pw操作说明书

一、PowerWorld Simulator 教学版概述

PowerWorld Simulator是一个电力系统分析计算的软件包。其核心是一个全面、强大的潮流计算程序。该仿真软件能够进行专业的工程分析，包括潮流计算、短路分析、事故分析、经济调度和稳定计算等功能。由于该软件界面友好，并有高度的交互性，因此在国外被大量的应用于工程实际计算中。而国内也开展了部分应用Simulator进行实际工程计算的试点。同时该软件可视性强、使用简单的特点也非常适合用于电力系统分析的教学。因此，美国PowerWorld公司特意开发了可供免费下载的Simulator教学试用版本，该版本可用于规模小于等于50节点的系统，在教学版本中的基本计算功能与正式版本类似。

二、PowerWorld Simulator 界面说明

本程序的软件界面主要分为工具栏和作图区域两部分。 作图区域中可进行模型建立及计算结果的显示。

而在工具栏中，可以看到该软件的软件状态主要分为编辑模式和运行模式。

编辑模式用于建模和修改模型，运行模式则供已建的模型上开展不同的电力系统分析。在使用该软件的任何时候都可以点击工具栏上的编辑模式按钮和运行模式按钮进行两种模式之间的切换。

从横向上看，工具栏主要分为实例信息、绘图、单线图、工具、选项、高级功能和窗口等7个标签页。

 实例信息：主要用于引导和查看用户模型的所有信息。该标签页中的功能在

编辑模式和运行模式中均会用到。

 绘图：主要用于绘制单线图或编辑已有的单线图，通过添加、移动、格式化、

或调整已有单线图对象。该标签页中的功能仅用于编辑模式。

 单线图：主要在用户创建单线图后使用。该功能区提供定制用户单线图外观

风格。

 选项：该功能区的所有按钮从其它功能区都可访问到，这个功能区把所有的

选项都放在一个地方。

 工具：这个功能区可访问到PowerWorld Simulator基础包所有分析工具。

 高级功能：提供了访问包括OPF、SCOPF、ATC和PVQV附加工具的功能。

三、PowerWorld Simulator 的使用

本说明书拟通过对一个简单的电力系统的建模和分析来对PowerWorld Simulator软件的使用进行介绍。

假设某地电网由2个110kV变电站、1个水电站、1个火电站及1个220kV变电站组成。该电网中主要的设备参数已标于图1中。

火电站1×MW220kV变电站B1×120MVA0/25水电站1×24MWLGkm-24LGJJ-240/3LG0kmJ-185/5km110kV变电站ALGJ-240/30km110kV变电站C

图1 某地区电网示意图

1、数据准备

根据图1，对建模所需用到的母线、线路、发电机、变压器、负荷等主要设备的参数进行准备。（其中表1-表6中以粗斜体标记的为需在软件中输入的参数）。

a） 母线

表1 母线参数

变电站 水电站 母线编号 母线名 电压等级 1 水电站 115 A B C 2 3 4 5 6 7 A B-115 B-220 B-10.5 B-中性点 C 115 115 230 10.5 230 115 b）线路

表2 线路参数

水电站-A A-B B-C A-C

型号 LGJ-185 LGJ-240 LGJ-240 LGJ-240 R X B X0 极限值 （MVA） 0.00 0.0250 0.0300 0.0300 0.015 0.073 0.088 0.088 0.00184 0.0094 0.01128 0.01128 0.0448 0.220 0.2 0.2 86 102 102 102 c） 变压器

表3 变压器参数

绕组 容量 短路电压（%） 最大空载损耗 标幺电抗 标幺电阻 连接组别 d）负荷

高 120 20.7 中 120 7.68 58.5 低 60 30.3 0.1805 -0.008 0.144 0.00020 0.00020 0.00041 Ynyn Ynyn Ynd11 表4 负荷参数

节点名称 有功 A B-10.5 C 无功 视在功率 26.33 10.53 52.65 25 10 50 8.25 3.3 16.5 e） 发电机

表5 发电机参数

装名称 机 P Q P-max P-min Q-max Q-min AGC打开 AVR打开 X1 X2 YES 水电站 24 16 5 24 0 -100 100 NO 0.45 0.25 YES 火电站 90 - - 90 0 -100 100 YES 0.87 0.16 f） 并联电容器

表6 并联电容器参数

变电站 C C

2、新建实例

组别 基准无功 1 8 2 8 双击“pwrworld.exe”程序，打开Simulator软件。在打开的界面中，单击左上方的蓝色圆形图标，程序将展开如图的下拉菜单，点选第一行“新建实例”。程序将自动打开一个空白的作图区域，供建模使用。

