西華煤礦供電系統(tǒng)可視化潮流仿真

摘要

針對煤礦供電系統(tǒng)要求安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的實際問題，本設計利用美國伊利諾伊大學開發(fā)的電力系統(tǒng)仿真軟件包PowerWorld對電力系統(tǒng)進行可視化潮流分析仿真設計。PowerWorld具有良好的用戶界面和交互性，仿真結果可以很直觀、形象的反映情況，使電網(wǎng)達到更安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行的目的，也讓運行調(diào)度人員對煤礦供電網(wǎng)運行狀況有更清晰明確的認識。
本設計還研究了潮流計算的基本數(shù)學模型和相關解法，分析比較各個數(shù)學模型的特點，并在此基礎上對牛頓－拉夫遜算法作出改進，使其適合煤礦供電系統(tǒng)的潮流分析。
通過仿真模型的建立，分析供電網(wǎng)在正常運行狀態(tài)、改投切狀態(tài)和故障狀態(tài)下的潮流分布，并對該煤礦供電網(wǎng)改造進行預測分析。研究表明將可視化潮流分析軟件引入煤礦供電系統(tǒng)在生產(chǎn)實踐中具有重要的理論意義和實用價值。
關鍵詞：煤礦；供電系統(tǒng)；PowerWorld；可視化；潮流分析；仿真

Abstract

In allusion to the practical problems of mine power supply system safety,stability and economic operation, this text uses the power system simulation software package PowerWorld Simulator which developed by the US ILLinois University for the simulation design of power system visualization power flow analysis.  PowerWorld Simulator is a visible power system simulation package with excellent user interface intuitionistic and visual interactivity. The simulation result can reflect circs very intuitively and visually ，so that power grid can achieve a more secure, stable, and the purpose of economical operation, and then staff can specific realize the operating situation of coal mines power supply network.
This design also studies the basic mathematical model and related method of power flow analysis.It analyzes the characteristics of the various mathematical models and compares them.Based on that we improve the Newton - Raphson algorithm to make it fit power flow analysis of mine power system.
Through the  establishment of simulation model,it analyzes the load distribution in the states of normal operation of the electricity supply network, switching and fault, and then forecast the alterationcoal of power supply network. Visualization power flow analysis software is used in power supply system. Research shows that this plan has very important theory significance and practical value.
Keywords： mine；power supply system ；PowerWorld ；visualization；power flow analysis；simulation

0 前言 1
1 緒論 1
1.1 我國煤礦供電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題 1
1.2 煤礦供電系統(tǒng)可視化潮流分析 2
1.2.1 煤礦供電系統(tǒng)可視化潮流分析的必要性 3
1.2.2 電力系統(tǒng)可視化潮流分析的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.3 可視化潮流分析的仿真工具 7
1.3 本設計的意義和內(nèi)容 7
1.3.1 本設計的意義 7
1.3.2 本設計的內(nèi)容 7
2 煤礦供電系統(tǒng)潮流計算 8
2.1 煤礦供電系統(tǒng)潮流計算內(nèi)容及目的 8
2.2 煤礦供電系統(tǒng)潮流計算基本數(shù)學模型 9
2.2.1電力系統(tǒng)潮流計算的功率方程式 9
2.2.2牛頓－拉夫遜法潮流計算 11
2.2.3 P－Q分解法潮流計算 14
2.2.4高斯－賽德爾法計算結果作為初值的牛頓－拉夫遜法 18
2.2.5常用三種算法特點的比較 18
2.3  潮流計算方法的改進 20
2.3.1 保留非線性潮流算法原理 20
2.3.2 保留非線性潮流算法數(shù)學模型 20
3 可視化潮流分析軟件 24
3.1本設計潮流計算軟件的選擇 24
3.1.1可視化潮流分析軟件Power World Simulator 24
3.1.2 圖形化的潮流計算軟件Power Flow 25
3.1.3 智能、簡單、有趣、實用電氣專業(yè)軟件CEES 26
3.2  Power World軟件簡介 27
3.2.1 Power World可視化軟件的特點 27
3.2.2 Power World軟件的基本功能 29
4   PowerWorld軟件簡單仿真實例 33
4.1 系統(tǒng)正常運行狀態(tài)仿真分析 33
4.1.1電力系統(tǒng)節(jié)點運行數(shù)據(jù)等高線圖 35
4.1.2電力系統(tǒng)潮流分析雅克比矩陣 36
4.2 系統(tǒng)非正常運行狀態(tài)仿真分析 37
4.3電力系統(tǒng)故障分析 39
5 西華煤礦可視化潮流分析仿真設計 41
5.1西華煤礦供電網(wǎng)可視化潮流分析 41
5.1.1正常運行狀態(tài)下系統(tǒng)潮流分析 41
5.1.2改投切運行狀態(tài)下系統(tǒng)潮流分析 43
5.1.3故障狀態(tài)下系統(tǒng)潮流分析 46
5.2煤礦供電網(wǎng)改造預測分析 47
6技術經(jīng)濟分析 50
7結論 52
致謝 53
參考文獻 54
附錄A  譯文 55
附錄B  外文原文 61
附錄C  PowerWorld Simulator（Version 12.0)報價單 67