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基于PowerWorld simulator的配电网抗灾变性可视化模型作者：吴伟丽李小明来源：《现代电子技术》2011年第22期摘要：针对建设坚强电网和保障电网安全运行的实际问题，对电力系统进行配电网抗灾变性评价，为能够直观地反映出故障情况下的系统运行情况和故障恢复策略的效果，采用美国伊利诺伊（Illinois）大学开发的PowerWorld可视化软件建立配电网抗灾变性评价模型。
结果表明，仿真结果可以很直观形象地反映出系统正常运行和故障情况下的运行状态，同时也可对恢复策略做一直观展示。
关键词：可视化；电力系统；抗灾变性评价; PowerWorld中图分类号：文献标识码：A文章编号：of Electric Distribution Networks(1. College of Electronics and Information Engineering, Yili Normal University, Yili 835000, China;2. Yili Branch, Xinjiang Telecommunication Company Limited, Yili 835000, China)Abstract：accident ability of electric distribution networks is conducted for building a strong power grid and ensure the safety running of the power grid. The visual software PowerWorld Simulator developed by University of Illinois is adopted to build a visual model forof recovery strategy under the real accident condition. The simulation results show that the model can intuitively reflect the status of system regular operation and fault situation, and intuitively show the result of recovery strategy.Keywords：收稿日期：基金项目：伊犁师范学院院级项目（）0引言全球范围内频发恶劣的大面积停电事故引起电力工作者的广泛关注，自2003年美加大电网停电事故以来，不少电力工作者致力于研究通过规划未来电网和对现有电网的改造来降低大停电的概率，国外相当一部分电力研究人员对配电网的安全提出了新的要求与看法。
基于Power World Simulator的汉中电网建模与仿真田银刚【摘要】：了解可视化电力系统设计的基本思想及发展情况，介绍了Power world Simulator的基本功能和使用方法，以汉中电网的简化模型为例,搭建可视化电网模型，实现单机版的可视化电力系统设计；根据汉中电网的模型完成了系统参数的设置，并进行系统潮流计算的可视化分析，对电网的各种故障进行系统潮流的可视化的运行分析。
通过汉中电网实例的分析及运行，验证了该软件的合理性与有效性。
【关键字】：Power world Simulator、建模，仿真，潮流计算、汉中电网、可视化、短路故障[abstracts]: Power world Simulator 13 version of the basic functions to simplify the model grid Han zhong framework through Power world Simulator 13, visualization grid model, to achieve a single version of the visual design of the power system, according to the grid Han zhong model completion of the set of system parameters for the calculation of flow visualization, and the failure to carry out a variety of Power Flow visualization analysis of the operation.