3、模型建立 a） 插入母线

 从菜单中的绘图功能标签中选择“网络>节点”，在单线图中适当的

位置点击鼠标左键。这将激活一条母线的“节点选项”对话框。  将表1中的数据填入对话框。以母线4为例，在对话框中填入节点

编号、节点名称、基准电压，其中节点编号是一条母线区别于另一条母线的唯一标志。

 在进行仿真计算时，一个连通的电网中需且仅需指定一个平衡节点，

以对整个电网的有功和无功进行平衡。在本例中，由于火电厂直接连接的母线4选择为平衡节点最为合适。因此，在母线4的对话框中，需勾选“系统平衡节点”一项，而其他的母线设置中无需勾选。

 单击“确定”来关闭对话框，由此完成一条母线的插入。其他母线

可用同样的方法进行插入及设置。

b）插入线路

 从菜单中的绘图功能标签中选择“网络>线路”，然后将鼠标放到线

路的起始母线的位置，并单击鼠标左键。通过移动鼠标并用鼠标左键点击给线路添加拐点。最后，将鼠标放到线路的终止母线的位置，并用鼠标左键双击。这将激活“线路/变压器选项”对话框。  将表2中的数据填入对话框。以B变电站和C变电站之间线路为例，

首末端节点编号已自动设置为线路的起点和终点。当这两母线之间只有一条线路时，线路的回路号应为“1”。对于相同两条母线之间的多条线路，必须给每条线路指定唯一的回路号。在对话框中同时输入线路电阻、电抗、总电纳值（是B而不是B/2）的标么值，及额定视在功率极限。

 点选“短路参数”标签，进行线路短路参数的设置。在工程计算中，

一般仅需对该标签中的X0值进行设置，其他值保持默认参数。

 单击“确定”来关闭对话框，由此完成一条线路的插入。其他线路

可用同样的方法进行插入及设置。

c） 插入变压器

 由于Simulator软件没有三绕组变压器模型，因此对本例中的三绕

组变压器，分别以三个双绕组变压器代表高中低三个绕组。以高压

侧绕组为例，从菜单中的绘图功能标签中选择“网络>变压器”，然后将鼠标放到高压侧绕组的高压侧母线的位置，并单击鼠标左键。然后，将鼠标放到中性点母线的位置，并用鼠标左键双击。这将激活“线路/变压器选项”对话框。

 将表3中的数据填入对话框中的“参数”标签。首末端节点编号已

自动设置为变压器的高压侧母线和中性点母线的节点编号。同时输入电阻、电抗的标么值，及额定视在功率极限。

 点选“变压器控制”标签，该标签中的参数可保持默认值。值得注

意的是，在建模时，标幺变比一般取默认值1。若在潮流计算过程中，系统的电压值不满足要求时，再通过调节高中压绕组的标幺变比对电压进行调节，而一般三绕组变压器的低压侧的变比不可调，因此低压侧的变比一般维持为1。

 点选“短路参数”标签，进行变压器短路参数的设置。在该页中，

零序阻抗可保持和正序阻抗一致，同时需对变压器的联结组别形式进行选择。其他值保持默认参数。

 单击“确定”来关闭对话框，由此完成一台变压器\\绕组的插入。其

他变压器\\绕组可用同样的方法进行插入及设置。

d）插入负荷

 从菜单中的绘图功能标签中选择“网络>负荷”，将鼠标放在负荷所

在母线的位置上点击鼠标左键。这将激活一个负荷的“负荷选项”对话框。

 将表4中的参数填入对话框。以变电站C中的负荷为例。节点编号

已自动设置为负荷所在母线的节点编号。ID字段缺省为1，若一条母线上挂有若干个负荷，则这些负荷的ID值需相互区分。将负荷的有功和无功值填入恒定功率中的有功和无功项中。

 单击“确定”来关闭对话框，由此完成一个负荷的插入。其他负荷

可用同样的方法进行插入及设置。

e） 插入发电机

 从菜单中的绘图功能标签中选择“网络>发电机”，将鼠标放在发电

机所在母线的位置上点击鼠标左键。这将激活一个“发电机选项”对话框。

 将表5中的参数填入对话框。节点编号已自动设置为发电机所在母

线的节点编号。ID字段缺省为1，若一条母线上挂有若干个发电机，则这些发电机的ID值需相互区分。

 在功率和电压控制设置页中，对于一般的发电机（以本例中的水电

站为例）在计算中仿真为PV节点，即有功恒定，无功可调的发电机模型。因此最小有功设置为0，最大有功设置为水电站的装机容量，有功出力可选填为最小有功和最大有功中的任一合理值；最小无功和最大无功使用缺省值，无功出力项可不填，同时勾选“启用AVR”。  对于挂在系统平衡节点上的发电机（在本例中为火电发电机），在

