潮流计算系统--大方软件
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& & & & 潮流计算系统是根据电网的结构和参数以及系统的运行状态，运用负荷点吸收和电源点发出的有功和无功功率(PQ节点)、电压控制点的电压幅值和有功功率(PV节点)、平衡点的电压幅值和相角(Vq节点)值，来计算电网中的功率、电压、电流的分布以及各元件的功率损耗、电压损耗的过程。
& & & & 潮流计算主要用于研究系统运行中：负荷变化和网络结构改变会不会危及系统安全，系统各母线电压是否在允许范围之内，系统各元件(线路、变压器等)是否过负荷，对可能出现的过负荷，事先应采取哪些预防措施，检验所提的规划方案是否满足各种运行方式的要求。另外潮流计算是系统分析计算的基础，为稳定计算提供初始运行方式。短路计算也需要以不同的潮流方式做支持。
& & & & 本系统可以很直观的将电网中的潮流流向，各元件的损耗在图形中显示出来，还可以输出全网损耗表、潮流计算结果表、各元件潮流损失明细表以及各种分析报表，为我们的日常工作提供可靠的理论依据。
& & & & 软件功能及特点
& & & & 1. 软件功能实现智能化。
& & & & 图形分层显示。只需输入变电站名称，变压器及母线名称自动生成，如有多台变压器，系统将自动给出其编号。
& & & & 导线名称根据变电站名称自动生成；变电站内最高电压等级母线的颜色自动赋予该变电站；母线颜色自动赋予与其相连的导线。
& & & & 图形中各设备的参数自动和图形保存在一起，方便在多台计算机上操作。图形从一台计算机复制到另外一台计算机时，如果本系统数据库中没有某型号设备的名牌参数，系统自动从图形中提取该型号设备的名牌参数，并保存到本系统数据库中，保证计算能顺利进行。
& & & & 变压器能够自动分辨与其三侧相连母线的电压等级。
& & & & 根据导线和变压器开关、刀闸的开、闭状态，系统自动分析此设备是否带电并给出相应的状态，并用相应的颜色标识。& & & & 1.智能动态显示有功和无功的真实潮流流向。
& & & & 2. 可实现大图的分页打印，可以把全网图、变电站结构图打印成册，打印效果精确细腻。
& & & & 3. 元件库和程序分离，操作者可以根据习惯自行定义。
& & & & 4. 增加单独绘制图形模板功能，可绘制出变电站、母线、间隔等结构图形模板，再次增加此类图形时，可直接从模板中提取，大大提高工作效率。
& & & & 5. 采用热点吸附技术。绘图时能够自动寻找热点并与其连接。
& & & & 6．方便高效的图形输入平台，自动拓扑分析，图模自动转换。
& & & & 7．可以输入名牌值、有名值或标幺值，也可以混合输入。
& & & & 8．可以分片、分组进行计算，分片、分组显示计算结果潮流图，可通过打印机、绘图仪输出。
& & & & 9.数据可以通过图形直接录入。也可以通过电子表格到入数据库。
& & & & 10. 计算结果可以进行分压、分片、分组统计，可以得到变压器、导线、等元器件的详细损失情况。
& & & & 11.各种输出报表均可导出Excel格式文件，方便进行数据的二次处理。
& & & & 12．图形导航功能，便于整图的查找和定位。
& & & & 13. 采用面向对象的技术，计算速度大大提高。
& & & & 14. 强大的仿真、分析功能，可以辅助设计降损方案，得到不同条件下的结果对比表。
& & & & 15. 可以将电网结构图绘制成单独一层，也可以绘制成双层结构。
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500kV龙王变电站仿真机项目的设想
