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電力系統分析范文1
電力系統分析是高校電力類專業重要的專業基礎課，其中的調壓、潮流、短路計算等也是電力員工培訓的重要內容。在教學與培訓中，許多學員反映該課程系統性較強，有不少晦澀難懂的理論和大量繁瑣的計算。考慮到電力行業的特殊性，建立可視化的電力系統分析仿真軟件可以大大激發學員的學習興趣，提高培訓效果。
1本電力系統分析仿真軟件的特點
1.1電力系統仿真軟件的綜述
隨著我國經濟和人民生活水平的迅速提高，電力需求大幅提高。電力系統仿真已成為電力系統研究規劃和設計的重要手段，因此電力系統仿真軟件的功能特性對于提高研究、設計的效率和可信性有重要作用。由于電力系統在國民經濟中占有重要地位，一般都要用到多個數字仿真軟件進行計算結果比較，主要有以下幾種：（1）邦納維爾電力局開發的BPA程序和EMTP程序；（2）曼尼托巴高壓直流輸電研究中心開發的PSCAD/EMTDC程序；（3）德國西門子公司研制的電力系統仿真軟件NETOMAC；（4）中國電力科學研究院開發的電力系統分析綜合程序PSASP；（5）MathWorks公司開發的科學與工程計算軟件MATLAB[1-2]。
1.2仿真軟件的設計思路和算法
為了提高學生對電力系統分析理論和實踐應用的結合能力，加強就業的競爭力，并拓展電力企業服務和培訓的空間，我們針對教學和培訓開發了電力系統分析仿真軟件，主要包括電力網數學模型、潮流計算、調壓、短路電流計算等內容。本軟件利用MATLAB語言，核心算法是在單臺計算機的多個核上實現電網全局潮流聯合的分布式計算方法，其計算速度相對單機單核要快得多。①電網模型的建立通常給定的已知條件是：電力系統元件的型號、實驗數據、容量、長度等參量，計算電網元件參數，得出導納矩陣；②電力系統功率調節和電壓調整通常給定的已知條件是：參數調整滑塊的調節量、電力系統元件的型號、實驗數據、容量、長度等參量，系統中各電源和負荷節點的功率、平衡節點的電壓和相位角，待求的運行狀態參量為各節點的電壓以及流經各元件的功率等。③電力系統潮流計算：采用的是PQ分解法和前推回代法?？梢暬抡嬗嬎汶娏ο到y在某一穩態的正常運行方式下，電力網絡各節點的電壓和支路功率的分布情況，通常給定的運行條件有系統中各電源和負荷節點的功率、樞紐點電壓、平衡節點的電壓和相位角。待求的運行狀態參量包括各節點的電壓及其相位角以及流經各元件的功率、網絡的功率損耗等。④電力系統短路電流計算：自動生成正序、負序、零序網絡，計算故障電力系統的各種短路類型的短路電流。通常給定的已知條件是系統中各電源和負荷點設備的容量，待求的運行狀態參量包括各節點的電壓及其相位角以及流經各元件的功率、網絡的功率損耗等。軟件為學員提供了實驗和仿真的平臺，實現了全界面圖形化、設備與設備屬性資源管理化、操作與設計人性化和科學化。形象化顯示實時運行結果，便于學生觀察電力系統的各種正常狀態、不正常狀態；按電力系統的結構進行搭建電網模型；仿真軟件在運行時，可以自由任意改變設備的開關狀態，單擊滑塊可分級改變設備的各種參數；在一張仿真電力接線圖上可以設計、顯示、運行、保存、預覽多種電力系統運行狀態和故障狀態。
2電力系統分析仿真軟件在學歷教學中的應用
針對不同的教學對象，我們設置了便利的操作和電網綜合數據庫管理界面。比如對高校的學生我們設置了B類元件庫，學生可以根據書本提供的系統圖中的元件輸入各種電氣元件的參數，比如導線的阻抗、導納、基準電壓；變壓器的各側額定電壓、額定容量、短路損耗、短路電壓百分數、分接頭數等。電力系統分析仿真軟件就可以計算電力系統各元件的參數、構建電網模型的功能、分析電力系統電力傳輸功能、電力系統潮流計算功能、分析電力系統無功功率平衡和電壓調節功能、自動生成電力系統各序阻抗網絡、計算各種類型的電力系統短路電流，計算電力系統中各運行點的各序電壓。以教學中常用的電力系統調壓為例。有一簡單電力系統，參數如下：發電機出口電壓為10.5kV，高壓輸電線路的額定電壓為110kV，長度為80km，采用LGJ185型導線，變壓器的額定電壓為110/11kV，容量為15MVA，空載損耗為40.5kW，短路損耗為128kW，短路電壓百分數為10.5，空載電流百分數為3.5，原始負荷功率為Sb=28+j10MVA和Sc=20+j15MVA，現在負荷增加到Sb=32+j12MVA和Sc=24+j15MVA，問應如何調整用戶b、c點的電壓？