计算中在计算中仿真为平衡节点，即有功和无功的出力根据系统的运行情况可调。在设置中，最小有功设置为0，最大有功设置为较大的一数值，最小无功和最大无功使用缺省值，有功出力和无功出力项可不填，同时勾选“启用AGC”和“启用AVR”两项。

 点选“短路参数”标签，进行发电机短路参数的设置。在该页中，

将表5中的序参数填入，其他值保持默认参数。

 单击“确定”来关闭对话框，由此完成一个发电机的插入。其他发

电机可用同样的方法进行插入及设置。

f） 插入并联电容器

 从菜单中的绘图功能标签中选择“网络>并联补偿器”，将鼠标放在

并联电容器所在母线的位置上点击鼠标左键。这将激活一个并联电容器的“并联电容器选项”对话框。

 将表6中的参数填入对话框。以变电站C中的电容器为例。节点编

号已自动设置为电容器所在母线的节点编号。ID字段缺省为1，若一条母线上挂有若干个电容器，则这些电容器的ID值需相互区分。将负荷的基准无功值填入。

 单击“确定”来关闭对话框，由此完成一个电容器的插入。其他电

容器可用同样的方法进行插入及设置。

完成以上步骤，即可在PowerWorld中建立起该地区电网的单线图。

4、保存实例和单线图

建模完毕后，单击工具栏上的“保存实例”按钮，对所做的修改进行保存。

5、潮流计算

在已建模完成的实例的基础上，即可进行潮流计算分析。具体操作为：单击“运行模式”来切换状态。在运行模式下，选择“工具”标签页下的按钮。以此对该实例用牛拉法进行潮流计算。

（运行）

计算结果会显示于图形中，而且线路中的箭头会根据潮流流动的方向进行流动，线路上的饼图则表示了该线路的负载率。

Simulator软件还支持在潮流计算完成的状态下，对设备的运行状态进行调整，并及时显示调整后的计算结果。常用的调整包括：

 断开\\合上线路。操作方法为，对要断开的线路单击右键，在弹出的

菜单中选择“断开线路”或“闭合线路”。选择完毕，程序即自动

显示线路状态改变后的潮流结果。由图可见，线路的开合，主要影响系统中其他线路的负载率。

断开线路的操作 线路断开后的潮流图  负荷、发电机调节，主要为调节负荷或发电机的有功。以负荷调节

为例，首先，在要调节的负荷的有功字段上单击右键，选择“负荷字段信息对话框”选项。

在弹出的对话框中设置“单位调节量”。一般微调时，单位调节量可设为5，若要进行较大的调整时可将其设为10或20。

设置完成后，选择确定。即可看到单线图中，该负荷的有功字段上新增

了一组上下箭头。此时，点击向上的箭头一次，则该负荷的有功值增加

5MW，同时程序自动计算调整后的结果。

下图为该负荷有功增加了20MW后的结果，可以看出负荷或发电机有功大小的变化，将引起线路\\变压器负载率、母线电压、发电机出力的变化。

 并联电容器调节，主要为调节并联电容器的无功。由于在实际变电

站中，电容器一般为整组投退，因此，需减少无功补偿量时，即点击电容器元件上的红色方块，将其点击成绿色空心方块即可完成一组电容器的退出操作。反之即为投入操作。

下图为将两组电容器均退出运行后的计算结果。可见，无功补偿的投退主要影响系统的电压水平。

6、短路计算

在已建模完成的实例的基础上，即可进行短路计算分析。具体操作为：单击“运行模式”来切换状态。在运行模式下，选择“工具”标签页下的

（短路分析）按钮，以此打开短路计算的界面。如图所示，界面中上方红色的方框内框选的是数据输入区，下方红色方框内是操作区，其他区域为计算结果显示区。

数据输入区

结果显示区

操作区

以B-C线路中点发生单相接地短路为例，在短路界面的数据输入区内先进行短路设置：短路位置中选择“线路短路”、短路类型选择“单相接地”，然后通过近端、远端节点及回路数选取故障线路，在位置中设置为50%。显示的数据类型选择“安培”。