本文简介：摘要：电力系统不断地向高电压等级发展，要求对运行人员的培训设备也应跟上电网的变化，因此引入仿真培训技术。在对500kV龙王变电站仿真机系统的项目上，先从系统构成的模式上进行比较和选择；并从变电站的实际情况提...　　摘要：电力系统不断地向高电压等级发展，要求对运行人员的培训设备也应跟上电网的变化，因此引入仿真培训技术。在对500kV龙王变电站仿真机系统的项目上，先从系统构成的模式上进行比较和选择；并从变电站的实际情况提出对仿真机的要求。　　关键词：龙王变电站；仿真机系统模式；软硬件部分；初始化　　随着二滩大型水电厂的竣工发电，其配套的水电输出工程之一，成都电业局50OkV龙王变电站也正式投入运行。但是，现有的龙王变电站运行人员均为原有的220kV变电站所抽出来的运行人员组成。不难看出，由于500kV龙王变电站的所有电气设备（含一次电气设备、二次继电保护和通信自动化设备）与220kV变电站的设备差别是很大的。而只是靠生产厂家与电气安装人员现场的不全面地解说，是完全不能使运行人员彻底掌握所有电气设备的性能和操作规程的；更不能保证当电力系统发生事故时，运行人员能及时地正确处理；加之成都电网大规模地发展，将会出现更多的500kV电压等级及以上的变电站。这就提出了如何对电气运行人员进行电气设备的操作技能和处理事故能力的全面培训。正是注意到这些潜藏的问题，在成功完成了成都电业局11OkV变电站及测控中心仿真机项目以后，成都电业局就立项开始进行50OkV龙王变电站仿真机的筹划工作。本人由于参加了前一次仿真机项目的工作，有了一定的经验和体会，所以想提出一些自己对该项目的看法和设想。
　　
1500kV龙王变电站仿真机系统模式的选择　　从目前变电站仿真机培训系统的发展现状来看，按仿真机系统的规模和复杂程度主要可分为三种：（l）孤立变电站的仿真系统；（2）考虑简单电网的变电站仿真系统；（3）考虑了复杂电网的变电站仿真系统。而按仿真系统的组成模式上，即是否考虑硬件盘台可分为二种类型：盘台模式和纯软件模式，通常称为硬　　仿真系统与软仿真系统。　　1．1孤立变电站的仿真系统　　优点在于造价相对而言较低，结构简单。缺点在于投入或退出线路时，开关中的潮流分布无法确定；调整变压器电压分接头或投切电容器后，系统电压及无功分布无法确定；两个不同系统之间的同期并车操作不真实，表计数据不准确；发生电力事故时，没有电网的动态过程。　　1．2考虑简单电网的变电站仿真系统　　优点在于加入了简单电网，其功能稍强。其缺点在于电网模拟不真实，动态过程过于简单化，各种表计数据仍不准确，与现代电网相比差别太大，它往往会带给运行人员一个错误的概念，从而影响了变电站仿真培训的效果。　　1．3考虑复杂电网的变电站仿真系统　　优点在于考虑了电网与变电站之间的相互影响，可以实现电网保护和自动装置的配合，对整个电力生产，事故状况进行全仿真，达到了对变电站运行人员进行全面的实际培训的目的。缺点在于项目开发工作量大，技术难度高，时间较长。
　　1．4硬仿真系统　　优点在于变电站的仿真系统是按实际变电站主控室内的设备1：1比例的复制品，主要由后台计算机通过处理 　　250OkV龙王变电站仿真机系统要求　　由于整个仿真系统模拟了发电、变电、输电及继电保护、自动装置等设备，相应要求：1）要能描述整个复杂的电力网动态过程，包含与变电站在电气上相连的外部电网来确保模拟现象的真实性。2）由于当电力系统发生较大故障时通常会引起局部电网的电压和频率波动较大，所以仿真系统应具有在相当宽的电压与频率范围内都能正常工作的性能。3）所模拟的变电站必须能正确完成在正常、事故及恢复过程中的所有操作。例如：开关、刀闸、接地刀闸、变压器、电容器、电抗器、继电保护装置的所有压板和操作保险等都应是可操作的。4）不能因为模拟了整个电网，而忽视了系统实时的响应速度。只有保证了相应的速度，才能保障整个培训的真实性和可行性。因此要求所选择的系统模型与计算机算法应尽可能快的收敛于真实解系，使仿真系统的所有响应具有很好的实时性，也保证了整个培训的效率。　　2．1整个仿真机系统　　所包含的变电站数学模型：1）电力系统的基本电气元件模型有线路、开关、刀闸、接地刀闸、电容器、电抗器、变压器、母线、发电机、阻波器等。2）继电保护模型：①线路开关保护有距离保护、零序保护、高频保护、纵差和横差、过流保护、自动重合闸。②变压器保护有瓦斯保护、差动保护、高中低压侧后备保护。③电容器保护有过电压、低电压、过流等保护。④电抗器保护有瓦斯、差动、过流等保护。⑤母线保护有母差、充电和失灵保护。3）自动装置有低周减载、高周切机、过负荷联切和备用电源自投装置。4）电力系统故障类型有母线故障、变压器故障、线路单相故障、线路两相故障含接地、线路三相故障和复合性故障。
