第一篇：电力系统调度员培训仿真系统
电力系统调度员培训仿真系统关键技术研究
摘要：调度员培训仿真系统（DTS）作为电网调度自动化系统一个重要的子系统，为科学分析电网，提高人员素质，保证电网安全可靠、稳定运行奠定了基础。本文在介绍DTS系统发展现状的基础上，阐述了该系统的原理、组成及其主要功能，并重点探究了DTS系统的关键技术。
关键词：DTS；电网调度自动化系统；发展现状；关键技术 0 引言
调度员培训仿真系统(DTS）是电网调度自动化系统的一个组成部分，是现代计算机软硬件技术和电力系统分析技术相结合的产物。随着电网规模的不断壮大，电网结线也越来越复杂、运行方式也更加多样化。提高调度员的专业水平，预防不安全运行方式的出现，己被调度部门认为是最积极的反事故措施之一。在这种环境下，DTS将成为培训调度员的强有力的工具，在调度日常工作中越来越起到举足轻重的作用。1 DTS系统国内外发展现状
由于电力系统的结构复杂和对安全性要求高，调度员培训仿真系统（DTS）的建设显得十分重要，事实证明，它是培训调度员的最佳工具[1]。
国外于1976年提出DTS的概念，1977年研制出第一套DTS，1978年美国EPRI组织了关于DTS的大讨论后，DTS在国外迅速推广，经过十年多的发展，已基本稳定，从上世纪90年代开始将动态仿真将面向对象等技术引入DTS。国内 DTS的研究从上世纪80年代末开始，1990年第一套DTS系统投运，经过十几年的发展，已从理论研究走向实际运用，并逐渐形成为一个产业。DTS的应用从东北、华北和华东三大网调的试点，推广到各个网省调、大中型地调、集控中心和大型变电站，并拓展到电力培训中心和高等院校电力专业。
DTS的体系结构从与EMS接口采用“定制”方式的独立型异构系统到与EMS采用统一支持平台的一体化系统，直至目前正在研究的与EMS接口采用“即插即用”方式的跨平台系统（遵循IEC 61970标准），使DTS的软件功能经历了从单一到综合，从简单到复杂的发展过程。其仿真方法包括对电网的稳态仿真、准动态仿真、故障仿真、暂态仿真和全动态仿真以及对保护的逻辑仿真和定值仿真，其设备模型包括一次设备、二次设备、远动设备以及部分动力设备。DTS的现场运行从被动到主动，从偶尔使用到日常使用，其作用也由演示性转变为指导性，并成为调度自动化的一个重要产品和控制中心培训调度员的得力工具。DTS系统原理[2]
电网调度自动化系统由三个子系统组成，分别是:SCADA系统、EMS系统和DTS系统。其中SCADA为数据采集和监控，为调度员提供电网潮流的实时数据:EMS为能量管理系统，提供分析决策电网的各项功能;DTS为调度员培训仿真系统，根据EMS的历史断面或实时断面所形成的初始教案供调度员分析和研究。
DTS系统的原理，一边表示实际的电网和调度系统，它通过远动设备采集电力系统中各电力设备的运行状态(如频率、潮流、电压、开关状态、继电保护信号‘和事故信号等)通过通信通道送到调度室的实时调度系统上，调度员坐在调度室中，面对数据采集监控(SCADA)系统和高级应用软件组成的EMS系统，完成对实际电力系统的实时监控和分析决策。另一边表示DTS系统，它好似实际电网及调度系统的“镜像系统”，学员坐在学员室中充当“调度员”，接受培训，学员室中配备与实际调度室一致的EMS软硬件系统(即学员台)，让学员有一种身临其境的感觉；而教员一般由经验丰富的资深调度员充当，他坐在教员室里，利用教员台，在培训前准备教案，在培训中控制培训过程、设置电网事故，并充当 厂站值班员，执行由学员下达的“调度命令”，在培训结束后评价学员的调度能力。在培训进行过程中，学员与教员之间的通信采用电话进行，来模拟调度室调度员和厂站值班员之间的通信方式。教员室与学员室是同一个屋子，电力系统模型和远动设备模型分别是实际电力系统和远动设备的数字仿真。3 DTS系统的组成