然后在操作区域中点击“计算”。即可查看短路点的短路电流幅值，及各个元件的相电压和相电流情况。

点击“计算”后，可以看到短路计算页面中新增了一个标签页“节点导纳矩阵”，该标签页即提供了整个电网的节点导纳矩阵，可通过在该页表格处的任一位置单击右键，选择“复制/粘贴/发送->全部发送到Excel”将节点导纳矩阵导出成Excel表格。导出后，可利用基于VBA的短路电流程序查询短路发生后任一时刻的短路电流值，具体查询的方法见本说明书的附录。

附录 基于VBA短路电流查询使用说明书

1、引言

在进行短路电流的计算时，短路电流周期分量初值的计算比较容易，由于暂态过程中短路电流周期分量随着时间不断变化，要求任意时刻短路电流的周期分量就变得十分复杂了，在使用计算中一般是运用查曲线的办法来解决的。

运算曲线法计算短路电流周期分量的有效值十分方便，且对短路点的总电流和短路点邻近支路的电流分布计算，计算曲线具有足够的准确度。所以该方法在教学和工程计算中得到广泛的应用。本程序的设计思路就在于能够提供便利、快速、准确的查询方法。 2、VBA

通过软件编程能够实现短路电流自动查询，不同的语言都能达到编程的目的。本书采用VBA来实现编程。Visual Basic for Applications (VBA) 是一种Visual Basic的一种宏语言，主要能用来扩展Windows的应用程序功能，特别是Microsoft Office软件。它与传统的宏语言不同，传统的宏语言不具有高级语言的特征，没有面向对象的程序设计概念和方法。而VBA 提供了面向对象的程序设计方法，提供了相当完整的程序设计语言。 3、运行环境

VBA代码和Excel文件是保存在一起的，可以通过点击“工具—宏—Visual Basic编辑器”打开VBA的IDE环境，进行程序

设计和代码编写。要让VBA编写的程序能够正确的运行，必须要将“安全等级”设置为“中”。可以通过点击“工具-宏-安全性-安全级-中”，设置完成后在每次启动VBA程序的时候选择“启用宏”就能进入短路电流查询界面。

4、使用步骤

基于VBA的短路电流自动查询程序的操作流程包括：

（1） 输入导纳矩阵：基于VBA的短路电流自动查询程序的数据

来源来自于PW提供的导纳矩阵，PW提供的导纳矩阵以excel的格式存储，将保存的数据直接粘贴到“输入导纳矩阵”工

作表里面。

在将表格粘贴到导纳矩阵的工作表里面要注意每一个节点要和PW建模的节点一一对应。

（2） 输入电源参数：在“输入电源参数”工作表里面将与PW建模的

各电源点相对应的电源电抗（标幺值）、电源容量、电源类型都要正确输入。在输入电源类型的时候“1”表示汽轮机，“0”表示水轮机。

（3）查找表：将所有的参数都输入完后，回到“查找表”的工作表里，在查找表里面的“输入故障点”处将故障点输入，最后点击“输入完毕”完成了查找曲线的所有数据输入。依次点“计算电抗—查找曲线”在“查找表”的工作表里的左半部分能够看到各电源点的计算电抗值，中间部分是显示的是各时刻短路电流的标幺值。

如需要进行有效值的计算，可以在“查找表”的“输入参数”栏

里将“额定电压”“基准容量”输入再点击“有效值计算”，最终在查找表的最右边显示的就是各时刻短路电流的有名值。

完成短路电流查询后，可以点击“清除结果”重新输入需要的时刻进行下一段的查询。 5、范例

为了更好的理解和使用运算曲线自动查询短路电流的软件，以《电力系统基础》（中国水利水电出版社，陈光会主编）例6-2为例。导纳矩阵获取依赖于PW软件，PW里面完成书本图6-30建模，设置短路点如图附录-1所示，注意每一个节点的一一对应关系。

图 附录-1系统接线图

从PW里面以EXCEL的格式把导纳矩阵存储出来。

图 附录-2 EXCEL表格中的导纳矩阵

把导纳矩阵用直接粘贴的方式粘贴到短路电流自动查找中的“输入导纳矩阵”工作表里。

在“输入电源”工作表里面将对应要输入的参数输入，如图1-3所示。

图 附录-3 例题相对应的电源参数

在“查找表”的工作表里输入故障点，本例题的故障点对应PW里建模所对应的第6点，如图1-4所示，输入完故障点后点击输入完毕，完成短路电流查询的数据输入。

图 附录-4 故障点输入

依次点击“计算电抗”-“查找曲线”可以在表格中看到算出的计算电抗和短路电流的标幺值，想得到短路电流的有名值就将“额定电压”“基准容量”输入，输入完毕后点“有效值计算”就可以得到短路电流的有名值。

图 附录-5 短路电流查询数据表