Powerworld_Simulator使用教程(简)

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】。

在接线图上添加负荷的操作为：
1、从主菜单中选择Insert>Load，或点击工具栏中的负荷图标。

2、在母线的中间左击。

负荷选项对话框（Load Options Dialog）（如图A.6）将自动打开。

在固定功率（Constant Power）项下的MW和Mvar框中显示负荷为200MW，100Mvar。

除了固定功率负荷外，Simulator还可以处理电压依赖型负荷模型。

图A.5
图A.6
3、按下负荷信息（Load Information）键，在Orientation区域选择Up项以使负荷方向朝上。

确认锁定单选框（Anchored box）被选中，以使负荷随所接母线一起移动。

4、点击OK键，接受其它选项为默认值。

关闭负荷选项对话框，负荷被添加上。

每个负荷都自动配有一个断路器。

移动接线图中的元件
1、在需要移动的元件上左击，按住鼠标左键拖动元件至新的位置并放开。

注意：你也可以通过左击接线图并按住鼠标，将整个接线图中的全部元件同时移动到希望位置。

2、要移动母线2，在母线2上左击（不要点击在与之相连的负荷上）并按住鼠标，拖动母线至新的位置。

注意，因为负荷被锁定于母线，它将随之移动。

你也可以用同样的操作，改变与母线相连的设备的位置，比如发电机和负荷。

此时接线图与图A.7类似。

图A.7
步骤六 添加输电线路
线路可将各母线连接起来。

添加输电线路的步骤如下：
1、在主菜单中选择Insert>Transmission Line，或点击工具栏中的线路（AC Transmission
Line）图标。

2、左击输电线路的起点，该点通常位于待添加线路所连接的一端母线上。

本例中，线路起始于母线One。

3、线路和变压器是以串联线段绘制的。

先单击一次鼠标，松开并拖动鼠标，你会看到随着鼠标的移动，由起始点延伸出一条线路。

点击一次鼠标左键，线路就出现一个分段。

每次点击鼠标终止一段线路，线路上就会出现一个顶点。

移动鼠标到下一个希望的顶点处，这两点中间就会绘出一段新的线路。

注意：过后，这些顶点可以被移动或删除，以改变线路的形状。

拖动时保持按住鼠标左键可以画出曲线。

4、要结束绘制线路，在希望的终点处双击鼠标左键（本例中该终点为母线Two）。

终端通常是线路连接的另一端母线。

5、输电线路/变压器对话框（Transmission Line/Transformer Dialog）会自动出现（如图
A.8所示）。

对话框的起点母线编号（From Bus Number）框中已含数字1，终点母线编号(To Bus Number)框中已含数字2。

如果情况非如上所述，可能是你绘制线路时没有将光标正确的放在母线上。

真是这样的话，只要在相应的母线编号框中输入正确的数字就行。

图A.8
6、串联电阻（Series Resistance），串联电抗（Series Reactance）及并联电导（Shunt
Charging）输入框是用来输入线路单位长度参数值的。

并联电导代表了线路每单位长度的全部充电电容。

在电阻（Resistance）框中输入0.02，电抗（Reactance）框中输入0.08，并联电导（Shunt Charging）框中输入0.1。

7、极限【Limit(MV A)】框设定的是线路的容量（MV A）限值。

在Limit A(MV A)框中输入1000，其他Limit(MV A)框的用途在其它章节中描述。

8、点击OK，接受其它参数值为默认值。

关闭输电线路/变压器对话框（Transmission Line/Transformer Dialog），新线路被添加到图中。

缺省情况下，输电线路两端分别与所连接的终端母线锁定。

如果你移动母线2，线路将随之移动。

步骤七 在输电线路上添加潮流饼图
当添加线路时，它将自动含有一个潮流饼图。

如果要添加另外的潮流饼图，你可以点击线路潮流饼图（Line Flow Pie Chart）图标，再在线路附近单击。

线路/变压器潮流饼图
（Line/Transformer Flow Pie Chart ）对话框将出现（图A.9）。

确保起点母线（From Bus）和终点母线（To Bus）项中填入正确的数字，容量限值（MV A rating）填写正确，并且锁定（Anchored）项被选中。

你可以通过输入数值或利用上下箭头来改变饼图的大小。

饼图的颜色和内容在接线图显示选项（Oneline Display Options）中设置。

在接线图背景中任何地方点击鼠标右键，从弹出菜单中选择接线图显示选项（Oneline Display Options），然后选择饼图（Pie Charts）项（如图A.10）。

图A.9
图A.10
步骤八 添加断路器
断路器是用于控制线路开关状态的。

【如果线路的两端已经各有一台断路器，那么Simulator已经被设定为自动添加断路器了。

你可以在缺省绘图选项（Default Drawing Option）对话框中设置此项功能】。

添加断路器（Circuit Breaker）的操作为：
1、在母线One附近点击线路的某个位置，然后从主菜单中选择Insert>Circuit Breaker，或点击断路器（Circuit Breaker）图标，然后点击母线One附近的线路，你立刻看到断路器选项（Circuit Breaker Options）对话框出现（如图A.11），起点母线和终点母线分别被设为‘1’和‘2’。