[Key word ]: Power world Simulator, a computer calculation of the trend, Han zhong grid, visualization, short-circuit fault目录1 Power world simulator的软件介绍 (2)1.1电力系统可视化技术 (2)1.2Power World软件介绍 (3)1.3 电力系统建模 (4)1.3.1电力系统单线图 (4)1.3.2仿真环境和参数设置 (7)1.4软件主要功能模块 (8)1.4.1潮流计算(PowerFlow) (8)1.4.2故障分析(Fault Analysis) (9)1.4.3电压稳定性分析(V oltage Stability) (10)1.4.4最优潮流(OPF/SCOPF) (10)1.4.5事故分析(Contingency Analysis) (11)1.4.6线性分析(Linear Analysis) (11)1.4.7可用传输容量分析(A TC) (12)2。
Powerworld Simulator使用教程本教程介绍如何用Powerworld Simulator建立一个新模型、如何在Simulator中激活一个已存在的模型以及如何使用powerworld中的最优潮流（OPF）求解。
主要内容翻译自Powerworld 11.0的使用手册。
一、使用方法概述PowerWorld 模拟器与用户的交流大多借助鼠标来完成,其界面遵循使用鼠标的惯例。
一般来说,用鼠标左键可直接修改、控制系统中的设备,右键可用来查看某一设备的详细信息或可选项的列表视图。
另外还规定了鼠标的一些特殊用法。
PowerWorld 模拟器的常用模式有两种：编辑模式和运行模式。
编辑模式用来创建新模型或修改已存在的模型；而运行模式则用来模拟演示所创立的系统。
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，但每种模式中菜单的命令是不同的。
PowerWorld 模拟器的诸多功能可通过使用工具栏来完成。
工具栏中还包括不少控制栏,它们均可通过鼠标来激活。
工具栏共有8个，如下图所示，自左到右，自上到下依次为:z文件栏：通过本栏可进行存盘、打印、读取等操作。
本栏也提供了联机帮助和模型查错工具。
PowerWorld 模拟器允许用户用几种不同的格式存储系统模型。
选择主菜单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。
模拟器能以多种二进制格式(默认值) 、多种PTI 版本所用的原始数据类型、IEEE 通用格式等来存储模型。
z程序栏：在本栏可切换程序的编辑或运行模式,来控制潮流计算的各种信息。
本栏包括以下选项:9编辑模式(Edit Mode)：编辑模式用于创建新的模型和修改已存在的模型。
通过点击程序栏的“编辑模式”钮( EDIT MODE)可切换到本模式。
在本模式下可进行以下操作:创建一个新模型；在已有的模型中增加元件；修改单线图中实物的外观；查看并修改没有用图表显示的模型，等；9运行模式(Run Mode)：本栏提供了运行模式下的一些基本操作钮,可以控制模拟的开始、继续、暂停,以及显示曲线图、切换单线图等。
可视化软件包Power W orld Simulator 在电力系统教学中的应用张仰飞Ξ 李先允 郝思鹏(南京工程学院电力工程系,江苏南京 210013)摘 要:本文介绍了一种先进的电力系统仿真软件Pow er W orld Simu lator ,其以潮流分析为核心,采用动画式多色彩的单线图等可视化技术,模拟电力系统在给定时间段内的运行状况,从而直观、生动地阐述了电力系统运行的基本概念,是辅助教学的有力工具。
关键词:电力系统;P ower W orld S imulator ;可视化软件 电力系统运行概念较为抽象,对于学生理解存在较大的难度,随着多媒体教学在高校的普遍应用,通过形象的图形直观反应电力系统,可以加深学生对电力系统运行的理解。
目前利用可视化的仿真软件作为辅助教学工具,加深学生对电力系统概念的理解受到广泛重视。
作为辅助教学工具,对软件要求主要是能够直观地模拟电力系统的基本元件、连接状态和运行状态,并且有良好的图形界面和交互性。
使得电力系统的分析结果能够浅显、直观地反映在图形里。
Pow erW orld S imulator 就是这样一款软件。
1.Po wer W orld Simu lator 简介P ow er W orld S imulat or [1]是美国伊利诺斯(Illin ois)大学开发的电力系统可视化仿真软件包,采用动画式多色彩的单线图等可视化技术,模拟电力系统的各种运行状况,从而直观、生动地阐述了电力系统运行的基本概念。
其设计的出发点就是给初学者提供简单、实用的软件,帮助学生理解电力系统运行的基本概念。
其设计特点是用户界面友好和良好的交互性。
交互能力和图形化方法使它在胜任严谨的工程分析的同时,还可以用来向学生阐明电力系统的运行原理。
P ow er W orld S imulat or 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100000个节点的系统。
