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）

縣級電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是促進縣域經(jīng)濟發(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。

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

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

1 縣級電網(wǎng)規(guī)劃中的電氣計算

縣級電網(wǎng)規(guī)劃中的電氣計算主要包括潮流計算和短路計算。潮流計算是為了對網(wǎng)絡(luò)方案進行技術(shù)經(jīng)濟評價，需要綜合考慮系統(tǒng)大/小負荷運行方式，豐水/平水/枯水運行方式，以及事故運行方式和各種特殊運行方式[1]。電網(wǎng)規(guī)劃中的短路計算一般僅涉及規(guī)劃期最大運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是一個簡單實用的仿真及智能計算分析系統(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的直觀認識

本節(jié)基于對圖1和圖2的簡要介紹，讓大家對CEES有個直觀的了解。

圖1為一實際縣級電網(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、兩臺降壓變壓器、一個集中負荷以及兩個子網(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 一個實際縣級電網(wǎng)CEES算例的圖形界面

圖2為圖1算例的兩個視窗分別對應(yīng)不同開關(guān)運行狀態(tài)、不同發(fā)電方式、不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和不同負荷大小的圖形界面，它支持一次接線圖多視窗不同數(shù)據(jù)版本的同時設(shè)計、計算分析和結(jié)果顯示對比。

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

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

（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（如任意窗口中點擊“幫助”按鈕可自動定位到幫助手冊的相應(yīng)信息）。

（3）軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動升級，隨時更新到最新版本。

2）國內(nèi)外優(yōu)勢結(jié)合

（1）國際電力仿真商業(yè)軟件理念與國內(nèi)電力系統(tǒng)實際需求的結(jié)合。

（2）算法先進，計算速度快，占用系統(tǒng)內(nèi)存小。

（3）豐富的工程數(shù)據(jù)庫囊括了國內(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）自動識別不同計算模式（如潮流或短路）需要數(shù)據(jù)：元件編輯器中可使僅指定計算模式所需數(shù)據(jù)項被激活。

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

（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，點擊此按鈕，則設(shè)備自動生成近似值，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)可自動轉(zhuǎn)換到CEES數(shù)據(jù)庫，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)合具體圖形來讓讀者對 CEES應(yīng)用于縣級電網(wǎng)規(guī)劃有進一步認識。

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

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

圖3 一個實際縣級電網(wǎng)的圖形化潮流計算結(jié)果

圖4所示是CEES中潮流計算設(shè)定各種設(shè)備報警臨界值的界面。有了這些設(shè)定值，當出現(xiàn)母線電壓越限、設(shè)備長期允許負載電流及發(fā)電無功越限時，CEES就會自動生成報警信息，以單線圖（過載設(shè)備變紅）、報警匯總窗口和輸出報告的方式通報用戶。

圖4 潮流計算的自動設(shè)備越限報警設(shè)置

圖5所示的是圖3中110kV主網(wǎng)變內(nèi)部發(fā)生短路計算后的圖形界面。圖中右邊是短路計算工具條，點擊這些按鈕可以顯示不同類型短路結(jié)果；點擊“短路顯示細則”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；點擊“短路后電流計算時刻”的按鈕可以顯示不同時間的短路結(jié)果。圖5為母線3發(fā)生三相短路時全網(wǎng)零秒短路電流周期分量有效值分布。

圖5 一個實際縣級電網(wǎng)的圖形化短路計算結(jié)果

4 CEES的推廣應(yīng)用概況

在云南縣級電網(wǎng)規(guī)劃中，由于過去沒有一套簡單易學(xué)的軟件，電氣計算對于工程技術(shù)人員一直是一難題，并由云南電網(wǎng)公司請國內(nèi)各電力規(guī)劃咨詢機構(gòu)幫助完成。

CEES電氣軟件產(chǎn)品于2006年 10月由國內(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、計算分析功能等方面達到了國外同類產(chǎn)品的先進水平”；2007年又與國內(nèi)多家知名電力規(guī)劃咨詢機構(gòu)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系。本文將以其在云南縣級電網(wǎng)“十一五”、“十二五”規(guī)劃中的推廣應(yīng)用讓讀者進一步認識CEES軟件。

通過對云南縣級電網(wǎng)“十一五”、“十二五”規(guī)劃中向供電局、縣級公司規(guī)劃人員進行短時的軟件培訓(xùn)，使他們掌握 CEES軟件的潮流、短路和無功補償電氣計算功能，學(xué)會如何應(yīng)用CEES軟件來完成電網(wǎng)規(guī)劃大綱中的內(nèi)容。在云南縣級電網(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個州市共40個縣的縣級電網(wǎng)。參加該規(guī)劃的工程技術(shù)人員切實感受到了該軟件的優(yōu)越性，認為具有以下突出特點：

1）軟件支持全圖形操作，繪制圖形、元件參數(shù)輸入和修改、運行方式設(shè)置、各種計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）符合國家和電力行業(yè)相關(guān)規(guī)程和規(guī)定。

4）軟件運行效率高，可靠性和穩(wěn)定性高。

5）對用戶要求不高，特別適用于縣級電網(wǎng)的日常規(guī)劃設(shè)計與運行分析。

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

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

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)和市場運作的改進以后，其大規(guī)模的推廣應(yīng)用將會產(chǎn)生更大的社會和經(jīng)濟效益。

6 結(jié)論

CEES電氣計算軟件是一個既先進又適合中國國情的電力系統(tǒng)仿真與分析智能計算系統(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)，如用于縣級電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計。

[1] 國紀雯. 電力系統(tǒng)設(shè)計手冊[M]. 北京: 中國電力出版社, 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: 中國電力出版社, 2001.

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

[5] 潘福, 韓偉強, 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).