朱文華 周星星

（1. 云南電網(wǎng)公司楚雄供電局，楚雄，云南 675000；2. 重慶星能電氣有限公司，重慶 400039）

縣級(jí)電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是促進(jìn)縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加快城鄉(xiāng)物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)的基礎(chǔ)條件，它包含了縣城電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)兩部分。

縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃一般應(yīng)包含電網(wǎng)現(xiàn)狀分析、負(fù)荷分析及預(yù)測(cè)、電力電量平衡、目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃、電氣計(jì)算、小水電規(guī)劃、節(jié)能降耗規(guī)劃、投資估算和經(jīng)濟(jì)效益分析等內(nèi)容。其中，電氣計(jì)算（特別是對(duì)于高壓配網(wǎng)）是縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃中一項(xiàng)重要的工作，即通過(guò)潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算和電壓、線損分析計(jì)算、變電容載比分析來(lái)檢驗(yàn)所規(guī)劃的網(wǎng)架能否滿足該規(guī)劃年的負(fù)荷發(fā)展要求和相關(guān)規(guī)程要求[1-5]。

《供電網(wǎng)計(jì)算分析及輔助決策軟件》（簡(jiǎn)稱CEES）是一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的電力系統(tǒng)仿真與分析智能計(jì)算系統(tǒng)。CEES包含電力系統(tǒng)中的潮流、短路、理論線損分析等計(jì)算模塊。該系統(tǒng)是在研究國(guó)內(nèi)和國(guó)際同類系統(tǒng)主流產(chǎn)品的基礎(chǔ)上獨(dú)立研發(fā)的，兼有國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的諸多優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)了“智能、簡(jiǎn)單、有趣、實(shí)用”的最終用戶需求。CEES已為許多用戶實(shí)際應(yīng)用，如云南縣級(jí)電網(wǎng)“十一五”、“十二五”規(guī)劃，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

1 縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃中的電氣計(jì)算

縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃中的電氣計(jì)算主要包括潮流計(jì)算和短路計(jì)算。潮流計(jì)算是為了對(duì)網(wǎng)絡(luò)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，需要綜合考慮系統(tǒng)大/小負(fù)荷運(yùn)行方式，豐水/平水/枯水運(yùn)行方式，以及事故運(yùn)行方式和各種特殊運(yùn)行方式[1]。電網(wǎng)規(guī)劃中的短路計(jì)算一般僅涉及規(guī)劃期最大運(yùn)行方式三相短路和單相接地短路零秒短路電流[1]，并據(jù)此制定限制短路電流的措施。

2 CEES電氣軟件介紹

CEES是一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的仿真及智能計(jì)算分析系統(tǒng)，它具有繪制電氣接線圖、潮流、短路、理論線損分析和輔助決策等功能。

2.1 CEES的直觀認(rèn)識(shí)

本節(jié)基于對(duì)圖1和圖2的簡(jiǎn)要介紹，讓大家對(duì)CEES有個(gè)直觀的了解。

圖1為一實(shí)際縣級(jí)電網(wǎng)CEES算例的圖形界面。主界面為 35kV及以上電網(wǎng)的電氣接線圖（也可當(dāng)作地理接線圖），各35kV或110kV變電站及其片區(qū)以嵌套的子網(wǎng)絡(luò)表示（子網(wǎng)絡(luò)圖元可選擇或自定義）。雙擊子網(wǎng)絡(luò)圖元可打開(kāi)其內(nèi)部的電氣接線圖，圖1中右下方即為一變電站內(nèi)部電氣接線圖，它包括變電站的電氣主接線、兩臺(tái)降壓變壓器、一個(gè)集中負(fù)荷以及兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)（分別表示一條 10kV饋線和小水電接入該變電站方案）。

圖1 一個(gè)實(shí)際縣級(jí)電網(wǎng)CEES算例的圖形界面

圖2為圖1算例的兩個(gè)視窗分別對(duì)應(yīng)不同開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、不同發(fā)電方式、不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和不同負(fù)荷大小的圖形界面，它支持一次接線圖多視窗不同數(shù)據(jù)版本的同時(shí)設(shè)計(jì)、計(jì)算分析和結(jié)果顯示對(duì)比。

圖2 兩視窗不同數(shù)據(jù)版本的圖形界面

2.2 CEES的優(yōu)勢(shì)

1）易學(xué)易用，是廣大電氣工程師進(jìn)行電網(wǎng)日常運(yùn)行及規(guī)劃計(jì)算分析的有力工具

（1）直觀便捷的主界面、符合電氣工程師日常工作習(xí)慣的輔助功能、智能化的操作模式。

（2）即學(xué)即用的提示及幫助信息（如任意窗口中點(diǎn)擊“幫助”按鈕可自動(dòng)定位到幫助手冊(cè)的相應(yīng)信息）。

（3）軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)升級(jí)，隨時(shí)更新到最新版本。

2）國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)結(jié)合

（1）國(guó)際電力仿真商業(yè)軟件理念與國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)實(shí)際需求的結(jié)合。