PowerWorld Simulator软件学习心得这学期的电力系统分析课上，老师着重介绍了PWS软件并要求我们主动地去了解和学习这门仿真软件。
PWS是一个电力系统仿真软件包，其设计界面友好，并且有高度的交互性，使用方便。
该仿真软件能够进行专业的工程分析，而且由于其可交互性和可绘图性，它也可以用于向非专业用户解释电力系统的运行操作。
该仿真软件是一个集成的产品，其核心是一个全面、强大的潮流计算程序，能够有效地计算高达100000个节点的电力网络。
因此当它作为一个独立的潮流分析软件包时，性能非常实用，而且可以让用户通过生动详细的全景图来观察电力系统。
此外，系统模型可以通过实用仿真软件的图形编辑工具很容易地进行修改，用户只需轻轻点击几下鼠标就可以在检修期间切换线路、增加新的线路或发电机、确定新的交易容量。
PWS广泛使用图形和动画功能，大大增强了用户对系统特性、问题和约束的理解，以便于用户对系统进行维护。
我使用的是PowerWorld Simulator8.0,它提供较多的案例分析，便于初学者的学习和理解。
该软件有两种模式：编辑模式和运行模式，如图1所示：图1 两种模式在编辑模式下可以进行的操作：创建新实例、创建新的单线图、修改对象外观、修改实例、对现有的实例添加子系统或元器件。
在运行模式下可以进行的操作：演示单步潮流计算、允许用户可视化查看实例、故障分析、传输分布因子计算、可用传输容量（ATC）的研究、最优潮流或安全约束最优潮流分析、生成PV和QV曲线。
日志信息显示潮流计算的细节，纪录计算的迭代过程，也纪录仿真软件在进行各种操作时的信息。
如图2所示：图2 日志信息下面是我自己搭建的仿真模型如图3所示：图3 仿真模型图4所示的是平衡节点的参数信息：图4 平衡节点对话框图5所示是传输线的参数信息：图5 传输线对话框图6所示的是节点导纳矩阵：图6 节点导纳矩阵图7所示的是雅可比矩阵：图7 雅可比矩阵图8所示的是故障分析：图8 故障分析PWS软件中还可以查看Polar NR Power Flow、Gauss-Seidel Power Flow等。
电力系统可视化计算分析软件PowerWorld Simulator及其应用第九章电力系统可视化计算分析软件PowerWorld/Simulator及其应用 9.1 PowerWorld/Simulator概述科学计算可视化是20世纪80年代后期随着计算机技术的迅速发展而出现的一门新兴技术。
20世纪90年代中期，全球可视化技术的专家，美国伊利诺大学香宾分校的Thomas Overbye教授率领其研究组开展了电力系统可视化的系列研究，在其推出的电压等高线显示技术的基础上，对节点数据(如节点电压、电价等)、线路数据(如线路传输容量、线路负载等)的显示进行了可视化显示研究。
PowerWorld Simulator 1.0版本于1993年正式发布。
近年来，PowerWorld公司对PowerWorld Simulator不断更新，改进其版本，其V. 13版已经问世。
PowerWorld Simulator 强大的电力系统分析能力及其可视化环境得到越来越多的大学、工业界的重视、认可，它被广泛地应用在电力企业培训、高等教育教学和工业仿真中。
PowerWorld Simulator是一个电力系统仿真软件包，其设计界面友好，并有高度的交互性。
该仿真软件能够进行专业的工程分析。
而且由于其可交互性和可绘图性，它也可以用于向非专业用户解释电力系统的运行操作。
PowerWorld Simulator是一个集成的产品，其核心是一个全面、强大的潮流计算程序。
它能够有效地计算高达10,0000个节点的电力网络，因此当它作为一个独立的潮流分析软件包时，非常实用。
与其它商业潮流计算软件包不同，该软件可以让用户通过生动详细的全景图来观察电力系统。
此外，系统模型可以通过使用仿真软件的图形编辑工具很容易地进行修改，用户只需轻轻点击几下鼠标就可以在检修期间切换线路、增加新的线路或发电机、确定新的交易容量。
仿真器广泛地使用了图形和动画功能，大大地增强了用户对系统特性、问题和约束的理解，以便于用户对系统进行维护。
Powerworld Simulator使用教程本教程介绍如何用Powerworld Simulator建立一个新模型、如何在Simulator中激活一个已存在的模型以及如何使用powerworld中的最优潮流（OPF）求解。
主要内容翻译自Powerworld 11.0的使用手册。
一、使用方法概述PowerWorld 模拟器与用户的交流大多借助鼠标来完成,其界面遵循使用鼠标的惯例。
一般来说,用鼠标左键可直接修改、控制系统中的设备,右键可用来查看某一设备的详细信息或可选项的列表视图。
另外还规定了鼠标的一些特殊用法。
PowerWorld 模拟器的常用模式有两种：编辑模式和运行模式。