DTS通过模拟电力系统和控制中心为调度员提供一个逼真的环境，以便培训在系统正常、故障和恢复情况下的操作[3]。其基本组成部分应有四个：
（1）控制中心模型(CCM)。CCM应与实际控制中心的环境一致，并且具有能量管理系统(EMS)的各种功能。CCM是培训模拟量中学员所面对的环境，包括网络分析(NA)、数据采集和监控(SCADA)、自动发电控制(AGC)等功能。
（2）电力系统模型(PSM)。PSM模拟电力系统网络及各种设备的静态和动态响应，包括发电机组、输电线路、负荷、变压器和继电器等。对PSM的要求是真实，要协调好计算速度和模型精度之间的关系。
（3）教员台(IP)。IP提供了监视和控制培训过程的功能，包括初始化和调整控制参数、设置事件序列、与学员通信及干预培训进程等。
（4）可以直接采集电力系统模型的状态真值进行电网的安全经济运行评估。通过该系统，可以实现培训评估，以供教员在评估学员水平时参考，可进行培训评估打分，并给出评估报告，以实现学员自我培训。4 DTS系统功能
系统分为九大功能[4]：基本调度指令模拟，故障的设置，误操作的模拟，继电保护和自动装置动作的模拟，开关或保护误、拒动模拟，查询、监视功能，培训过程控制，教案制作，培训评估。
（1）基本调度指令模拟：1）开关分/合操作；2）刀闸投/切操作；3）发电机的并网/退出操作；4）发电机增/减出力操作；5）负荷调节；6）发电机无功(或电压)调节；7）电容器、电抗器的投切；8）变压器分接头转换；9）AGC控制；10）保护定值、时限的修改及投切操作；11）自动装置的定值修改、投切、复位操作；12）各种故障处理；13）故障后的复原操作。
（2）故障的设置
用于进行故障培训时模拟各种故障时间的输入，教员可以根据需要选择下列故障要素：1）故障起始时间：以培训时钟为参考，选定故障时刻(时、分、秒)；2）故障点：在任何网络元件(如发电机、线路、变压器、电抗器、母线等)的某一位置处(如线路距始端处的百分比值)；3）故障的持续时间：瞬时，故障可自动重合成功；延时，故障后自动重合不成功，但一次手动强送能成功;延时，故障后自动重合一次强送不成功，二次强送可成功；永久故障，未经检修消除，重合永不成功。故障类型:单相接地，两相短路，两相短路接地，三相短路，一相断线，二相断线，三相断线，发电机励磁系统故障以及电力系统其它常见故障。故障点接地阻抗：可零阻抗直接接地，也可输入某一阻抗值接地。
（2）误操作的模拟
对于带负荷拉刀闸、带负荷合刀闸、用刀闸充空载线路或变压器、带空载线路或变压器拉刀闸、带电压合地刀、带地刀合开关、强送至永久故障上等基本操作均可自动生成相应的故障事件。
（3）继电保护和自动装置动作的模拟
故障时继电保护及自动装置模型将自动显示其动作情况，并伴有音响和闪光信号，同时通过跳开相应的元件开关去影响PSM。故障应跳开的开关在继电保护模拟时，可选用下列 两种方法：逻辑判断法和定值比较法。
（4）开关或保护误、拒动模拟
能够模拟实际电网中的电气设备误动、拒动行为。并根据误动、拒动情况模拟下级或越级的动作行为。
（5）查询、监视功能
应可查看全网设备的保护、自动装置、低频减载、低压减载动作信息、培训过程中的电网越限信息。可监视培训过程中的各种有功、无功、电流、电压、频率等电气量的变化和越限情况。
（6）培训过程控制 可以进行培训开始、培训暂停、培训继续、培训停止等操作，并能够实现培训重演功能，包括重演开始、重演暂停、重演继续、重演结束和培训速率设置等操作。
（8）教案制作