利用本仿真軟件可以方便計算和分析出各種調壓措施對負荷點電壓的影響。首先學生根據題目的要求建立電力系統的拓撲圖如圖1所示，然后輸入各種元件的電氣參數（以輸電線為例如圖2所示），最后設計了共計6個滑塊?；瑝K是一種圖形單元（如圖3所示），可以放到圖紙上，并可以對圖紙上的某一個圖元的一種參數進行微調，它是一對一的調整，主要用于頻繁調整某固定參數使用，在屬性設置中對圖元名、屬性名、最大檔、最小檔、每檔值、大小尺寸進行設置。從而可以讓此滑塊知道要控制那一個圖元單元，從而在運行狀態下，可以微調此滑塊指定的圖形單元的參數。拓撲圖從左至右第一個滑塊代表了可調節發電機的端電壓（變化范圍為10.5~11kV）；第二和第四個滑塊代表了升、降壓變壓器的分接頭檔位：其中5檔變壓器分接頭值為+2*2.5%，4檔變壓器分接頭值為+1*2.5%，3檔為變壓器的主抽頭，2檔變壓器分接頭值為-1*2.5%，1檔變壓器分接頭值為-2*2.5%；第三個滑塊代表了可調節線路的阻抗（變化范圍為80~60km），第五、六個滑塊代表了可調節負荷的有功和無功；另外可通過無功補償裝置前的開關控制是否投入。仿真軟件可以直觀地把各種計算數據展示在程序界面上，把比較結果導出后可形成表1。從上述示例中可發現，利用電力系統分析仿真軟件在教學中可以避免大量繁瑣的計算，學生可以通過軟件計算出的結果更好地加深理論理解，豐富學生的專業技能，培養學生電力系統運行、調度的基本能力，提升學生的就業競爭力。
3電力系統分析仿真軟件在培訓中的應用
針對電力在職職工的技能培訓，本軟件用電網綜合數據庫來存取所有的相關信息，包括A類元件庫和圖形拓撲結構數據庫。拓撲中的頂點就是由母線來組成，拓撲的關系由電線、變壓器來組成；有了點與線那么一張網絡拓撲就形成了。所以形成的流算法所需要的矩陣也就可以組合而成了。畫圖的組成也是用電線來連接母線。電線的兩端、變壓器的兩端三端連著的是母線。那么輸電線、雙卷變壓器、三卷變壓器的端點處連接的都是母線［3］。按照各圖形類的繼承關系，又考慮到發電廠和母線潮流走向的區別，將數據表分為母線數據表、線路數據表和發電廠數據表，分別存儲母線信息，包括節點電壓、節點負荷等；線路信息，包括兩節點間線路的潮流、首末端節點名稱等；發電廠信息，包括所連節點名稱、發電功率等。學員不需要輸入各種線路、變壓器等電氣元件的參數，只需輸入設備的型號系統就自動生成其阻抗、導納、容量等電氣參數。電力系統分析仿真軟件具有電力系統潮流計算和短路電流計算功能。本軟件構建的某系統潮流如圖4所示，學員可以對各個開關進行變位，或者利用滑塊調節發電機、變壓器分接頭位置，從而觀察軟件可視化界面的潮流數據的變化，特別注意電氣參數有無越限，最后確定合理經濟的系統運行方式。本軟件的潮流計算可以計算多個平衡點的電網潮流計算。軟件在計算電力系統故障時能夠自動生成電力系統的正序、負序、零序網絡，可以仿真各種電力系統正常的運行狀態和各種電力系統故障狀態，為電力員工提供了培訓和研究的平臺。
4結束語
電力系統分析范文2
本課程的先修課程為《高等數學》、《電路》、《電機運行與維護》，后續課程包括《電氣設備運行及維護》、《繼電保護裝置運行》、《頂崗實習》等。
二、課程目標的設定
1.專業能力：能全面掌握電力系統的基本知識；能對電力系統有功及無功功率進行控制與分析；能對電力系統頻率和電壓進行控制和分析；能對電力系統各種故障運行狀態進行分析和計算；能對電力系統安全穩定性進行簡單分析和計算；能進行電力系統的規劃設計。2.方法能力:分析問題、解決問題的能力；動手操作、獨立工作能力；獲得與利用信息，探究式的學習能力；工程意識和靈活思維、創新能力。3.社會能力：團隊協作能力；交流溝通能力；組織能力；耐心細致的工作能力。
三、課程設計思路
電力系統運行與分析課程基于電網的實際生產過程，以工作過程為導向，歸納提煉典型工作任務，并將行動領域的典型工作任務教學化處理后，按照與實際崗位典型工作任務內容對應的各學習情境組織內容，并且根據任務的復雜程度，以先簡單后復雜的順序排列各學習情境；在各個學習情境中，又按照復雜程度和實際工作程序化各個工作任務。遵循學生職業能力培養的基本規律，以適度、夠用的原則，以現場工作任務及工作程序為依據整合、序化教學內容，設計項目教學，教、學、做結合，課堂、實訓、實習結合，理論與實踐結合。在教學項目實施中，由專業教師組成教學團隊，密切配合施教。采用任務驅動教學方法，以學生自主學習為主，教師講解為輔，激發學生學習興趣，培養學生自主學習和終身學習的能力。
