的那一行 来显示与母线相邻的元件的潮流，这里 nnnnn 是想要看到的母线的编号。如果母线是一个没有滤波器设置的地区或区间，那么 area/zone filter 会自动设置。用这种方法，

13、可以按母线逐个检查系统。这个显示还可以快速显示与不同母线对象相关联的对话框。把光标放在所要求装置，按 CTRL 键并左击，将显示对应的母线、负荷、发电机，或旁路信息对话框编辑表。 Power Flow List 也有它自己的菜单，通过在显示上右击鼠标可以看到。选择 Change Font 可以修改显示字体的风格和大小。选择 Refresh 可以确保显示的内容与系统当前状态一致。要跳过列表中的特殊列，点击 Find Bus，打开 FindBus。要显示当前选择支流，母线、负荷，或者旁路开关的信息对话框，选择Display Object Dialog。要想打印显示内容，选择 Print 菜单选项。

14、选择 Copy能把你的显示复制到 Windows 剪贴板，从而信息可以被粘贴到另一个程序。最后，选择 Close 关闭显示。打印显示的时候，可以直接传给打印机或保存他们到文本文件。要在 Print Dialog 把显示结果保存为文本文件，选择对话框左下角的 Save to File 选项。 2) Quick Power Flow List 快速潮流列表 Quick Power Flow List 为查看系统中个别母线提供了方便的方法。Quick Power Flow List 的格式化和控制通常与 Power Flow List 的相同。除了 Quick Power Flow List 是显示

15、要求母线或母线范围。 3)生成报表 选择 Report Writer 来创建全部系统信息的文本格式kok电子竞技。涉及的内容包括区域、区段、母线、发电机、负荷、旁路开关和传输线的信息。这些kok电子竞技可以按照要求打印和自定义。当你选择 Case Information Report Writer（只有运行方式），将会出现 Reports Criteria Dialog，这时可以自定义kok电子竞技中包含的信息，在默认状态下，Make Reports 动作会为所以的区域创建一套全面的kok电子竞技，这上面会显示区域的 Area/Zone/Owner Filter 设置。为了详细说明要创建哪一类kok电子竞技，kok电子竞技是哪一条目母线的，使用 Cri

16、teria Dialog.的选项。 4) 停运 停运显示通过选择 Case Information Outages 菜单选项可以调出，如图 3.7，显示电力潮流模型中当前未投入的装置的表格式列表。显示包含的页面，类似于计算机辅助软件工程信息显示的支路、发电机、负荷、旁路开关、母线，和多端线路。所以这个显示上出现的装置都是未投入运行的元件。3.2 故障分析(Fault Analysis) 故障类型通过选择下面四种故障处故障类型中的一种来进行计算： （1）单相对地短路通过用户定义的一个对地故障阻抗来进行单相对地短路计算。把A相设为故障相。 （2）两相短路假设一个值为999+j999的对地阻抗进行两

17、相短路计算。把B相和C相设为故障相。 （3）三相短路 通过用户定义的一个对地故障阻抗来进行三相短路计算。两相对地短路 通过定义一个接地故障阻抗来进行两相对地短路计算。电流单位允许用户是选择观察故障时标幺值还是电流的实际值。故障结果在故障分析对话框下部以表格的形式显示，故障结果也可以在单线图里以图形化的形式显示出来。通过选择，可以把任何一个三相值单独地显示出来，或者是使三相值同时显示。在单线图里显示故障分析结果的一些必要栏目： 1.节点电压和节点相角对于节点这两栏是得提出的。当选择观察故障分析结果时，这两栏的内容应该要确定，用故障相的电压值和相角代替实际的负荷潮流值。 2.对于支路，交流支路的有

18、功功率潮流和交流支路的无功功率潮流这两栏是得提出的。这两栏的内容应该要确定，用故障相的电流幅值和相角代替有功功率量和无功功率量。发电机有功功率输出和发电机无功功率输出字段用于表示发电机这两个字段将会被标识，有功功率和无功功率的数值将用发电机终端故障相的电流幅值和相角替换。故障电流显示故障发生时故障处的电流幅值和相位。 3.计算点击这个按钮软件将进行故障分析。为了保证能够进行计算，潮流应该处于一个对于结果来说有关的、可解的状态。因此当按下计算按钮时要做的第一件事是解潮流。用户可以在运行计算程序时通过查看信息日志来观察这一步。一旦解潮流完毕，故障分析计算开始运行，计算结果将被显示出来。 （4）故障