能够记录了培训的初始方式和教员设置的事件列表，可用于反复培训不同的学员。教案内容应包括教案名称、制作人、制作时间、共享属性、教案描述等信息。
（9）培训评估
可根据学员在培训过程中的操作行为给出评估，同时对误操作、继电保护、自动装置的动作信息、学员操作行为造成越限的情况做出相应的记录，并打印出评估报表。
DTS系统应可满足上述各项基本功能的需求，其稳态电力系统模型应可模拟各种操作或保护动作跳开相应开关以后的新工况下的系统潮流，其动态电力系统模型应可模拟上述故障或误操作后电力系统的机电暂态过程。5 DTS系统关键技术 5.1 跨平台技术[5] DTS系统统遵循IEC61970新标准，提供CIM/CIS接口，满足数据实时交互及共享的要求。CIM和CIS为DTS系统间实现数据共享提供了数据交换的标准。CIM主要定义了公用的电网模型规范，是数据格式的标准;而CIS则定义了软件即插即用的接口描述，是数据传输的接口标准。
DTS系统既可与EMS系统一体化实施，也可以作为独立系统配合其它厂家的EMS系统运行，可通过符合IEC 61970标准的CIM/CIS接口从第三方厂家的EMS系统获取电网模型、方式数据等，减少用户的重复维护工作DTS系统的支撑平台对底层操作系统和硬件平台进行封装，对外提供与具体应用系统和硬件无关的统一的开发和运行接口。提供了异构环境下互操作的机制，还提供跨平台的图形技术。在不同的硬件平台上均可实现DTS, DTS子系统也可分布在不同的硬件平台上。图1所示为跨平台框架示意图。
图1 跨平台构架示意图
5.2 图模库一体化技术[5] 所谓图模库一体化，即在绘制厂站接线图的同时，实现设备与数据库的联接，生成电网模型，确定拓扑关系，为电网分析打下良好的基础。图模库一体化技术按照面向对象的方法设计的基于CIM的图库一体化技术，供了一套先进的图形制导工具，图形和数据库录入一体化，作图的同时可在图形上录入数据库，使作图和录入数据一次完成，自动建立图形上的设备和数据库中的数据的对应关系。所见即所得，便于快速生成系统。图模库一体化技术可以根据接线图上的连接关系自动建立整个电网的网络拓朴关系，大大简化了EMS系统的工程化工作和维护工作，而且保证了维护工作的正确性，避免人为错误，保证图形、模型、数据库的一致性，减少建模和建库时间。5.3 区域联合联合反事故演习技术[5] 可实现网、省、地、县等各级调度联合反事故演习。既做到各种演习信息的发布又可实现各调度控制中心和参演厂站的远程操作。提供机制以防止多用户并发访问的拥塞，并能满足远程动态数据刷新响应的实时性要求。DTS主站和各DTS子站的数据传输接口和仿真计算接口是关键技术。DTS主站与各DTS子站的接口如下:DTS子站的计算结果(主要指变压器110kV侧的负荷值)可以提供给DTS主站使用，DTS主站的计算结果为DTS子站提供外网数据。各级DTS的互联基于工EC61970的C工M信息模型与AP工接口标准，数据库基于CIM模型，数据传输上采用CIS接口协议。5.4 内存数据库技术[6] 内存数据库是支持实时事务的最佳技术，其本质特征是其“主拷贝”或“工作版本”常驻内存，即活动事务只与实时内存数据库的内存拷贝打交道。显然，它要求较大的内存量(根据不同的数据量所需的内存量也不相同)，但并不要求任何时刻整个数据库都能存放在内存，而是将要处理的数据根据相关规则放到内存中，即内存数据库系统还是要通过I/O来传输数据。尽管如此，但它己不是传统磁盘数据库的概念，所以传统数据库适用的数据结构、事务处理算法与优化、并发控制及恢复等技术对内存数据库不一定合适。特别是在处理巨量数据的实时性方面，由于其数据及事务事务处理不涉及I/O。内存数据库体现出其巨大的处理效率优势，但考虑内存直接快速存取的特点，内存数据库的有关技术，如搜索算法、恢复机制等都不同于传统的商业数据库，所以其设计应该打破传统磁盘数据库的设计观念，以CPU和内存空间的高效利用为目标，再根据具体的硬件条件来重新设计开发各种合适的数据处理和事务管理的算法、技术、方法及机制。5.5仿真算法技术