四、教學方式的改進
《電力系統分析》課程屬于純理論性的課程，部分理論知識需要較強的想象能力，只能在頭腦中通過想象來給出大概的印象。且由于課堂理論教學模式較為單調，多半是老師講、學生聽的模式，降低了學生學習的積極性。1.借助于多媒體及仿真系統在教學過程中，可以采用一些方法來改進現有的困境。如，采用形式多樣，內容豐富的理論教學，比如影像、圖表，使學生在形象的方法下進行深入的學習。潮流計算是該課程的難點和重點，大部分學生在此部分易產生畏懼和懈怠情緒，教師可借助影像系統向學生展示一個實際電力網絡的潮流分布圖[1]，讓學生在腦海里建立一個感性的概念，而不僅僅是枯燥的公式和計算過程，或者利用電網運行仿真軟件進行實際電網的模擬演示，引起學生學習興趣，調動學習積極性。2.理論與實踐訓練相結合以任務驅動教學為主，將理論講授與實踐訓練有效融合，讓學生帶著任務去學習，通過實際訓練融會貫通所學理論知識，培養學生的專業能力，并在完成任務的過程中培養自主學習、獨立思考等方法能力以及團結協作、交流溝通等社會能力。本課程以培養學生的綜合職業能力為目標，模擬工作情境，使學生深臨其境，在完成工作過程中、在體驗過程中獲得工作過程知識。3.創新教學模式將“教、學、做”的教學模式貫穿始終，利用各種方法和手段使教、學、做合理銜接交融。以崗位技能培養為核心，同時注重學生學習能力、方法能力的培養。鼓勵學生通過獨立思考和分組合作，培養發現問題和解決問題的能力。
五、結論
電力系統分析是一門集理論與實踐為一體、知識面范圍大，是發電專業課程體系中的重中之重的基本課程?！半娏ο到y分析”的教學方式可采用增強理論的形象性、增強互動式教學、增強企業培養的方式。為構建一個高效的教學體系，一方面必須優化理論課程內容，另一方面必須重視實踐環節設計，進行綜合性實驗，切實提高學生的實踐能力[2]。
作者:辛華 李依凡 王麗 單位:西安電力高等?？茖W校
參考文獻：
電力系統分析范文3
關鍵詞：仿真技術電力系統
自20世紀80年代末至今，我國的仿真技術獲得了極大的發展。在電力系統中，應用較多的培訓仿真系統有電廠仿真、電網運行工況仿真和變電所仿真。一般說來，凡是需要有一個或一組熟練人員進行操作、控制、管理與決策的實際系統，都需要對這些人員進行培訓、教育與培養。早期的培訓大都是經過理論講解和現場實習，通過實際操作經驗的積累來完成的，這種培訓方式因是在實際運行的系統上進行操作，不僅培訓成本高、培訓時間長，而且有些故障只能在實際發生時才能得到實際操作的機會，致使一部分知識只有感性認識，得不到實際操作的鍛煉。隨著系統規模的加大、復雜程度的提高，特別是造價日益昂貴，訓練時因操作不當引起的破壞而帶來的損失大大增加，因此，提高系統運行安全性、可靠性事關重大。為解決這些問題，出現了培訓仿真系統，模擬實際系統的工作狀況和運行環境，以避免運用實際系統時可能帶來的危險性及高昂的代價。
變電所培訓仿真系統集仿真技術、圖形圖象技術、數據庫等技術于一體，依據變電所電力設備實物、一次設備和二次設備接線圖進行設計，如主控室、控制屏、保護屏及設備連接狀況，可在模擬設備和二次接線圖上進行相應操作，采用鼠標點擊的操作方式，簡單、直觀、易學(見圖1)。這種方式使變電運行人員的培訓手段大大更新，提高了培訓效率，縮短了培訓周期。也進一步提高了運行人員的正確判斷和處理事故的能力，防止事故擴大化和縮短事故處理時間，從而確保電網安全、可靠、經濟運行。
圖1
1變電所仿真的現狀
目前，我國農網中(110kV、35kV)變電所培訓仿真系統主要有孤立變電所型變電培訓仿真系統和考慮簡單電網的變電培訓仿真系統。前一種類型的變電培訓仿真系統配置簡單，造價相對較低；后一種不僅仿真了變電所的運行狀況，而且考慮到電網和變電所之間的相互影響，該類型的變電培訓仿真系統在功能上比孤立變電所型的仿真系統要強。此外，還有將無人值班變電所仿真、集控中心仿真、變電所運行管理系統結合于一體的110kV/35kV集控站培訓仿真系統?？紤]到仿真原理的相同性和孤立變電所型變電培訓仿真系統較為簡單，能夠在單機上獨立運行的特點，以下只對該系統進行簡要介紹。
2硬件配置的基本要求
微機一臺：主頻PENTIUM200；32M內存；3.2G硬盤；16倍光驅；顯示卡、聲卡、音箱等。