（2）算法先進(jìn)，計(jì)算速度快，占用系統(tǒng)內(nèi)存小。

（3）豐富的工程數(shù)據(jù)庫(kù)囊括了國(guó)內(nèi)大部分電氣設(shè)備及線路的典型數(shù)據(jù)。

（4）提供大量典型的負(fù)荷、電壓及發(fā)電曲線供用戶參考。

3）高效的數(shù)據(jù)輸入

（1）自動(dòng)識(shí)別不同計(jì)算模式（如潮流或短路）需要數(shù)據(jù)：元件編輯器中可使僅指定計(jì)算模式所需數(shù)據(jù)項(xiàng)被激活。

（2）支持工程數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)備信息庫(kù)的集成化和圖形化管理：工程數(shù)據(jù)庫(kù)可在元件編輯器中調(diào)用以節(jié)省用戶時(shí)間。

（3）設(shè)備典型值：大部分設(shè)備編輯器中設(shè)置有典型值按鈕，點(diǎn)擊此按鈕，則設(shè)備自動(dòng)生成近似值，方便用戶輸入。

（4）圖元復(fù)制：圖元復(fù)制功能使該圖元中的數(shù)據(jù)同時(shí)被復(fù)制，不需要重新輸入。

（5）已有不同格式數(shù)據(jù)可自動(dòng)轉(zhuǎn)換到CEES數(shù)據(jù)庫(kù)，并據(jù)此快速繪制其CEES圖形。

3 CEES在某縣的應(yīng)用案例

本節(jié)以 CEES在某縣的應(yīng)用情況為例，結(jié)合具體圖形來(lái)讓讀者對(duì) CEES應(yīng)用于縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃有進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

圖 3所示的是一個(gè)實(shí)際縣級(jí)電網(wǎng)的潮流計(jì)算圖。圖中右邊是一列計(jì)算后的潮流計(jì)算工具條，點(diǎn)擊上面的顯示按鈕就可以用不同方式顯示潮流計(jì)算的結(jié)果，如點(diǎn)擊“P+jQ”按鈕，則在圖中顯示有功無(wú)功分布；點(diǎn)擊“S@PF”按鈕，則在圖中顯示視在功率及其功率因數(shù)；點(diǎn)擊“△P+△Q”按鈕，則在圖中顯示功率網(wǎng)損；點(diǎn)擊“△V”按鈕，則在圖中顯示電壓損耗。此外，最后兩個(gè)按鈕是分別顯示報(bào)警及功率匯總、報(bào)表。圖3中還有一排“潮流顯示細(xì)則”按鈕，點(diǎn)擊此按鈕可以用不同單位顯示結(jié)果。

由此可見(jiàn)，CEES可直觀地在圖形界面上使用簡(jiǎn)單的操作看到一些重要的計(jì)算結(jié)果，比如功率因數(shù)是否過(guò)低，電壓或功率損耗損耗是否過(guò)大，視在功率或電流是否會(huì)導(dǎo)致過(guò)載等。

圖3 一個(gè)實(shí)際縣級(jí)電網(wǎng)的圖形化潮流計(jì)算結(jié)果

圖4所示是CEES中潮流計(jì)算設(shè)定各種設(shè)備報(bào)警臨界值的界面。有了這些設(shè)定值，當(dāng)出現(xiàn)母線電壓越限、設(shè)備長(zhǎng)期允許負(fù)載電流及發(fā)電無(wú)功越限時(shí)，CEES就會(huì)自動(dòng)生成報(bào)警信息，以單線圖（過(guò)載設(shè)備變紅）、報(bào)警匯總窗口和輸出報(bào)告的方式通報(bào)用戶。

圖4 潮流計(jì)算的自動(dòng)設(shè)備越限報(bào)警設(shè)置

圖5所示的是圖3中110kV主網(wǎng)變內(nèi)部發(fā)生短路計(jì)算后的圖形界面。圖中右邊是短路計(jì)算工具條，點(diǎn)擊這些按鈕可以顯示不同類型短路結(jié)果；點(diǎn)擊“短路顯示細(xì)則”的按鈕可以用不同全電流或分量方式以及不同單位顯示結(jié)果；點(diǎn)擊“短路后電流計(jì)算時(shí)刻”的按鈕可以顯示不同時(shí)間的短路結(jié)果。圖5為母線3發(fā)生三相短路時(shí)全網(wǎng)零秒短路電流周期分量有效值分布。