目前国内主流的DTS计算方法主要有以下三种[4]：分别是动态潮流计算方法，稳态、动态结合切换计算方法以及全过程仿真算法;动态潮流计算方法由于计算精度较差一般不采用，目前主要采用的是稳态、动态结合切换算法和全过程仿真算法。下面对以上三种算法进行分别介绍。5.5.1 动态潮流算法
动态潮流算法的基本是潮流算法，一般设定固定的统一频率，只模拟电网的设备，排除发电设备的微分方程，同时将系统的不平衡功率分配给系统中的发电机组。该算法的优点是:计算量小，潮流计算可以扩大到每分钟计算。而缺点则是无法展示系统的动态过程和长过程，容易造成机组间摆动。其算法框图如图2所示。
图2 动态潮流算法框图
5.5.2 稳态、动态切换结合算法
这种方法是在电力系统正常运行时采用动态潮流计算，而系统在故障或受到大的冲击扰动情况下，则采用稳态、动态算法相结合的方法，在系统稳定后只保留网络代数方程，不考虑机组之间的摆动，继续进行过动态潮流计算。这种算法优点在于计算量小，缺点在于如果在第一次冲击扰动稳定以后再次发生扰动情况时，第二次所采用的发电机微分方程所取得的初始值不够精确，造成再次计算的精度差。
而DTS用于电网大事故处理时，由于继电保护、自动装置动作时间很长，或由于运行人员操作错误(如误合接地刀)或系统中偶然又发生故障，再度又第二次大干扰的可能性是存在的。稳态模型与暂态模型来回切换，程序复杂，精度较差。算法简单框图如图3所示。
图3 稳态、动态切换算法框图 5.5.3 全动态仿真算法
为了能够方便电网分析，通过对电力系统中电气设备元件在电力系统动态过程中地响应特性的分析，根据研究目的的不同我们人为地将电力系统划分为几个问题，针对以上的几种问题简化电力系统中相应的设备(元件特性等)。例如，潮流计算认为电网有功、无功符合平衡，系统无摆动。此时电网频率为50HZ，数学上虚拟一个参考节点即平衡节点既作为功角的基准平衡电网有功功率偏差[7]。
电力系统在故障情况下受到较大的扰动，一般在0-25秒是个机电的暂态过程，在这个时间内，可能发生机组之间的摆动，造成系统中频率不同，而正常运行是电网中各点的频率应该是一致的，造成频率不一致的原因主要是机组与系统的负荷不一致，频率失稳在系统可能影响较长时间，全过程动态仿真算法是将暂态过程和中长期过程相结合起来计算。该方法优点是，在故障的全过程中电力系统动作模拟相对逼真，缺点是计算量大，同时存在的计算数稳定能否稳定的问题[8]。全动态仿真算法简单框图如图4所示。
图2 全动态仿真算法框图 结语
调度员培训仿真系统通过对电力系统、控制中心的模拟，为调度员提供了一个与实际电力系统运行和调度完全相同的环境，用以培训调度员，使其能够更好地处理系统各种情况下的操作任务，而且可以提高调度员的反事故能力。同时由于调度员培训仿真系统的真实性，使反事故演习或培训过程更加科学有针对性，避免经验主义。
本文通过对调度员培训仿真系统的发展现状、系统原理、基本组成及其主要功能的介绍，进而梳理了系统的关键技术，使读者对调度员培训仿真系统有了一个深入的了解。参考文献：
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第二篇：电力系统仿真
1、潮流计算