　　5）变电站内的故障类型主要为：①开关故障有开关拒动，开关漏油或漏气等。②刀闸故障有带负荷拉、合刀闸，带电合地刀等。③电容器、电抗器故障。④继电保护装置和直流系统故障。　　2．2模拟电网的等值原则　　1）成都地区的电力主网框架应全部保留，电网中的其它变电站简化为1个节点。2）对成都电网影响较大的发电厂必须单独保留，等值发电机组只考虑各被等值机组的电气参数和转动惯量。3）等值负荷应考虑各被等值负荷的有功和无功实际向量值。4）电网中零序网络按正序等值电抗来进行等值考虑。5）该电网中的网络结构是决定于电网中的每一个电气元件的合或分闸状态，并由此确定出网络拓扑图的连接方式，运用于计算软件，最终确定整个电网的潮流分布情况。6）仿真机系统要能够显示全网接线图、潮流分布和系统周波的变化。　　2．3电力系统各种扰动的模拟方式　　在整个电网的动态计算中，为了更真实地反应电网运行状况还必须考虑到系统的各种扰动（包含本变电站的所有正常操作）对电网的影响。各种扰动含：1）增减发电机有功，无功出力。2）变电站有功，无功负荷的增减。3）投入或切除线路、电容器、电抗器。4）改变变压器的电压分接头。5）各种电力系统故障。　　还需要注意一点。由于整个培训以变电站的正常倒闸操作为主，所以此套系统对倒闸操作应有以下要求：倒闸操作应与系统模拟软件相连，教员台可以人为改变运行状况，设置故障和监视学员的每一个操作步骤。当学员的倒闸操作正确时，整个电网的状况应该随之改变；而当其操作错误引起某种故障时，继电保护或自动装置应当作出相应的正确反应，也导致系统运行状况改变。这些情况都应该及时地显示出来，提醒教员和学员引起注意。
　　3龙王变电站仿真机系统硬件部分　　3．1计算机要求　　1）一台SUN工作站，用来作为教员台、数据库服务器、电网仿真。2）四台PⅢ微机，用来作为学员台，功能主要是500kV变电站的仿真和软表盘的显示，以及培训软件的运行等。3）100m高速以太网（含HUB一台），主要用于远程的联网培训。4）一台PⅢ微机用于500kV变电站的仿真I／O系统管理。5）附件：STD工业控制机、DI板、DO板、DA板以及总线，用于I／0通信与控制。　　3．2硬表盘要求　　控制屏，中央信号屏和五防模拟屏。包括500kV侧：采用输电线路、母线为典型的3／2接线；220kV侧为输电线路、双母线带专用旁路；主变部分、站用电部分、静态补偿部分；仿真室内的音响、灯光信号等应与现场主控室一致。　　450OkV龙玉变电站仿真机软件部分　　1）数据库管理系统：电力系统网络计算数据库、实时数据库、离线数据库。2）人机界面系统。3）通信与进程控制系统。4）变电站仿真与表盘控制系统：继电保护装置仿真软件，软硬表盘控制与测试软件。5）电网动态仿真系统：主要为潮流软件、网络拓扑软件、故障分析与计算软件、倒闸操作软件等。6）继电保护与自动装置仿真软件。7）表盘I／0控制系统。8）理论知识培训软件系统。9）监控系统仿真软件。
　　5仿真机系统运行的初始化　　此套系统的初始化部分主要指整个电网的初始运行方式的设置：就是将原来成都电网调度运行上的日负荷报表、分时负荷表、电网和变电站的等效参数值等数据，汇总来确定整个模拟系统的几个典型的运行方式（例如：丰水期与枯水期方式，最大与最小方式等）。选择时必须注意并不是运行方式越多越好，因为这将决定整套系统的运行与响应速度，因此选择合适的几种运行方式保存于系统数据库中将会使系统运行与响应速度提高很多，而且教员可以根据情况选择任意一种运行方式对学员进行培训。这样也可以使学员熟悉整个电网的各种运行方式和变电站内部功率交换的情况，达到了高一个层次的培训目的。　　6仿真机系统所要达到的目的　　主要是针对成都电网正处于高速发展阶段，500kV高电压和大容量的变电站相继投入运行，同时国外先进的继电保护和自动化装置的引进使用，这对电气运行人员的工作技能水平提出了更严格的要求。所以这套仿真机系统正是为此而设置的。它主要用来：1）指导学员学习正常的倒闸操作和变电站一般性知识。2）指导学员怎样监视、记录和调整电气设备的运行工况。3）要完成对变电站内所有电气设备的正常情况和事故情况的巡视工作。4）熟悉电气设备发生故障时的查看、汇报和处理恢复等环节。5）帮助教员诊断每个学员在培训中出现的错误，分析原因并及时纠正错误。培训完成后能根据事先规定的评分原则对学员进行评价。