3軟件配置的基本要求
(1)中文視窗Windows95以上版本；
(2)多媒體仿真培訓軟件。
4主要功能
(1)正常操作訓練：斷路器操作、隔離開關操作、壓板操作、保護投停、電壓互感器的切換，電容器的投停等；
(2)故障演習訓練：
斷路器故障：拒動、誤動、偷跳；
隔離開關故障：帶負荷拉合隔離開關、帶電合接地隔離開關；
變壓器故障：包括相間短路、接地短路、匝間短路、變壓器過負荷、變壓器油溫過高；
母線故障：母線短路、母線接地；
線路故障：近區短路、接地、斷線等；
此外，還有電容器故障、繼電保護故障以及其它故障等。
培訓者可對設定操作任務或故障，依據系統標準操作票進行操作，系統也可在出現故障時，給予提示并指出錯誤要點。
(3)操作票生成與培訓系統：可對線路、主變壓器、母線、電容器等設備開操作票；可對學員的操作以操作票的形式記錄；可對學員的操作票和標準操作票進行比較；
(4)理論知識的培訓：可提供設備的圖片和產品介紹；可進行二次回路圖紙講解：包括中央信號回路、電力變壓器保護、電容器組保護、輸電線路保護、低周減載裝置等；還可進行運行規程問答、典型故障處理、經驗介紹以及提供考試題庫。
(5)系統維護功能：系統可根據110kV變電所的主接線方式(如：單母線接線方式、內橋接線方式、單元接線方式)和正常運行方式的差異及實際變電所的工作情況進行選擇和修改，可對考試題目進行增加或修改，還可對二次接線圖上的線路名稱和隔離開關、斷路器號進行更改，使其更加接近變電所的實際運行情況。
操作實例：
倒閘操作是變電所正常運行和檢修中都涉及的操作，具有重要的作用，其操作過程如下：
①運行仿真軟件，進行操作人員登陸。
②進行功能選擇，進入倒閘操作模塊，進行題目分類選擇。如選擇"10kV倒閘操作題目"后，屏幕上會出現一系列10kV倒閘操作題目的分項內容，用鼠標按鈕進行選擇，選擇"紡織線002斷路器停電，紡織線線路檢修"(見圖2)。選擇題目后，可進行標準操作票預覽，以便操作人員了解操作步驟后進行正確操作?？蓡螕粢c按鈕，查看提示注意事項。操作練習既可在線路圖上進行，也可在模擬圖上進行。
圖2
③依次拉開紡織線002斷路器，拉開002-3隔離開關，拉開002-1隔離開關，在002-3隔離開關線路側掛接地線(見圖3)。遇到困難時，可查閱標準操作票和操作要點提示。操作完畢后，調出操作記錄與標準操作票進行比較，如果在操作過程中發生誤操作，系統會出現報警。
圖3
④選擇操作題目后，也可進入考試狀態。在此狀態下，系統不提供標準操作票和操作要點提示，考試時間到，系統不再進行操作記錄。
5結束語
目前，110/35kV變電培訓仿真系統在一些變電所已經得到應用，并取得實效。歸納起來，變電培訓仿真系統具有如下的特點：
(1)計算機仿真程度高。仿真畫面完全按照變電所的電力設備實物進行繪制，形象逼真。操作人員在模擬圖或二次接線圖上用鼠標點擊元器件，即可激發元器件動作，元器件動作后仿真變電所同實際變電所情況一致。
(2)培訓功能完善。不但可對變電所的正常和異常事故進行仿真，而且可提供完善的二次圖講解。對變電所的繼電保護裝置從動作原理到動作過程進行分步講解，突出顯示動作斷路器和響應元器件，動畫模仿電流軌跡。
(3)可擴充性強。仿真系統還應提供維護功能，用戶可在使用過程中，按照各自變電所的實際情況進行適當的修改，使其更接近實際運行中的變電所。
電力系統分析范文4
關鍵詞：電力系統分析；電力系統軟件；MATLAB
作者簡介：王世山（1967-），男，陜西綏德人，南京航空航天大學自動化學院，副教授。（江蘇 南京 210016）
基金項目：本文系南京航空航天大學教改項目、本科教學專業認證建設項目的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0076-02
“電力系統分析”是以電氣工程一級學科為專業的本科及碩士生重要的專業課程，[1]本課程的基本內容包括電力系統穩態和暫態兩大部分，均涉及到系統及相關電力設備的認識和實驗問題。顯然，以教學為主的大學無法完全滿足電力系統所需的相關實驗。因此，“仿真”（Simulation）就成為該類課程教學活動中最重要的手段之一。