电力系统的潮流计算，是指在给定电力系统网络拓扑结构，元件参数和发电负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角，待求的运行参量包括网络中各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
2、潮流计算的目的
电力系统潮流计算的最主要目的是为了让电力系统能够安全稳定运行的同时做到经济运行，为电力资源的调度，电网的规划，电力系统的可靠性分析提供支撑。
具体表现：（1）、在电网规划阶段，通过潮流计算，合理规划电源容量及接入点，合理规划网架，选择无功补偿方案，满足规划水平的大小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。（2）、在编年运行方式时，在预计负荷增长及新设备投入运行基础上，选择典型方式进行潮流计算，发现电网中的薄弱环节，供调度人员日常调度控制参考，并对规划、基建部门提出改进网架结构，加快基建进度的建议。（3）、正常检修及特殊运行方式下的潮流计算，用于日常运行方式的编制，指导发电厂开机方式，有功、无功调整方案及负荷调整方案，满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。（4）、预想事故、设备退出对静态完全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。
即电力系统在运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行方式，也需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统应用最广泛，最基本和最重要的一种电气运算，在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算，而在电力系统运行状态的实时监控中，采用在线潮流计算。
3、本次仿真的目的及任务
通过仿真，了解和熟悉电力系统潮流分析计算的软件的使用方法，结合理论知识，熟悉计算机解潮流分布时的方法，学会分析潮流计算的结果，对功率，电压等作出评价是否符合要求，初步能够运用计算机对一个小型电力系统网络供电的设计。
本次仿真中设计了一个三机五节点的小型交流电力系统网络，主要通过MATPOWER进行电力系统潮流的结算，得到每条支路上的功率流动情况，每个节点的损耗等，分析网络中的损耗情况，损耗过大的话改进算法重新进行潮流的计算，得到更加合理的潮流分布。
第三篇：水电厂仿真培训系统
FS系列华胜水电厂仿真培训系统
FS系列华胜水电站仿真系统
产品标准： DL/T 1024-2006 试验标准： DL/T 1040-2007《电网运行准则》 ◆概述
水电站仿真系统是电气值班员职业技能鉴定实操项目的规定软件，也是电气类专业课程和实训项目的重要教学软件。华胜FS系列水电站仿真软件符合 DL/T 1024-2006《水力发电厂仿真机技术规范》，完全可以仿真实现水电站值班员工作职责,即巡视和监视电站所有电气设备，电气设备的倒闸操作，电站各种事故、不正常工作状态的处理。
◆ 华胜FS水电站仿真系统内容
一、水轮机系统
1.最低水头和最高水头之间任一水头均能仿真；
2.引水系统：引水管道、闸门、液压启闭机控系统；
3.水轮机：混流式水轮机或其它类型水轮机；
4.调速系统：调速器机调控制系统、调速器电调控制系统、压油装置系统、分段关闭、漏油泵控制系统、过速限制器及接力器；
5.水导轴承冷却系统：轴承瓦温、、水压、油温、油位、冷却油盆中油混水监控部分；
6.顶盖排水系统: 顶盖排水控制系统；
二、发电机系统
1.制动系统：2号发电机制动混合制动、机械制动控制系统;4号发电机制动方式为混合制动、电制动、机械制动控制系统；