圖5 一個(gè)實(shí)際縣級(jí)電網(wǎng)的圖形化短路計(jì)算結(jié)果

4 CEES的推廣應(yīng)用概況

在云南縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃中，由于過(guò)去沒(méi)有一套簡(jiǎn)單易學(xué)的軟件，電氣計(jì)算對(duì)于工程技術(shù)人員一直是一難題，并由云南電網(wǎng)公司請(qǐng)國(guó)內(nèi)各電力規(guī)劃咨詢機(jī)構(gòu)幫助完成。

CEES電氣軟件產(chǎn)品于2006年 10月由國(guó)內(nèi)外知名專家所作的鑒定結(jié)論為：“該軟件系統(tǒng)在圖形界面、計(jì)算分析功能等方面達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平”；2007年又與國(guó)內(nèi)多家知名電力規(guī)劃咨詢機(jī)構(gòu)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系。本文將以其在云南縣級(jí)電網(wǎng)“十一五”、“十二五”規(guī)劃中的推廣應(yīng)用讓讀者進(jìn)一步認(rèn)識(shí)CEES軟件。

通過(guò)對(duì)云南縣級(jí)電網(wǎng)“十一五”、“十二五”規(guī)劃中向供電局、縣級(jí)公司規(guī)劃人員進(jìn)行短時(shí)的軟件培訓(xùn)，使他們掌握 CEES軟件的潮流、短路和無(wú)功補(bǔ)償電氣計(jì)算功能，學(xué)會(huì)如何應(yīng)用CEES軟件來(lái)完成電網(wǎng)規(guī)劃大綱中的內(nèi)容。在云南縣級(jí)電網(wǎng)“十一五”、“十二五”規(guī)劃中，該軟件得到廣泛應(yīng)用，應(yīng)用范圍包括4個(gè)州市共40個(gè)縣的縣級(jí)電網(wǎng)。參加該規(guī)劃的工程技術(shù)人員切實(shí)感受到了該軟件的優(yōu)越性，認(rèn)為具有以下突出特點(diǎn)：

1）軟件支持全圖形操作，繪制圖形、元件參數(shù)輸入和修改、運(yùn)行方式設(shè)置、各種計(jì)算均在圖形界面下完成。

2）用戶界面友好，操作結(jié)果直觀，易學(xué)易用。

3）符合國(guó)家和電力行業(yè)相關(guān)規(guī)程和規(guī)定。

4）軟件運(yùn)行效率高，可靠性和穩(wěn)定性高。

5）對(duì)用戶要求不高，特別適用于縣級(jí)電網(wǎng)的日常規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行分析。

總之，CEES軟件的使用不僅使各縣技術(shù)人員能夠相對(duì)獨(dú)立地完成其“十二五”期電網(wǎng)規(guī)劃任務(wù)，還讓他們掌握了一個(gè)在日后電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行工作中進(jìn)行電氣計(jì)算分析的有力工具。

實(shí)際應(yīng)用表明：工程技術(shù)人員僅需1～2h培訓(xùn)即會(huì)使用該軟件產(chǎn)品；經(jīng)1～2天訓(xùn)練即可獨(dú)立用該軟件進(jìn)行電氣計(jì)算。實(shí)際應(yīng)用還表明，CEES軟件可以克服由于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和局部計(jì)算進(jìn)行縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃的缺點(diǎn)，從而能夠大大降低縣級(jí)電網(wǎng)的建設(shè)成本和運(yùn)行成本。

5 需完善之處

目前，CEES軟件主要用于部分地區(qū)及其中小配電網(wǎng)，經(jīng)技術(shù)和市場(chǎng)運(yùn)作的改進(jìn)以后，其大規(guī)模的推廣應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

CEES電氣計(jì)算軟件是一個(gè)既先進(jìn)又適合中國(guó)國(guó)情的電力系統(tǒng)仿真與分析智能計(jì)算系統(tǒng)。CEES的眾多應(yīng)用案例表明：該系統(tǒng)特別適合于中小型規(guī)模電網(wǎng)，如用于縣級(jí)電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

[1] 國(guó)紀(jì)雯. 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 1998.

[2] 劉健. 城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造指南[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 2001.

[3] 丁毓山, 楊勇. 農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2001.

[4] 中國(guó)電力科學(xué)研究院. 電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)用戶手冊(cè)[Z]. 北京: 中國(guó)電力科學(xué)研究院,2002.

[5] 潘福, 韓偉強(qiáng), 張建設(shè). 南方電網(wǎng)系統(tǒng)仿真工具應(yīng)用的分析研究[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù)研究, 2005(1).