　　对500kV龙王变电站仿真机系统的设想是把复杂变电站的仿真、电网仿真和软硬表盘相结合的一个完整的大型变电站仿真系统，具有很强的真实性和可操作性；它很好地把物理模拟与数字模拟结合起来，人机界面友好，显示直观，具有真实性、正确性和灵活性；该系统完全能反应500kV变电站与系统电网之间的相互影响，加强了学员树立整个电网的意识，因而可以将此仿真机对500kV及以上电压等级的电气运行人员和电网调度员进行培训；而且此仿真机系统采用开放式、分布式网络连接，易于用户为了需要进行升级、扩展和远程资源共享。　　
来源： 作者：佚名 更新时间： 11:56:44 点击数： 43
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> &>&FACTS设备在粤港电力系统中的潮流控制作用研究
FACTS设备在粤港电力系统中的潮流控制作用研究
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FACTS设备在粤港电力系统中的潮流控制作用研究王野平武志刚　　张　尧（广东电力集团公司　广州　510600）（华南理工大学电力学院　广州　510640）　　1　引言　　　　与以往的电力系统相比，必须着重和充分地考虑运行时的经济性及系统对环境的影响是现代电力系统的一个重要的特点。这意味着发电厂往往不能坐落在负荷密集、人口密集的城镇区域，因此长距离、大容量的功率传输不可避免。这就使得传输越限和系统失稳等问题格外突出。在市场机制被引入到电力工业中的时候情况将变得更加复杂，因为为了满足电能生产者和消费者的需求，要求系统的运行更加灵活高效。　　在过去的数十年的时间里，电力电子技术（尤其是门极可控晶闸管，即GTO）发展得十分迅速。这就为克服上面提到的困难提供了有力的手段。目前已有多种FACTS（灵活交流输电系统，FlexibleACTransmissionSystem）设备用来增强系统在正常工作方式和紧急工作方式下的运行手段。本文中首先介绍了在电力系统中电力电子设备的控制原理［1－6］，并讨论在中国开发和应用FACTS设备的可行性，实例说明了FACTS设备的灵活控制作用。2　电力系统中电力电子控制的原理　　GTO的一个突出的优点就是其反应的快速性，这有助于FACTS设备对电力系统进行实时地控制。FACTS设备对电力系统的影响可以分为两大类，分别是正常工作方式下的影响和紧急工作方式下的影响。2．1　正常工作方式下的影响2．1．1　功率补偿　　电力系统中存在两种补偿方式，分别为串联补偿和并联补偿。　　从功率补偿的角度来考虑，串联补偿的主要目标是提高有功功率的传输能力，这通常用TCSC（可控串联电容补偿器）来实现。图1表示的是一个含串联补偿的简单系统。　　如果传输线两端电压的幅值可被看作近似恒定的值，则沿此传输线传输的有功功率可表示为注意XC是负数，因此XΣ减小了。还可看出，VC是反电势，因此θSL增加了。从（1）式中可以看出，装设TCSC可以提高所传输的有功功率P。　　装设普通的串联电容器也可以提高功率的传输能力，但是TCSC可以提供实时的控制，能够满足多种不同的需求。　　SVC（静止无功补偿器）可以通过所联接的母线向系统注入恒定的无功功率，进而支持所联接母线的电压，因此SVC是主要的并联补偿手段。SVC和普通的并联电容器的最主要的区别是SVC可以控制其产生的无功功率为恒定的值，而普通的并联电容器产生的无功功率是与加在其两端的电压的幅值的平方成正比的。SVC的这个重要特性使得它能在母线电压很低时产生更多的无功功率以维持电压稳定。2．1．2　潮流控制　　潮流控制包括抑制功率环流、功率隔离以及改善运行的经济性等。　　当网络的拓扑结构不合理或系统中某部分的负荷过重时，就有可能出现功率的环流。功率环流往往会使系统的运行条件恶化。如果能够通过控制某条传输线路上的潮流来消除功率环流，则系统所受到的压力将得到减轻。　　从全系统的角度考虑，可以通过多种方式满足用户的需求。然而对某个特定的电力公司而言，显然存在一个如何获得最大利润的优化问题。利用FACTS设备可以允许调度人员选择并控制潮流的走向，同时可以防止不适当的功率“侵入”到本公司的网络中。　　在电力市场的条件下，系统中的任何一方（包括发电厂、传输网络和用户等）都希望从电力系统的运行中获得最多的收益。因此如何使系统运行在更加经济的方式下是至关重要的。这包括选择开价更低的电力供应者、降低网损和优化潮流等。