
新型电力仿真软件GridLAB.docx
8页新型电力仿真软件GridLAB-D的研究应用摘要:本文以新型电力仿真软件GridLAB-D为基础,深入研究 GridLAB-D的工作原理、使用范围、模块的内部构造、功能、模块间 相互连接的方式以及建模所用语言利用上述研究成果建立了小型配 电电力系统的实际模型,对该模型进行了仿真得出系统中各节点的相 关电气量随时间变化的曲线关键词:电力系统GridLAB-D仿真潮流模块1 GridLAB-D的研究背景现代电网的两个建设目标是“加快电网现代化建设”和“大力支持 现代电网一体化基础性关键技术的模拟”,而实现这些技术的关键在 于“智能电网技术”的有效执行然而目前最大的困难是无法估算在本 地区内的电力基础设施的规模鉴于此,GridLAB-D便是一个可以给 电网设计和运行人员提供有价值的数据的配电网仿真及分析软件,它 是由美国北太平洋国家实验室能源局与工业界、学术界共同开发的 GridLAB-D可以为那些希望利用新能源技术的公司提供服务该软件 集成了先进的模块技术和能够交付最新终端模块技术的高性能算法 GRIDLAB-D为用户提供了电能分配自动化模块和具有许多电力系统 分析手段的软件集成工具2 GridLAB-D软件概述2.1 GridLAB-D的功能及应用GRIDLAB-D V2.0 版包括:结合Powerflow模块进行工作。
完成配电系统的故障检测报告 检测报告是以IEEE1366-2003为标准可靠性模块的输出为:记录事件(如指定地点和时间)-系统中断时间平均指数:SAIF I-系统平均中断频率索引;CAIDI中断期间,顾客平均指数;CAIFI-用户平均中断频率索引;CTAIDI-用户总平均中断的频率索引MAIFI-瞬间的平均指数(在这个时间不计算中断频率);ASAI-平均可用的服务3.3 市场模块(market module)市场模块的作用是将卖方或买方的价格整合,并调整到供求平衡, 使电力公司与用户基本达到各自预期价格提供基本的投标服务和进 入电力市场服务用一个简单的例子来说明市场模块,如图1所示,假设发电机1可 以产生3 kW?h,且单价为0.5美元/kW・H的电,发电机2可生产1.5 kW・h, 且单价为0.5美元/kW・H的电用户1想购买2.5 kW・h的电,且最多支 付0.60美元/kW・H,用户2想购买 1.0 kW・h的电,且最多支付0.80 美元/kW・h使用市场模块可以使供求达到平衡,如图2所示3.4 潮流模块(powerflow module)天气模块是根据系统运行数据很多时候会受到天气的影响,才应 运而生的。
天气数据主要有以下几部分组成:经度、纬度、湿度、日 照、风向3.6 居民模块(residental module)(1) 居民模块有两种:houseA与houseEhouseA与houseE非常的 相似,它们之间最大的不同在于算法的思想不同ohouseA是基于CLTD 模型,其类的名称为:houseo houseE是基于ETP模型,其类的名称 为:house_e2) 居民模块的主要仿真模型装置为:热水器、炉子、冰箱、洗衣 机、洗碗机、插座、微波炉、冷藏库、干洗机、充电器等4 GridLAB-D的潮流仿真TextPad是一款文本编辑软件,它可以在windows操作界面内运行GridLAB-D的指令,显示GridLAB-D仿真运行结果因此,在安装 GridLAB-D后还需要进行TextPad的安装,并将它与GridLAB-D相关 联如图3在configure—preferences下,进行设置GridLAB-D的关联, 路径等设置如图4:关联好之后会在Tool—External Tools的子目录下出现 Gridlabd的工具选项特别说明:进行关联的时候,要详阅TextPad的帮助文档,因为有些 细节如公式的输入,路径的设置必须完全按照相应的要求。
