电力系统图形建模仿真软件系统的实现与应用

摘要

为了解决由于电力系统规模扩大而给电网状态的分析和预测带来的困难，电力系统管理人员迫切地需要一套简单实用的电力系统图形建模仿真软件系统。本文分析了现状，详细介绍了利用Visual Studio开发一套电力系统图形建模的软件系统的流程，并在文章的最后给出了软件的使用案例，评价了仿真的效果。
　　 整个软件系统分成主界面、电力系统建模、电力系统分析计算，共三个组成部分。主界面提供用户使用软件的初始环境，包括各种工具条和按钮，以及绘制电力系统模型的区域，是实现其他模块功能的基础。主界面还实现了一个区分上下文的帮助文档，它对各个控件进行索引，提出有针对性的解释帮助和建议解决方案。帮助文档有利于用户快速地学会软件的使用，是一个优秀的软件必不可少的模块。在电力系统建模模块中，软件创建了简单实用的电力系统元件图元库，提供了一些电力设备的图形模型，实现了在图形界面上搭建起电力系统模型的功能，用户仅仅需要通过鼠标就能完成大部分操作。通过在设备图元中内嵌设备图元类，实现了设备图元的建模和连接。用户还可以通过双击设备图元来进行图元参数设置。完成电力系统建模后，系统设备数组保存已创建的电力系统模型中的所有设备元件，而这些设备元件之间的连接信息则被放在节点数组内，为后续的电力系统分析计算做准备。在文章的电力系统分析计算部分，介绍了本软件中电力系统模型的节点——支路关联矩阵的形成过程，然后利用节点——支路关联矩阵求取了节点导纳矩阵，节点导纳矩阵是本软件实现潮流计算的基础。本章接下来分析了节点的不同类型以及区分方法，并利用高斯-赛德尔迭代法在软件系统中实现电力系统潮流分析计算，给出了计算的流程。最后结合分析计算的结果，软件提供用户进行谐波抑制与无功补偿装置的仿真的功能，并给出谐波抑制与无功补偿装置的参数建议解决方案和效果曲线，为用户制订合适的电能质量改善方案提供参考依据。
　　 文章最后通过软件系统仿真数据与实测数据进行对比，验证了软件系统分析计算的准确性，并给出了系统的谐波抑制与无功补偿装置接入后的滤波效果评价曲线。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 电力系统仿真软件系统的发展状况

1．3 本文的主要工作

1．4 本文所使用的软件工具介绍

1．4．1 MFC：微软基础类(Microsoft Foundation Classes)

1．4．2 GDI+

第二章 软件系统的模块划分与功能介绍

2．1 软件系统的模块划分

2．2 软件各模块的功能介绍

2．2．1 主界面

2．2．2 电力系统建模

2．2．3 电力系统分析计算

第三章 主界面

3．1 设备图元工具条

3．2 系统仿真按钮

3．3 绘图区

3．4 帮助文档

3．5 本章小结

第四章 电力系统建模

4．1 软件系统中的数据结构

4．1．1 系统设备数组

4．1．2 设备图元类的数据结构

4．1．3 节点数组的数据结构

4．2 设备图元的绘制

4．3 模型图的缩放

4．4 设备图元的新建

4．5 设备图元的拾取

4．6 设备图元的拖放

4．7 设备图元之间的连接

4．8 设备图元参数设置

4．9 设备图元的删除

4．10 节点信息显示

4．11 本章小结

第五章 电力系统分析计算

5．1 节点的分类

5．2 节点的重新排序

5．3 电力系统的节点——支路关联矩阵的求取

5．3 节点导纳矩阵的求取

5．4 节点初始值计算

5．4．1 平衡节点初始值计算

5．4．2 PV节点初始值计算

5．4．3 PQ节点初始值计算

5．5 高斯—赛德尔迭代法求解电力系统潮流计算问题

5．5．1 潮流方程

5．5．2 潮流计算流程

5．6 对平衡节点和PV节点计算结果的特别处理

5．7 谐波抑制与无功补偿装置仿真模块

5．7．1 无源滤波器的结构与原理简介

5．7．2 无源滤波器的设计方法

5．7．3 谐波改善效果计算

5．8 本章小结

第六章 软件系统的应用实例

6．1 实测数据

6．2 潮流计算仿真

6．3 谐波抑制与无功补偿装置仿真

第七章 结束语与展望

参考文献

致谢

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