如果它们的值是‘0’，应再输入正确值。

在尺寸（Size）框中输入1（你可以直接输入1，或采用点击上下箭头来改变数值）。

2、点击OK，完成断路器添加。

图A.11
在Simulator中，断路器在线路上的具体位置并不重要，因为改变断路器的状态将改变它所在的整条线路的状态。

尽管如此，因为大部分线路的两端都装有断路器，我们也得在母线2附近装设一台断路器。

要完成此任务，在母线2附近重复上述操作即可。

保存模型。

你的接线图现在看起来与图A.12类似。

图A.12
步骤九 添加变压器
要添加变压器，我们首先应添加一条不同电压等级的母线。

在接线图的底端添加一条新母线，命名为Three，同时在母线选项对话框中将它的额定电压设为69kV。

在母线2与3之间添加一台变压器的操作为：
1、从主菜单中选择Insert>Transformer，或点击添加变压器（Insert Transformer）图标。

2、点击母线3，然后像画线路一样画一条线连到母线2。

输电线路/变压器对话框（Transmission Line/Transformer Dialog）将自动出现（图A.13）。

图A.13
3、在参数/显示（Parameters/Display）项下，在串联电阻（Series Resistance）中输入0.02，在串联电抗（Series Reactance）中输入0.08，并联电导（Shunt Charging）的值为0.1，限值A【Limit A(MV A)】的值为1000。

4、选择变压器控制（Transmission Control）项。

注意到非标准变比（Off-nominal Turns Ratio）显示为1.000。

变压器的实际变比不需要特别设定，因为它自动取决于起点母线和终点母线间额定电压的比值。

非标准变比【Off-nominal Turns Ratio】是用于在根据各自的基准值计算标么值时，以母线电压的标么值调整变压器分接头的位置。

5、点击OK，接受其它选项的默认值。

关闭对话框，完成变压器添加。

6、重复上述操作，在母线1与3之间添加一台变压器。

在母线3上添加一个400MW，200Mvar的负荷的操作
1、用鼠标右键单击母线3，选择添加元件（Attached Devices）项，点击添加或编辑母线负荷（Add or Edit Bus Load）。

2、在固定功率（Constant Power）中的有功功率值（MW Value）框中输入400，无功功率值（Mvar Value）框中输入200，点击OK。

3、注意，基本有功功率（Base MW）和基本无功功率（Base Mvar）显示了相应的值。

点击OK。

现在，虽然负荷没有在接线图上显示出来，但它已连接到了母线上。

要想使负荷作为一个元件在接线图上显示出来，你可以使用自动添加（Auto Insert）特性或按前面用过的程序
来做。

负荷的自动添加（Auto Insert）操作如下：
1、选择Insert>Auto Insert>Loads...，自动添加负荷（Automation Insertion of Loads）对话框将自动打开。

2、点击OK，接受默认值。

负荷将在接线图上显示出来。

注意，线路、负荷、断面、发电机和并联补偿器都可以用自动添加（Auto Insert）功能添加到接线图中，前提是关于这个元件已有记录了。

3、左击并拖动负荷到母线3的适当位置上，注意：在母线上左击，将出现一个选中框，拖动此框的任一顶点都可以改变接线图上母线的大小。

4、在负荷上右击并选择负荷信息对话框（Load Information Dialog），可以在此改变负荷的方向，并核实所有的负荷参数。

5、点击OK。

下一步，在母线3上添加一台300MW的发电机：
1、从主菜单中选择Insert>Generator，或单击工具栏中的发电机（Generator）图标。

2、在母线3上左击，发电机选项对话框（Gnerator Option Dialog）将打开。

3、选择功率和电压控制（MW and V oltage Control）选项，在输出功率框（MW Output Field）中输入‘300’。

4、在发电机选项对话框（Gnerator Option Dialog）中点击OK，接受其余框中的默认值。

关闭对话框，接线图中母线3上出现新的发电机。

此时接线图与图A.14类似。

图A.14
步骤十 添加并联补偿器
并联补偿器通常由向系统提供无功功率的电容器，或者从系统吸收无功功率的电感组成。

并联补偿器由数组导纳表示，其投入容量可以离散地调节。

当有一组导纳投入时，补偿器即被认为在线工作。

补偿器所接的断路器是用于确定或者触发补偿器的工作状态的。

1、要在母线3上添加并联补偿器，从主菜单中选择Select>Swithched Shunt，或点击并
联补偿器（Swithched Shunt）图标。

2、在母线3附近单击，并联补偿器选项（Swithched Shunt Options）对话框将出现（如图A.15）。

3、核实一下母线编号为号，否则改过来。

4、在额定无功功率（Nominal Mvar）框中输入10。

5、点击OK，接受其余框中的默认值。

关闭对话框，完成并联补偿器的添加。

图A.15
此时接线图与图A.15类似。

图A.15
步骤十一 添加文本，母线和线路说明
可以在接线图中直接添加信息说明，这样便于在Simulator运行时进行监控。

添加一般（general）文本
1、在主菜单中选择Insert>Text，在接线图上需要插入文本的地方左击，则激活文本对话框（Text Object Dialog）。