考慮到電氣工程一級學科下五個二級學科，各高校的側重點略有不同。因此，作為本科及碩士生還是以理解電力系統的基本結構組成、基本運作模式為目標，同時輔以合適的“工程”觀念，以此為“教學理念”，則“仿真”擬推薦專業化軟件，避免學生陷入計算機語言的困惑中。目前，筆者查閱相關文獻及與相關高校調研交流發現，鮮有教師提出以“軟件”導行的教學理念。
鑒于以上原因，本文提出以“專業軟件”為導行的電力系統課程教學過程，圍繞軟件學習相關的理論知識，為理解電力系統概念和專業知識打下了良好的基礎。
一、電力系統軟件簡介
1.MATLAB――“一個真正的工程類語言”
MATLAB（Matrix Laboratory）矩陣實驗室，是一種用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，在美國被稱為“A Real Technology Language”，是一種“真正的工程類語言”。[2]然而由于各種原因，目前中國大學對于該語言的研究并不理想。如何將這門工程計算機與所設置的專業課程結合在一起，是一個需要深入研究的問題。
據筆者長期教學實踐發現，將軟件與專業問題相結合，形成一些相關的“項目設計”（Projects Design），則可以起到一舉兩得的效果。
MATLAB軟件分為通用模塊與專業化Toolbox。雖然有些Toolbox也確實可以解決一些專業化問題，但距真正的專業化解決尚有一定的距離。因此，筆者推薦盡可能使用MATLAB的通用模塊。通用模塊的功能類似于MathCAD一樣的操作模式，主要以*.M文件的方式體現。
*.M文件其實就是一個函數或一段程序，是一種“解釋性”源代碼，這些源代碼的撰寫可以用MATLAB本身附帶的編輯器，也可以采用其他文本編輯器。當*.M文件保存后，直接運行文件名即可。由此可見，教學中利用*.M文件完成教學任務，不僅可以讓學生學習相關專業知識，在一定程度上也提高了學生計算機程序的編寫能力。
2.Power World Simulator――電力世界仿真器
Power World Simulator（PWS）是一個電力系統仿真軟件包（見圖1），[3，4]其構筑在對用戶良好交互性的基礎上。其核心是一個功能強大的潮流計算軟件，可以有效求解多達32500個節點的系統。這使得電力世界仿真器作為一個獨立的潮流分析軟件包十分有用。與其他同類商業應用軟件不同，PWS允許用戶通過可縮放的彩色動畫單線圖來模擬一個系統。在PWS中，輸電線路的通斷、變壓器或發電機的增加以及聯絡線功率的交換，一切僅需點擊鼠標即可完成。此外，圖形和動畫演示的廣泛使用增加了用戶對系統特性、存在問題和限制條件的理解。
PWS提供了極為方便的模擬電力系統時間特性的工具。同樣，它可以圖形化地顯示負荷、發電量和聯絡功率隨時間的變化，以及因此產生的系統運行條件的變化，這項功能在解決電網擴建引起的網絡結構變化之類的問題時十分有用。
除了上述特點，PWS以其一體化的經濟調度、聯絡功率交易經濟性分析、功率傳輸分配因子（PTDF）計算和突發事故的強大分析能力而驕傲，所有這一切都可以通過一個易用的界面來實現。
二、專業化軟件在教學過程中的實施
只要學生運行出最終解的結果，得出誤差曲線（見圖2），再輔以一定的討論，則可認為該問題結束。
需要注意的是，以程序為學習目標時，必須輔以一定的考核手段，即逐一檢查學生的運行結果，避免學生抄寫應付過關。多年來，學生的反饋表明，以該種方式“逼迫”學生熟悉和掌握MATLAB軟件，給學生留下了極深刻的印象，也為本科畢業設計打下了良好的基礎。
（2）示例2：PWS完成潮流計算。以圖3中簡單電力系統為例，計算各母線電壓、支路功率，則首先要確定系統的節點類型――平衡節點、PV節點、PQ節點；此后，按系統要求逐次搭建合適的系統圖。
當正確設置圖3各類節點類型、邊界條件后，則可以直接運行，在Run mode下查看各Bus和支路的相關信息。本軟件不僅可以計算電流系統的最終結果，也可以查看中間過程，比如可以設置基準值，誤差相量的查看，甚至New-Raphson法的Jacobi矩陣在Case information中都可以獲悉。因此，當采用MATLAB基本熟悉了潮流算法后，對于大量電力系統分析的問題均可以采用該軟件來實現。
2.依托專業化軟件的課程綜合設計
