摘要：針對建設堅強電網和保障電網安全運行的實際問題，對電力系統進行配電網抗災變性評價，為能夠直觀地反映出故障情況下的系統運行情況和故障恢復策略的效果，采用美國伊利諾伊(Illinois)大學開發的PowerWorld可視化軟件建立配電網抗災變性評價模型。結果表明，仿真結果可以很直觀形象地反映出系統正常運行和故障情況下的運行狀態，同時也可對恢復策略做一直觀展示。
關鍵詞：可視化；電力系統；抗災變性評價；PowerWorld

0 引言
全球范圍內頻發惡劣的大面積停電事故引起電力工作者的廣泛關注，自2003年美加大電網停電事故以來，不少電力工作者致力于研究通過規劃未來電網和對現有電網的改造來降低大停電的概率，國外相當一部分電力研究人員對配電網的安全提出了新的要求與看法。在國內，一部分電力工作者提出配電網的靜態安全評價和可靠性評價的方法，作者一直從事配電網配電網的安全評價工作，并提出了考慮配電網區域故障權重的配電網抗災變性評價指標。在研究中發現，采用已有的配電網的模型在展示配電網的災害性事故發生的后果與影響方面不夠直觀，同時對配電網故障的恢復策略也只能夠用抽象的數值表示。這給使用或者想利用配電網抗災變性評價結構的電力運行、規劃和建設的部分帶來不便。為此，考慮對配電網模型采用可視化的技術，直觀地展示出配電網故障后災害情況以及恢復策略，以便于上述機構的工作人員快速了解、掌握電網的情況，從而達到建設、優化堅強電網的目的。

1 PowerWorld simulator簡介
PowerWorld電力系統仿真軟件(PWS)是一個電力系統仿真軟件包，其構筑在對用戶良好交互性的基礎上。它的核心是一個功能強大的潮流計算軟件，可以有效求解多達60 000個節點的系統。這使得電力世界仿真器作為一個獨立的潮流分析軟件包十分有用。與其他同類商業應用軟件不同，PWS允許用戶通過可縮放的彩色動畫單線圖來模擬一個系統。在PWS中，輸電線路的通斷、變壓器或發電機的增加、以及聯絡線功率的交換，一切僅需點擊鼠標即可完成。此外，圖形和動畫演示的廣泛使用增加了用戶對系統特性、存在問題和限制條件的理解以及如何修改。
PWS提供了極為方便的模擬電力系統時間特性的工具。同樣，它可以圖形化地顯示負荷、發電量和聯絡功率隨時間的變化，以及因此產生的系統運行條件的變化。這項功能在解決電網擴建引起網絡結構變化之類問題十分有用。
除了上述特點外，PWS的一體化經濟調度、聯絡功率交易經濟性分析、功率傳輸分配因子(PTDF)計算和突發事故的強大分析能力都可以通過一個易用的界面來實現。

2 配電網抗災變性模型的建立
2．1 原有的配電網抗災變性模型
配電網原有的抗災變性模型建立在配電網簡化模型的基礎之上的，采用網基結構矩陣DT節點關聯矩陣CT以及負荷矩陣LT表示各節點之間的電氣聯系和各節點的負荷情況，應用此類模型進行配電網抗災變性評價即使在節點眾多的情況下仍具有運算速度快的優勢，同時為進一步簡化計算，簡化模型采用電流代表功率從而簡化運算。
(1)定義N行5列的網基鄰接表DT反映網架結構，其中的元素di1描述節點i的類型，其取值可以為1，2，3，4或5，分別表示該節點是源點(10 kV出線開關)、開關節點、T接點、末梢點或母線節點。di2描述節點i是否過負荷，若過負荷則di2=1，否則di2=0。di3～di5描述和各節點鄰接的節點的序號，如果節點vi和節點vk，vm和vn相鄰接，則di3=k，di4=m，di5=n，在DT中的空閑位置填1；對于母線節點di2，di4和di5沒有任何含義，而在di3中描述反映母線相鄰節點序號的數組的地址(指針)，母線節點數組的第1個單元存放母線相鄰節點的個數，以后各個單元分別存放各個相鄰節點的序號。
(2)定義N行5列的網形鄰接表CT反映當前的運行方式，其中的元素ci1描述節點i所處的狀態(一般的，源點、T接點和母線節點均認為處于合閘狀態；聯絡開關節點和末梢點均認為處于分閘狀態)，1表示合、0表示分。對于除過母線節點之外的其他節點，ci2和ci3分別表示以節點i為終點的有向邊(即“弧”，其方向為相應饋線段上潮流的方向)的起點序號ci4和ci5描述以相應的節點為起點的弧的終點序號；在CT中的空閑位置填1；對于母線節點ci1，ci3和ci5沒有任何含義，而在ci2中描述母線的入點的序號，在ci4中存放母線數組的地址(指針)。
(3)定義N行4列的負荷鄰接表LT，則li1表示流過節點(開關)i的負荷；li2～li4分別表示以節點i為端點的邊(饋線段)供出去的負荷，在LT中的空閑位置填1。負荷鄰接表LT中的元素的順序和網基結構鄰接表DT的第3列至第5列對應的邊的順序一致。
(4)定義N行4列的額定負荷鄰接表ET，以反映各個節點和邊所代表的元件的電氣極限參數，其中ei1描述節點i的額定負荷；ei2～ei4描述以相應的節點為端點的邊的額定負荷；在ET中的空閑位置填0．01(這樣做是為了在計算時不至于使分母為0)。額定負荷鄰接表ET中的元素的順序和網基結構鄰接表DT的第3列至第5列對應的邊的順序一致。
(5)定義N行4列的歸一化負荷鄰接表LnT，以反映負荷的相對輕重程度，即：
lni,j=li,j／ei,j
若LnT中某個元素大于1．0，則表示相應的節點或邊過負荷。
2．2 配電網抗災變性可視化模型
在實際的電力工程中，節點電流往往不易獲得，而節點功率卻可以確定。同時，考慮到在實際的電網絡中，功率潮流往往是電力工作者所關心的，采用電流代替功率雖然可以簡化模型方便計算，但與電力系統真實的運行狀況相差較大。為此，本文采用可視化軟件PowerWorld simuIator建立與電網實際運行更為貼近的模型，同時將代表電流還原為有功功率和無功功率。
建立可視化的配電網抗災變性模型如圖1所示，它是根據該地區的實際地理分布情況和各負荷分布建立的模型。