（本例中，在接线图的上部中央左击）。

2、在文本输入（Enter the Textfield）中输入字符串“First Case”，点击OK。

3、要编辑文本的格式，先确保图中文本被选中，然后选择Format>Font。

这将显示格式选择对话框（Format Selection Dialog）中的字体（Font）选项。

4、将字号（Font Size）设为26，字体颜色（Font Color）设为蓝色（blue）。

5、要改变文本的背景色，选择Format>Line/Fill，这将激活线条/填充选项（Line/Fill Options）。

如果菜单已经打开，就点击格式选择对话框中的线条/填充选项。

选中使用背景填充（Use Background Fill），将文本的背景设为白色，然后点击OK。

6、添加的文本可以像接线图中的其他元件一样移动。

与元件相关的量也可以用文本说明。

缺省情况下，Simulator已经添加了母线名称、发电机和负荷的有功功率和无功功率以及并联补偿器的无功功率。

例如，我们可以给每条母线增加一个母线电压幅值说明，给线路和变压器增加潮流说明。

注意，元件的说明可以像文本框一样，利用格式菜单编辑。

给特定母线增加文本说明
1、在母线上右击，调出母线的弹出菜单。

2、从弹出菜单中选择“在母线周围添加新说明”（“Add New Fields Around Bus”），这
将打开添加母线说明对话框（Insert Bus Field Dialog）（如图A.16，本例中选位置5）。

然后点击OK。

图A.16
3、这将打开母线说明选项（Bus Field Options）对话框（如图A.17）。

选中母线电压（Bus V oltage添加到选中的位置，点击OK。

图A.17
4、参数和位置将在添加新说明（Insert New Fields）对话框中高亮显示。

点击OK。

注意，上述母线说明已添加到接线图中。

5：对其他两条母线重复上述操作。

如果需要，你可以用鼠标手动移动说明文本的位置。

说明文本也可以通过在主菜单中选择Insert>Field添加，或使用工具栏中的添加说明文本（ Insert Field）图标。

下一步，我们在每条线路末端增加显示潮流的说明文本。

1、选择Insert>Field>Line Field或在工具栏中点击线路说明文本（Line Field）图标。

线路说明文本显示线路和变压器的信息。

作为线路说明，潮流总是显示在线路或变压器的一端。

这端通常由插入点自动决定。

2、在你想让潮流文本出现的地方，即母线1和母线1、2间的输电线路附近左击，线路说明文本选项（Line Field Options）对话框将自动打开。

3、近端母线与远端母线分别显示1、2。

如果没有这样显示，应输入正确值。

4、选择交流线路有功潮流（AC Line MW Flow），点击OK。

说明文本将显示在接线图的相应位置上，它可用如前所述的方法进行移动。

重复上述程序，在输电线路靠近母线的两端添加交流线路有功潮流和无功潮流（AC Line Mvar Flow）的文本显示。

我们还希望监控母线1、3间和母线2、3间经变压器连接的线路的有功和无功潮流。

可采用为输电线路添加说明同样的方法实现。

1：重复上述程序，在经由变压器连接母线1与3、2与3的线路上添加交流线路有功（无功功率说明文本。

2、此时，你的第一个接线图应与图A.18类似。

保存本模型。

图A.18
步骤十二 求解模型
要求解模型，必须在运行模式下。

1、在程序工具栏中点击运行模式（Run Mode）。

应注意，如果模型存在语法错误，将会出现警告。

你必须在进入运行模式前，修正存在的问题。

2、选择Simulation>Play，启动仿真。

（或点击运行模式工具栏中的启动（Play）图标）。

或者，若求解单精度潮流[ single Power Flow Solution]，点击程序工具栏中的单精度求解（single Solution）按钮。

你的模型应与图A.19的模型类似。

如果是这样，恭喜你！你已经完成第一个模型的创建。

图A.19
试着点击负荷断路器以控制负荷状态。

红色实心的断路器表示处于闭合状态，空心绿色的断路器代表开断状态。

仿真进行时，点击断路器，观察系统潮流的瞬间变化。

如果日志（Log）窗口可视，你可以看到程序的后台运作。

你可随时关闭日志窗口。

要重新打开日志
窗口，在程序工具栏中点击Log图标。

合上负荷断路器，打开母线3和所接发电机间的断路器。

现在打开任一个输电线路或变。