2.推力、上导轴承冷却系统：轴承瓦温、、水压、油温、油位、冷却油盆中油混水监控部分；
3.顶转子操作系统：手动操作顶转子操作系统；
三、励磁系统
发电机励磁系统励采用自并激励磁方式，包含励磁变、可控硅整流装置、自动励磁调节装置、发电机转子灭磁装置、起励设备等部分组成，四、主变压器
主变系统包括主变压器本体、主变压器冷却系统、主变冷却系统控制系统、主变中性点等设备。
五、开关站
开关站系统设备包括110KV开关站、220KV开关一次系统接线图，各线路开关、刀闸、母线及配电装置实际布局图，各线路开关和隔离刀闸、PT隔离开关控制箱。
六、量测系统
用于表计和保护的电流、电压量测回路，包括电压互感器、电流互感器；
七、同期系统
同期系统包括手动同期和自动准同期回路;
八、厂用电系统
厂用电变压器、厂用母线及其附属设备，厂用电开关控制盘及仪表、厂用变低压侧负荷开关，厂用电的备自投系统；
九、直流系统
直流系统包含：蓄电池、直流母线、直流联络屏、可控硅充电设备、直流负荷屏、直流屏上仪表、负荷开关；
十、继电保护、自动装置和中央信号系统
1.发电机、变压器、线路、开关、母线、切机、厂用电交流系统中的继电保护和自动装置，保护和自动装置的种类、型号、数量按原始资料中的保护配置，自动装置包括备用电源自动投入、自动重合闸、自动同期、自动启动／停机装置。
2.中央信号系统：包括所属光字、简报信息、报警等。
十一、机组辅助系统
1.风系统
风系统由高压风系统、低压风系统。风系统设备主要由高低压空气压缩机、高低压机控制柜，高压储气罐、工业用气储气罐，制动用气储气罐、制动风闸、调相补齐、空气围带布局图及控制系统。
2.技术供水系统
技术供水系统由取水口、各电动阀门，水过滤器，减压阀、各部冷却器，示流器、压力表计、电动阀控制柜，过滤器控制柜设备布局及控制系统。各部水压在监控棒图中按比例表示出来，水压过高、过低时棒图的颜色相应的发生变化，具备实时监视功能。
3.排水系统
排水系统概况：排水系统由渗漏水泵，检修水泵，渗漏集水井，检修集水井，排水阀门，厂区排水和机组顶盖排水泵设备布局及控制系统。
◆ 华胜FS变电站仿真系统的优势
☆ 历史悠久：20年电力系统仿真技术研究、开发。
☆ 经验丰富：已成功仿真300MW、600MW火电机组，500kV变电站综合自动化系统。正在开发1000MW超超临界火电机组和1000kV特高压变电站仿真软件。
☆ 技术先进：具有自主知识产权的电力系统仿真开发平台，维护方便、系统稳定、持续开发。
☆ 专业专职：专业的计算机仿真专家和电气工程专家，专职的仿真培训教师。
☆ 培训经验：已培训国内、国外（巴基斯坦、印尼等）发电厂、变电站技术人员和大专院校师生上万人。
☆ 权威鉴定：参与国家职业资格技能鉴定变电站值班员中级工、高级工、技师和高级技师试题库的编制和国家标准《变电站仿真机技术规范 DL/T 1024-2006》的起草工作。☆ 系列产品：500kV及以下电压综自站和普通站，包括：500kV变电站仿真系统（软件），220kV变电站仿真系统（软件），110kV变电站仿真系统（软件），35kV变电站仿真系统（软件），各类型水电站仿真系统。
◆ 华胜FS变电站仿真系统的特点和意义
☆ 对电脑配置要求低，软件容量小（约300MB），运行速度快；
☆ 设置几百种故障和不正常工作状态，涵盖电站值班员职业技能鉴定的考试范围； ☆ 全中文界面提示，易学易用；
☆ 基于典型的电站，可根据用户的要求适当修改仿真系统； ☆ 局域网连接，可集中或分散培训，一机在手，随时学习； ☆ 降低培训费用，一次性投入，反复培训，无需维护、管理人员； ☆ 实用性强，适合不同层次电运行人员的培训；