下面进行仿真,在整个仿真程序编辑过程中集成了潮流和负荷模 型,来反应家庭式负荷的用电情况,并对电网输送到用户的电能质量进 行分析和评估模型由五个模块组成,它们分别是潮流模块(power flow)、气候模块(climate)、用户模块(residential)、测量记录模块(tape)、 时钟模块(clock)每个模块下又包括多种元件,每一种元件的参数设定 各有不同,它们所执行的功能也不同,共同组成了四节点的输电和用电 模型,如图5所示其仿真结果如图6、图7所示根据仿真结果对各个元件的具体参数进行具体的分析:⑴节点1:它是整个网络电能的来源,它上接系统,下接负荷节点1 中三相电压为 +7199.558+0.000j、-3599.779- 6235.000j、 -3599.779+6235.000j,其有效值为7199.558 V,相位相差120度,可见三 相是对称的⑵LC300:它是连接节点1、2,节点3、4的两条架空输电线路 本模型中输电线的导体有两种,一种是OH100;另一种是OH101OH100的平均几何半径为0.0244 m,阻抗为0.306QH101的平均几何 半径为0.00814 m,阻抗值为0.592。
1、2节点和3、4节点间导线的采 用三相四线制,即分为A相、B相、C相和一条中性线N其中A、B、 C三相导线所采用的导体相同,均为OH100,导线半径较大;中性线采用 的导线为OH101,导体半径较小另外,导线的空间布置也作了规 定,AB相间距离为2.5 mBC,相间距离4.5m,AC相间距离7.0 m,A相N 距离为5.656854 m,B相对N距离为4.272002 m,C相对N的距离为5.0 m节点1、2间架空线的距离为2000 m,节点3、4间的距离为2500 m3) 节点2:它是连接线路1和降压变压器的节点由于潮流流过 输电线1会有压降,故节点2的实际电压比节点1的电压低,但这两个 节点位于系统的同一个电压等级,所以电压的理论值相同,分别为+ 7199.558+0.000j、-3599.779-6235.000j、 -3599.779+6235.000j,有名 值为 7199.558V4) 降压变压器XFC400:XFC400是一个双绕组变压器,它的额定 容量为6000kVA,变比为12470/4160,其内部阻抗为标幺值0.01+0.06j 此变压器是两次变压中较重要的一级。
5) 节点3:它连接变压器XFC400和线路2由于变压器的降压作 用,节点 3 的 电压为 +2401.777+0.000j、-1200.889-2080.000j、 -1200.889+2080.000j,电压的有效值为 2401.777V6) 节点4:它与节点3处于同一个电压等级,故电压值一致从节 点4处接负荷,此时电压等级还是很高,还要再经过一级变压,即连接负 荷变压器7) 负荷:它与节点4直接连接,其电压与节点4相同负荷的ABC 三相从节点4获取的电能为+1800000.000+871779.789jVA,最大电压 偏移为0.001,电压的有效值为2401.777V8) 负荷变压器Link 45:该变压器为一次侧接在A相容量为400 kVA,变比为2400/120,阻抗标幺值为0.01+j0.069 )用户模型用户模型中包括相应的测量仪表以及用户相关参 数设定模块三相电表,其工作电压为120 V,接在Link 45负荷变压器 上数据记录仪,记录电流1、电流2、电压1、电压2和中性线的电 压及电流最终的测量结果一份以曲线图表示并保存在 residential_meter.plot中;另一份以output.csv输出。
用户模块设定包括 用户住房情况以及家用电器情况住房情况有用户所在位置凝结48N, 西经125W,住房面积为1500平方英尺,住房中窗户的比例占整个墙面 的25%,冬天制热温度为70华氏度,夏天制热温度为76华氏度室内 电器考虑了饮水机,容积为60 L,用水量为2.5 g/min,加热功率为4500W,室内放置,水温最高加到120华氏度5结论本文通过介绍新型电力仿真软件GridLAB-D,并就其安装、运行、 工作原理及工作特点做了深入探究,分析了 GridLAB-D的内部流程、 功能、模块间相互连接的方式并搭建了小型配电电力系统的实际模型 进行仿真,得出了该模型系统中各节点的相关电气量随时间变化的曲 线且对曲线进行了数据分析,由分析结果知对配电网的运行分析确实 效果显著,值得推广应用参考文献[1] 甄威,陈宝喜,唐永红.真在电力系统仿真中的应用[J].四川电 力试验研究院.[2] 汤涌.电力系统数字仿真技术的现状与发展[D].中国电力科学 研究院.[3] MattHauer.SourceForge_netBeginner´s Guide to GridLAB-D-gridlab-d.[4] 许薇.面向对象程序设计[M].清华大学出版社,2009.[5] 西北太平洋国家实验室.GridLAB-D_brochure[Z].。