所有这些都可以轻易地利用FACTS设备来实现。2．2　紧急工作方式下的影响2．2．1　阻尼振荡　　尽管现代电力系统已经非常庞大复杂，仍可认为它是由若干关键联络线路连接而成的几个子系统的组合。在某些特殊的运行方式下，在这些联络线路上会发生振荡。这可能导致整个系统的失稳，也可能降低区域间的功率传输能力。　　FACTS设备可以被用来克服这一难题。当研究振荡的问题时，如果能合理地整定FACTS设备（如SVC或CSC等）的参数，则可以把它们当作附加在特定发电机的阻尼转矩上的等效转矩。2．2．2　增强暂态稳定性　　暂态稳定问题经常伴随着阻尼振荡的问题。二者的区别在于，前者往往着重考虑传输线路上的问题，而后者往往着重考虑发电机上的问题。文献［7］将UPFC看成STATCON、ACSC和可控移相变压器的组合。可以在线整定UPFC的最优参数，使得P－δ特性得到显著改善。2．3　FACTS设备的其他应用［8－10］　　FACTS设备还可被用来解决次同步振荡和谐振等问题。还可将其用到高压直流线路上，来增强对系统的控制。3　FACTS技术在中国的发展和应用　　当前中国的电力工业发展极为迅速，能支持经济可持续健康发展的现代电力系统正在形成。当三峡工程竣工之后，将实现全国范围内的联网。当然，在中国也出现了在其他发展中国家曾发生的问题。由于中国仍是一个发展中国家，对电力工业发展的财政支持在相当长的时间内还将受到限制。同时，环境保护的问题也更加突出。新的电厂和电网的建设必须考虑这些问题。　　作为一个解决方案，如何更有效的利用现有的设备和条件是摆在中国电力工业面前的一个极为重要的课题。FACTS设备的一个目标就是在不牺牲系统安全性的前提下使现有设备得到最大的利用，即使在达到设备的热稳定极限的情况下也能保证系统的安全运行。使用FACTS设备可以减少对新传输线路建设的要求，提高系统运行的有效性。　　当前TCSC在中国已有实际的应用，如东北电网的伊敏――冯屯500kVTCSC系统［11］，南方电网的TCSC系统等。研究表明，TCSC的装设对改善互联系统的动态稳定性、暂态稳定性和电压稳定性都有好处。TCSC以其稳定易用、适应性强的特点在电力系统有良好的前景。下面的算例进一步分析了在南方电网中装设UPFC以控制潮流的可能性。4　算例分析　　本算例主要考虑广东电网与香港电网互联的潮流控制问题，系统的联络部分示于图2。　　从图2中可以清楚地看出，广东电网主要通过两条路径向香港地区供电。第一条路径上的功率来自大亚湾核电站，其1、2号机的75％的电力都经由核电50万伏变电站供往香港；另一条路径上的功率来自广东电网的其他部分，经由深圳50万伏变电站供往香港。在通常的情况下，大亚湾1号机的全部出力（共945MW）和2号机的部分出力输送到香港，2号机的其他出力经惠州50万伏变电站输往粤东。　　此时UPFC对潮流的控制作用与式（1）类似，示于式（2）：其中P是传输线上规定传输的有功功率；U1，U2是线路两端节点电压的幅值；δ12是线路两端节点电压的相角差；x是传输线的电抗。　　当考虑将FACTS设备的模型加入到潮流方程中时通常有两种方法。在第一种方法中FACTS设备与系统是解耦的，在解潮流方程时FACTS设备常被看作注入功率；当获得了潮流解后，所得到的电压和功率等量被用来确定FACTS设备的参数；重复这样的迭代，直到得到满意的解。第二种方法联立求解FACTS设备模型和潮流方程，不需经过迭代，但方程组的维数增加了。　　当香港地区处在通常的负荷水平时（如总计5657kW），潮流的分布就是前面讨论的情况。此时核电2号机的多数出力都输往惠州，核电――惠州线路上的潮流为858MW左右。当香港地区的负荷需求达到6900MW时，广东电网已经很难满足这种需求，因为此时核电2号机的多数出力仍输往惠州。与此同时，从潮流分布图中可以看出，这时东莞――惠州线路上传输的功率仅为210MW，联接核电50万伏变电站与香港地区的联络变压器上流经的功率只有385MW。显然东莞――惠州线路及核电――香港联络变压器均未得到充分应用。如果这些设备能得到充分应用，则由广东电网向香港地区供电的能力必然增加。　　假设在核电――惠州线路上装设了UPFC，控制所传输的[1][2]下一页
来源：中国电力资料网
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