编辑模式用来创建新模型或修改已存在的模型；而运行模式则用来模拟演示所创立的系统。
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，但每种模式中菜单的命令是不同的。
PowerWorld 模拟器的诸多功能可通过使用工具栏来完成。
工具栏中还包括不少控制栏,它们均可通过鼠标来激活。
工具栏共有8个，如下图所示，自左到右，自上到下依次为:z文件栏：通过本栏可进行存盘、打印、读取等操作。
本栏也提供了联机帮助和模型查错工具。
PowerWorld 模拟器允许用户用几种不同的格式存储系统模型。
选择主菜单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。
模拟器能以多种二进制格式(默认值) 、多种PTI 版本所用的原始数据类型、IEEE 通用格式等来存储模型。
z程序栏：在本栏可切换程序的编辑或运行模式,来控制潮流计算的各种信息。
本栏包括以下选项:9编辑模式(Edit Mode)：编辑模式用于创建新的模型和修改已存在的模型。
通过点击程序栏的“编辑模式”钮( EDIT MODE)可切换到本模式。
在本模式下可进行以下操作:创建一个新模型；在已有的模型中增加元件；修改单线图中实物的外观；查看并修改没有用图表显示的模型，等；9运行模式(Run Mode)：本栏提供了运行模式下的一些基本操作钮,可以控制模拟的开始、继续、暂停,以及显示曲线图、切换单线图等。
在本模式下可进行动画定时模拟,可实现单步潮流计算以及电力系统的时域仿真。
在程序选项板上点击“运行模式”按钮进入运行模式。
主要功能包括:可通过单线图来查看模型的图形；模型信息(Case Information) 显示,通过表格显示图来查看整个电力系统的情况；通过对话框改变仿真选项以及潮流计算；换算在任意节点上的负荷、并联支路和发电量；电压曲线图；功率转移分布因子( PTDF) 的计算；根据进行纯潮流研究还是时域经济性分析进行用户自定制，等；9单步求解(仅在运行模式下)：潮流方程进行单步求解是相对于定时仿真而言的。
该按钮允许用户模拟一个独立的系统潮流。
9日志(Log)：该钮可开关日志窗口。
该窗口可显示潮流计算过程的进度,并在研究非收敛模型时提供帮助；9放弃(Abort)：终止正在进行的潮流计算。
若程序正执行一个定时的仿真,按放弃(ABORT) 键可中止执行程序。
z图像放大栏：为显示复杂的电力系统图，PowerWorld 模拟器可放大和移动单线图。
可在本栏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图。
z选项/ 信息栏：通过本栏,可迅速查阅PowerWorld 模拟器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、创建快速潮流表、显示某一节点的具体信息,或切换到别的单线图上。
z展放栏：本栏提供了另一种移动/ 缩放控制方式。
可用4 个箭头来调整图的显示范围。
另外2 个按钮可用来缩放图像。
z格式栏(仅在编辑模式下使用)：通过本栏,可改变字体、颜色、线型，图形放大比例及其层次等。
也可设定不同绘图参数的缺省值，并在必要时重设这些值。
本栏中的按钮集中了主菜单中“格式(FORMAT) ”项的大部分内容。
z编辑栏(仅在编辑模式下使用)：本栏包括一些模型编辑工具。
可剪切或复制单线图上的单个设备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圈对一组元件进行相同的操作。
z插入栏(仅在编辑模式下使用)：用本栏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他设备无关。
本栏中的按钮集中了主菜单中“插入( INSERT) ”项的大部分内容。
二、创建一个新模型本教程描述如何利用PowerWorld Simulator来创建一个简单的电力系统模型。
本教程是针对10.0版本而言的。
如果你的版本是较早的，请通过联系PowerWorld 公司，以获取升级的信息，或者访问网站http：//。
双击PowerWorld Simulator图标，即启动Simulator。
Simulator可用于建立新模型，修改已有模型，并且进行电力系统仿真。
在下面的例子中，我们将从头开始创建一个新模型。
要根据已知的潮流创建一个模型，请查阅根据已知的潮流文件创建新模型（Creating a Case from an Existing Power Flow File）。
步骤一 创建新文件要创建一个新模型，从主菜单中选择File>New Case，或点击工具栏中新建图标。
窗口屏幕的背景将变为白色，这是PowerWorld默认的建立模型时的背景色。
在电力系统分析中采用单线的接线图，用单线来表示由三相元件构成的实际的三相电力系统。
步骤二 添加母线母线是电力系统模型中最重要的组成部分。