課程綜合設計（Projects design）是鞏固專業化基礎知識的綜合手段。南航電氣作為具備電氣工程一級學科博士點的專業，一直以來具有“電機與電器”、“電力電子與電力傳動”的綜合設計，但是一直沒有“電力系統自動化”的課程綜合設計。本課程教學后，依托如前所述兩個軟件和開設的“電氣工程及其自動化綜合設計”，適時參考國外精品課程“Power System Analysis”，[5]也開展了相關的課程設計。比如，教學中可以對電力系統提出一定的指標，通過PWS軟件的反復人工修正，提出和優化如圖4所示的電力系統，并對該系統進行深入分析。
3.軟件使用的考核
在教學活動中，考核是最重要的指標之一，也是重要的手段。筆者認為要加強平時控制，“迫使”每名學生在個人計算機上安裝相關軟件，并且課后必須進行練習。待熟練使用軟件后，利用少量課堂時間、課間時間或者師生共同課后時間讓全部學生進行演示，互動討論，這樣對學生也是一個警示。結果表明，通過該方式能夠讓所有的學生都掌握相關的電力系統基礎知識和軟件，對教學具有很大的促進作用，但這樣也增大了授課教師的工作量。
三、結論
本文以“電力系統分析”為對象，基于MATLAB和Power World Simulator專業化軟件展開教學活動，獲得了如下教學體會，對工科課程均有一定的借鑒作用。一是以專業化軟件使用為核心的教學理念，在工科課程中具有普遍的意義，這樣也不失掉對基礎理論知識的掌握。二是對于“電力系統分析”專業課，需要選擇合適的專業化軟件開展教學活動，難易程度要適合本科教學。經過幾年教學摸索，選擇了MATLAB和Power World Simulator作為教學軟件。實踐表明，上述兩款軟件特別適合教學活動。
參考文獻：
[1]王俊，紀建偉，孫國凱，等.電力系統分析課程的教學改革[J].高等農業教育，2011，12（12）：56-58.
[2]徐敏，彭瑜.MATLAB在《電力系統分析》教學中的應用[J].電力系統及其自動化學報，2010，22（3）：152-155.
[3]李靜.Power World Simulator仿真軟件在電力系統中的應用[J].煤炭技術，2012，31（6）：66-68.
電力系統分析范文5
關鍵詞：電力;系統;基本;概念
Abstract: Power is the basis and key industries of national economy, plays an irreplaceable role in production and daily life. Power system construction is often an important part of the national economic development planning in countries and regions. This paper mainly describes related knowledge of connection mode, system voltage level of power system and power line structure.
Key words: electric power; system; basic concept;
中圖分類號: TM711
引言
電力是國家的經濟命脈，電力系統安全是社會公共安全的核心內容。由于我國電網結構薄弱，電力系統時刻存在著突發事件的考驗。電力系統分析電力系統的基本學科。100多年來，電力系統得到很大發展。電力系統的發展，推動了電力系統分析學科的發展。長期以來人們對電力系統分析的大量科研課題開展研究，發表了大量論文，促進了電力系統分析與電力系統理論與技術的發展。隨著科研工作的不斷深入，人們對電力系統分析基本概念的認識也逐漸加深。
1.電力系統（electrical power system）電力系統是電力工業的基本形態。它是發、送、變、配、用電各個環節電氣設備連成的整體。電力系統中輸送和分配電能部分叫做電力網，它包括升、降壓變壓器和各種電壓的輸電線路。由此可見，電力系統時動力系統的一部分，電力網又是電力系統的一部分?，F代交流電力系統都是三相的，介通常為了簡單、清晰地表示電力系統，都是將其接線圖畫成單線圖。一個完整的電力系統由各種不同類型的發電廠、變電所、輸電線路及電力用戶組成。如圖為電力系統示意圖：
圖1 電力系統示意圖
2.電力系統的電壓等級2.1額定電壓等級的確定
電壓等級的選擇
對應于一定的輸送功率和輸送距離應有一最合理的線路電壓，電壓等級的系列化。電氣設備都是按照指定的電壓和頻率來進行設計制造的，這個指定的電壓和頻率，稱為電氣設備的額定電壓和額定頻率。當電氣設備在此電壓和頻率下運行時，將具有最好的技術性能和經濟效果。