☆ 提高电气运行人员的技术水平和电站值班员职业技能鉴定考试能力，培养电站运行人员快速准确的判断和处理异常事故的能力，避免电站各种事故特别是人为原因误操作事故的发生。
◆ 产品别称
水电站仿真软件，水电站仿真培训软件，电力系统仿真软件，水电站仿真机，水电厂仿真软件，水电厂仿真培训软件
第四篇：电力系统建模仿真作业
风电并网后静态电压稳定性分析的建模与仿真
电力系统经常采用P-V曲线分析法来分析有关静态电压稳定性的问题,P代表穿越传输断面传送的功率或者一个区域的总负荷,V代表代表性节点或关键节点的电压。P-V曲线分析法即是建立一个区域负荷或者传输界面潮流和节点电压之间的关系曲线,从电力系统当前的稳定运行点开始,通过不断增加P,使用潮流计算,描出代表节点的电压变化曲线,用P-V曲线的拐点来表示区域负荷或者传输界面功率的增加导致整个系统临界电压崩溃的程度,即系统静态电压稳定极点。
在把P-V曲线法用于研究风电的接入对电压静态稳定性的影响时,P代表的是风电场输出的有功功率,V为机端电压、风电接入点电压（PCC电压）等其他需要监测的母线电压。
实际上，P-V曲线法是在静态情况下,研究风速变化导致的风电场输出有功功率的变化对电网电压的影响。用风电输出的有功功率引起的电压水平的变化及当前运行点到电压崩溃点的“距离”,反映风电接入的电网的电压稳定裕度。
在求取风电接入系统的P-V曲线时 ,除了系统平衡节点外,一般不考虑网内其他常规机组的有功功率的变化以及网内负荷的变化情况。
综上,电网基于静态电压稳定性的风电接纳能力,即是以电网的静态电压稳定性作为约束条件,在保证电网静态电压稳定的基础上尽可能多接入风电。通常系统静态电压越限临界点所接入的风电容量即为系统可接纳的最大风电并网容量。
1算例
本文通过IEEE14节点标准测试系统作为算例，风电场通过变压器和110 kV线路接入IEEEl4节点标准测试系统的14号节点，使用以上算法对基于静态电压稳定性下的一风电场的并网功率极限进行计算。
风电场110kv线路IEEE14节点系统图2.2 风电场接入IEEE14系统图
图中变压器标幺变比取1（在实际运行中，可以通过改变变压器的分接头来调控特定节点的电压），风电场接入系统的线路参数为12.6+j24.96Ω。本文基于双馈感应风机的风电场进行电压静态稳定约束下接纳能力计算。1.1基于双馈感应风机的风电场接纳能力计算 1.1.1Powerworld仿真软件简介
Powerworld是一个面向对象的电力系统大型可视化分析和计算程序,其拥有优异的交互性能以及友好的用户界面。PowerWorld软件集电力系统潮流计算、静态安全分析、灵敏度分析、经济调度EDC/AGC、短路电流计算、,最优潮流OPF、GIS功能、无功优化、用户定制模块、电压稳定分析PV/QV、ATC计算、等多种庞大复杂功能于一体,并使用数据挖掘技术来实现强大丰富的三维可视化显示技术。
1.1.2Powerworld仿真算例
按照前文所介绍的算例，仿真系统单线图如下图所示：
图1.1 Power World下的ieee14节点系统接线图
本文在原模型中另加入15号母线，并在15号母线上添加了一台双馈式感应风机来等值一个风电场。
本例中双馈异步电机风电机组采用恒功率因数控制方式,且功率因数cosφ = l，利用Powerworld中P-V曲线绘制功能，不断增加在15号母线处的双馈式感应电机的有功输出，绘制出风电接入处电压随风机并网功率变化的P-V曲线图。如下图所示：
图1.2 风电接入处P-V曲线图