在电力系统中，母线用来代表连接有多个设备的系统节点。
用Simulator建立电力系统模型时，你应该在接线图上画出母线，将发电机和负荷等设备连接到母线上，并用线路和变压器将不同的母线连接起来.添加母线的操作如下:1、从主菜单中选择Insert>Bus，或点击工具栏中的母线图标。
这为Simulator添加一条新母线做好了准备。
2、用鼠标左击接线图中你想要放置新母线的位置，将弹出母线选项对话框（Bus Option Dialog）（如图A.1所示）。
该框可用于定义母线的名称、方向、大小、宽度、地区、区域和额定电压，以及连接于母线的负荷和并联补偿器。
3：母线编号自动编为1。
Simulator要求每条母线有一个唯一的编号。
为了方便，这里取其预设值。
早期的Powerworld版本母线名称限制为不超过八个字符，现在这种限制已不存在。
出于习惯，许多使用者仍沿用这个限制，这也是为了方便将模型转换为其他格式文件（如.opc或.raw）。
本例中输入“One”。
4、下一步，检查系统平衡母线(System Slack Bus)选项，它位于Bus Information选项的Bus V oltage项下（见图2）。
平衡母线是用于保证电力系统供需平衡的假想设备。
换句话说，平衡母线平衡了由系统损耗引起的电能差值。
5点击Bus Option Dialog上的OK键，结束母线定义并关闭对话框。
在对话框关闭后，新的母线显示在你选定的位置上。
图A.1图A.2步骤三 添加发电机下面我们将一台发电机连接到母线上。
发电机的添加方式与母线的添加方式相似。
1、从主菜单中选择Insert>Gnerator，或点击工具栏中的发电机图标。
2、左击接线图中需要连接发电机的母线（本例中，点击平衡母线，即母线One），发电机选项对话框（Gnerator Option Dialog）将自动打开（见图A.3）。
该框可用于确定新发电机的机组特性、显示尺寸、方向、输出功率及其上下限、无功上下限、电压设定值和成本曲线。
3、发电机添加后都必须定义一个输出功率值。
确保有功功率（MW）和电压(V oltage)控制的选项都已选。
在功率输出（MW Output)框中输入‘413’。
注意：连于系统平衡母线的发电机的输出功率可任意设定，因为该发电机的实际输出功率取决于系统的负荷和损耗。
4、点击显示信息（Display Information）按钮。
方向（Orientation）选项是用于定义发电机接于母线的方向的。
锁定（Anchored）单选框被选中后，当母线移动时，发电机也随之移动。
5、在发电机选项（Gneration Option Dialog）中点击OK，接受其余选项的默认值。
在对话框关闭后，新发电机将会出现在接线图中选定的母线上。
接线图将与图A.4相似。
图A.3图A.4步骤四 保存模型要将我们前面做的工作保存起来，从主菜单中选择File>Save Case，或点击保存图标。
在模型被保存之前，Simulator将检查模型以确保它不含任何错误。
检查的结果将显示在消息日志（Message Log）中。
消息日志通常显示在窗口的右下方。
如果该日志没有显示出来，点击程序工具栏中的图标。
由于我们尚未为这个模型命名，保存（Save As）对话框将出现。
输入一个文件名并点击OK。
缺省情况下，模型的保存格式为二进制PowerWorld Binary format（.pwb）。
以后再次保存这个模型时，你就不必再重新输入该文件名了。
Simulator还需要你命名绘制的接线图。
接线图文件的默认扩展名为*.pwd，表明它是PowerWorld 显示文件。
将其命名为与模型相同的名字。
注意，因为模型和接线图保存在不同的文件中，多个接线图可以对应于同一个模型，而一个接线图也可以被不同的模型共用。
步骤五 添加另一条带负荷的母线添加第二条母线的操作为：1、从主菜单中选择Insert>Bus，或点击工具栏中的母线图标。
2、在接线图中第一条母线的右侧某处点击一下，出现图A.5。
在图A.5的母线选项对话框（Bus Options Dialog）中，保持母线编号为默认值2，并在母线名称（Bus Name）框中键入‘Two’。
3、我们将在母线上添加一个200MW，100Mvar的负荷。
点击连接设备（Attached Devices）键。
在负荷信息汇总（Load Summery Information）标题下的基本有功功率（Base MW）框中输入200，在基本无功功率（Base Mvar）框中输入100。
4、点击OK键，接受其它的默认值。
关闭母线选项对话框，添加上母线。
此时，接线图上的母线2并不显示负荷，虽然系统模型文件中已经有负荷了【要确认此事，你可以右击母线2，在弹出菜单中选择母线信息对话框（Bus Information Dialog），再次检查负荷信息汇总（Load Summery Information）框】。