19、阻抗 无论进行何种故障计算，都是要包括故障阻抗的。电阻和电抗可以作为故障电流入地的路径，当计算用于决定其他故障量的故障电流时，故障阻抗需要被考虑进去。3.3 线性分析 PowerWorld 程序提供的电力系统线性分析工具包括分布因子计算和灵敏度计算。 1）分布因子计算工具 功率传输分配因子：用来衡量从一个区域到另外一个区域的电力传输发生变化时，系统设备上电力负荷的响应或变化的程度，以功率传输变化的百分比来表示。这些数值提供了一个关于在买方和卖方之间传输的改变所导致的在传输线路与断面之间潮流如何流动的线性近似，这些值可以在动态潮流单线图上看到。功率传输分配因子工具对话框如图 3.3.1 所示。功

20、率传输分配因子工具对话框线路开断分布因子：用来衡量一个单一系统设备或元件开断所引起的系统其它设备上电力负荷的重新分配的程度，在一条有能量传输的线路上，LODF计算法决定了在线路开断后，传移到其它传输线上的线路潮流百分值。 线路开断分布因子计算工具对话框如图所示：线路开断分布因子计算工具对话框第四章 实例计算4.1设计题目：如图所示110kV闭式电网，A点为某发电厂的高压母线，其运行电压为117kV。网络各组件参数为：线路、：r0=0.27，x0=0.423，b0=2.6910-6S线路：r0=0.45，x0=0.44，b0=2.5810-6S线路长度60km，线路长度50km，线路长度40km

21、变电所b ，变电所c ， 负荷功率 ，试求电力网络的功率分布及最大电压损耗。110kV闭式电网4.2计算过程：解 （1）计算网络参数及制定等值电路。 线路： 线路： 线路： 变电所b： 变电所b： 等值电路如图所示（2）计算节点b和c的运算负荷。可见，计算结果误差很。扌柚厮。取 继续进行计算。 由此得到功率初分布，如图所示。 （4）计算电压损耗。 由于线路和的功率均流向节点b，故节点b为功率分点，且有功功率分点和无功功率分点都在b点，因此这点的电压最低。为了计算线路的电压损耗，要用A点的电压和功率。变电所b高压母线的实际电压为 第五章 运用Power World制作实例系统5.1在编辑模式

22、下绘制系统单线图在编辑模式下如图程序进行绘制绘制的单线图如下：5.2在运行模式下运行实例系统在运行模式下如图程序运行绘制的单线图运行的系统图如下5.3潮流计算5.4短路计算课程设计总结在高纯斌老师的指导下，顺利完成该课程设计。通过该课程设计，收获颇多。 （1） 对实验原理有更深的理解通过电力系统课程设计，掌握了Power World程序工作的基本过程及其各阶段的基本任务，了解了Power World中系统状态的生成过程、课本上的知识有了更深的理解，把原来以为很深奥的书本知识变的更为简单，对实验原理有更深的理解。（2） 对该理论在实践中的应用有深刻的理解通过做这个课程设计，知道和理解了Power

23、 World是怎样执行的，对该理论在实践中的应用有更深的理解。（3） 激发了学习的积极性 通过该课程设计，全面系统的理解了Power World一般原理和基本实现方法。把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的Power World原理的知识强化，能够把老师说的知识通过自己的设计的原理图设计出来，加深了对理论知识的理解。二、评语及成绩评分项目评分标准量化分数1.独立分析与解决问题的能力很强较强一般不能102系统设计能力很强较强一般较差很差353.实验结果、kok电子竞技撰写情况规范整洁逻辑杂乱有错误254.辅导答疑积极认真应付消极105.设计态度积极认真应付消极107.出勤全勤缺勤次数10附加评语量化总分课程设计成绩：指导教师：