2.2不同電壓等級的適用范圍 2.2.1額定電壓等級的確定 ，如表1：
表1額定電壓等級說明：用電設備的容許電壓偏移一般為±5%；沿線路的電壓損耗一般為10%；在額定負荷下，變壓器內部的電壓損耗約為5%；線路的額定電壓UN：線路首、末兩端的平均電壓；取用電設備的額定電壓為線路額定電壓，使所有設備能在接近它們的額定電壓下運行；取發電機的額定電壓為線路額定電壓的105%
2.2.2變壓器的電壓等級
變壓器分升壓變和降壓變考慮。一次側接電源，取一次側額定電壓等于用電設備額定電壓；二次側接負荷，取二次側額定電壓等于線路額定電壓。2.2.2.1升壓變壓器
一次側（低壓側）接電源，相當于用電設備，一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓UN；直接和發電機相聯的變壓器一次側額定電壓等于發電機的額定電壓即105％UN；
二次側（高壓側）接線路始端，向負荷供電，相當于發電機，應比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內耗5%，所以二次側額定電壓等于用電設備的額定電壓110%。
2.2.2.2降壓變壓器
一次側（高壓側）接線路末端，相當于用電設備，一次側額定電壓等于用電設備的額定電壓；二次側（低壓側）向負荷供電，相當于發電機，應比線路的額定電壓高5%，加上變壓器內耗5%，所以二次側額定電壓等于用電設備的額定電壓110%。
3.電力系統的接線方式
電力系統的接線方式包括發電廠的主接線、變電所的主接線和電力網的接線。
3.1無備用和有備用接線
電力網的基本接線方式分為無備用和有備用兩，如圖2。
圖2電力系統的接線分類圖
3.1.1無備用結線
任何一個變電站（用戶）都只能從一條線路取得電能的電力網絡。有單回路放射式、干線式、鏈式。無備用結線的優點是結線簡單、投資少、運行維護方便；缺點是供電可靠性較低，當干線式、鏈式線路長時，末端電壓可能偏低。
3.1.2有備用結線
任何一個變電站（用戶）可以從兩條及兩條以上的線路取得電能的電力網絡。有: 雙回路放射式、干線式、鏈式，環形供電網絡，和兩端供電網絡。
雙回路放射式、干線式、鏈式的優點是結線簡單，運行方便，供電可靠性和電壓,質量高。缺點是設備投資大。 環形供電網的優點是供電可靠性高，投資少。缺點是運行調度復雜；開環運行時，某些線路可能過負荷、某些負荷點電壓質量不能滿足要求。如圖3：
圖3 環形供電網示意圖
兩端供電網的優點是供電可靠性高，投資少。缺點是運行調度復雜。如圖3：
圖3 兩端供電網示意圖
3.1.3比較
比較結果如表2所示。
表2 有備用和無備用接線方式比較
3.2按負荷取得電能的方向分類
3.2.1開式網和閉式網
在電力系統潮流計算時，常將電力網絡分為開式網和閉式網。
3.2.2開式網絡
凡變電站（用戶）只能從一個方向取得電能的網絡，叫做開式網絡。有單、雙回路放射式、干線式和鏈式。無備用接線的網絡中，每一個負荷都只能靠一條線路取得電能，統稱為開式網絡。
3.2.3閉式網絡
凡變電站（用戶）可以從兩個或兩個以上的方向取得電能的網絡，叫做閉式網絡。有環形網絡、兩端供電網絡。
3.3對電力網絡接線方式的選擇
要考慮以下幾個方面：必須保證用戶供電的可靠性；必須能靈活的適應各種可能的運行方式；應力求節約設備材料，減少投資與運行費用；應保證在各種運行方式下運行人員能安全的操作。4.電力線路的結構
4.1架空線路的結構 架空線路由導線、避雷線（又稱架空地線）、桿塔、絕緣子和金具等元件組成。如圖4：
圖4 架空線路示意圖
4.1.1導線
電力系統分析范文6
【關鍵詞】電力系統 低頻振蕩 機理 影響因素 控制方法
隨著我國國民經濟的快速發展，電力系統規模日益增大，電網互聯程度越來越高，提高了發電、輸電的經濟性，同時也引發了電力系統穩定性下降，出現低頻振蕩的情況越來越多，低頻振蕩能夠引發重大停電事故，必須引起重視。因此，厘清電力系統低頻振蕩產生的機理和影響因素，同時針對不同的低頻振蕩模式，制定相應的抑制策略具有重要的意義。
1 電力系統低頻振蕩機理