大规模风电接入后,电力系统电压稳定性降低的原因是风机会消耗一定的无功功率。由上图可以看出，当风电输出有功功率功率较小时，风电接入地区的电压有所上升，这是因为风电的接入为接入地区的电网提供了一定的有功功率，减少了该地区从主网吸收的功率，使得传输线路及变压器上的无功损耗减小，降低了主网与风电接入点的电压差。
当风电场输出的有功功率进一步增加时，风电接入地区电压下降，这是因为当风电场输出较大时，风电场附近局部电网由受端系统转化为送端系统。当外送的有功出力继续增加时，线路及变压器上的无功消耗增大，需要从主网吸收大量的无功功率，无功功率的传输导致风电接入点的电压与主网的压差不断增大，导致接入点电压水平不断下降。当系统电压升高或降低超过电力系统的规程规定的标准时，就容易导致电压失稳。
此外，风电接入前的并网点电压水平以及风电场的功率因数也是影响电网接纳风电能力的重要因素。风电接入前,并网点的电压水平由整个系统决定，当并网点的电压水平很高时，如果风电的接入容量较小，则对并网点的电压的抬升效果可能会造成电压越上限。当风电场运行在不同的功率因数下，即风电机组吸收或发出无功功率会抬升或降低并网点及附近母线电压，可能会造成电压越限,使电网失去电压稳定性。由于常规电机具有一定的无功调节能力，可以在机组的无功极限内通过控制其无功输出以保证连接节点的电压维持稳定，所以当风电场出力较小时，与常规机组连接的母线电压变化不大。
但是在风电场出力持续增大的过程中，如果常规机组的无功调节能力达到了机组极限，即发出的无功功率超过极限值时，则随着风电场并网功率的持续增加，其输出无功不会再改变，以保证风电机组的稳定运行，因此，母线电压仍会下降。如下图所示：
图1.3 发电机母线的P-V曲线图
再绘制出其余节点的P-V曲线图，如图1-4和1-5所示：
图1.4 剩余母线P-V曲线图
图1.5 剩余母线P-V曲线图
绘制出所有母线的P-V曲线图后，分别观察其母线电压是否越限，得到节点电压越限时风电场输出功率的集合，取其最小值即为基于电力系统静态电压稳定性下的风电最大并网功率。
第五篇：电力系统仿真模型参数
实验一：中性点经消弧线圈接地系统A相接地故障实验
利用MATLAB搭建了小电流接地系统模型。线路采用分布参数模型，其正序参数为：
R00.23R10.17/km，L11.2mH/km，C19.697nF/km；零序参数：/Y/km，L05.48mH/km，C06nF/km；变压器连接方式为：，110KV/35KV；其中线路1所带负载为2MVA，线路3所带负载为5MVA。供电线路总长度为100km，若故障发生在线路的50km处，且在0.02s发生故障，0.04s恢复正常运行（在故障发生器中已设置），由于单相接地故障占到整个系统故障类型的80%以上，所以，仿真以A相接地故障为例进行。仿真模型中系统采样频率f1000KHZ，整个仿真时间为0.06s。
实验内容：分别做出当过渡电阻为5、50、500时，线路UA、UB、UC以及IA、IB、IC的波形，并分析与所学单相接地故障时的边界条件是否符合。
注意：
1.实验报告纸上的实验器材、实验步骤、结果分析等内容都要填写完整，除实验结果（波形）应另附外，其他都在实验报告纸上完成。
2.实验步骤描述模型的搭建过程，以及各个参数数值的大小和设置过
程。
3.4.结果分析要详细且有说服力。该模型时在MATLAB7.6（MATLABR2008a）中建立的模型，其它低版本的可能打不开，建议同学们采用高版本软件运行模型。
实验二：电力系统潮流分析
采用实验一的模型，进行实验二，做出：
阻抗依频特性波形； 发挥部分：采用分析FFT变换特性以及潮流分析部分。注意：实验报告要求和实验一一样，必须严格给出实际的仿真步骤以及实验结果分析。
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