電力系統在正常運行時功率穩定，不會產生低頻振蕩，當系統出現擾動時，其頻率會出現小范圍的波動，這種波動稱為低頻振蕩。低頻振蕩根據作用范圍和頻率大小差別可以分為局部振蕩和區域振蕩。其中，局部振蕩一般發生在一定范圍內一臺電機或幾臺電機之間，振蕩頻率相對較高，通常在0.7～2.5之間。區域振蕩指的是不同區域機組間發生振蕩，范圍較大頻率相對較低，在0.1～0.7之間。了解低頻振蕩的分類，可以更方便的引起低頻振蕩的原因，為了更好抑制低頻振蕩，還需要了解其產生的機理，低頻振蕩機理有以下幾種。
1.1 負阻尼機理
由于勵磁系統追求快速性、電網負荷加重及系統的連通性，使得系統阻尼下降，電力系統對一定頻率的振蕩表現出負阻尼特性，導致振蕩短時間無法消除，該機理易理解，通常用來解釋線性模型結合較好的系統的振蕩，不適用于大擾動導致的振蕩。
1.2 共振機理
當電力系統原動機功率遭受的周期性振蕩與系統固有的低頻振蕩接近或者相等時，容易誘發共振，這種共振具有起振快、消失快、振蕩頻率與擾動頻率一致的特點，影響共振的因素有阻尼轉機系數、同步力矩系數、擾動幅度等。
1.3 發電機電磁慣性導致的低頻振蕩
電感性的勵磁繞組在勵磁電壓的作用下能夠產生一個相位滯后的勵磁電流強迫分量，在該分量的控制下會導致低頻振蕩的發生。
1.4 分叉和混沌理論
分叉理論揭示了電力系統低頻振蕩的非線性特征，使用高階多項式從空間上系統的穩定性?；煦缋碚摽紤]非周期性、無規則性的低頻振蕩參數間的相互作用。
2 影響電力系統低頻振蕩的原因分析
電力系統低頻振蕩可以從三個方面進行分析，首先是根據線性系統分析，由于調節措施的影響，使得系統產生了負阻尼，導致系統擾動后產生振蕩，且振蕩幅度不衰減。其次是從輸入信號或擾動信號方面分析，當系統固有頻率與輸入信號或擾動信號間具有某種特定關系時，系統會產生共振或諧振，振蕩幅度較大，頻率低。最后，由于系統的非線性影響，參數或者擾動發生變化時，系統穩定結構也會發生變化，導致低頻振蕩發生。在上述3種低頻振蕩機理中，共振機理受到系統擾動源頻率的影響，而負阻尼機理、發電機電磁慣性、分叉和混沌機理等受到系統的結構和參數影響，不同模式的低頻振蕩可能會單獨或者同時發生時，需要綜合分析，快速找出發生低頻振蕩的主導模式。
力系統低頻振蕩的影響因素歸根結底在于系統本身和干擾源，系統原因主要表現在系統結構、運行模式、系統參數、系統負荷等。電力系統的發電機臺數與系統結構影響低頻振蕩的頻率，通過弱連接傳輸互聯的電網間容易出現低頻振蕩；由于勵磁系統追求快速性，致使勵磁系統時間常數減小，使得系統阻尼下降，系統發生低頻振蕩的概率大增；當電力系統受到擾動時，恒電流和恒阻抗負荷的模型更加容易發生低頻振蕩；當電力系統負載較重時，抗干擾能力變弱，更容易發生低頻振蕩。此外，熱力系統和軸系機械系統會影響電力系統工作的穩定性，導致低頻振蕩發生的概率上升。
3 電力系統低頻振蕩的控制方法
電力系統低頻振蕩產生的本質是系統的控制措施帶來的負阻尼，因此對電力系統低頻振蕩的控制策略主要基于負阻尼機理，控制的思路主要有兩種，一種是調整控制措施減小系統負阻尼，另一種方法是附加控制提供額外的阻尼，前一種調整方法在一定程度上能夠提高系統工作的穩定性，但是會帶來其它問題，所以一般不適用調整控制措施，使用附加控制的方法提供額外的系統阻尼，抑制系統低頻振蕩。
電力系統分為發電、輸電和用電這三部分，具體采取控制措施時，用電這部分用戶比較分散，難以管理和控制，因此措施措施主要針對發電和輸電部分。發電部分主要是使用電力系統穩定器、非線性勵磁控制器等穩定控制設備對勵磁系統進行控制；輸電部分主要是在線路上使用FACTS裝置、HVDC等電力設備快速的控制性能提供附加控制。FACTS裝置使采用電子設備和控制器來提高電力系統的功率輸送和穩定性，對輸電系統調節方便靈活，并且安裝方便，但使用成本較高，裝備適應性不夠強，易受到輸入信號和安裝地點的影響。電力系統穩定器在發電系統中應用較多，其結構性簡單，適應性強，但只對特定振蕩頻率抑制效果好，不能有效抑制其它頻率振蕩。以上這些附加抑制裝置在復雜的電力系統中安裝地點和參數協調直接關系影響抑制效果，在實際操作時要認真分析，從系統中提取有用信息，確保達到最佳抑制效果。低頻振蕩最為一個系統問題，在采取控制措施時，還需要綜合考慮發電、輸電和用電三部分，針對不同的振蕩模式，制定相應的控制方法，只有這樣才能產生好的抑制效果。
參考文獻
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作者簡介
楊，男，大學本科學歷。研究方向為電力電氣。
