CEES電氣計算軟件在縣級電網規劃中的應用

朱文華 周星星

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

縣級電網是電力系統的重要組成部分，是促進縣域經濟發展，加快城鄉物質文明和精神文明建設的基礎條件，它包含了縣城電網和農村電網兩部分。

縣級電網規劃一般應包含電網現狀分析、負荷分析及預測、電力電量平衡、目標網架規劃、電氣計算、小水電規劃、節能降耗規劃、投資估算和經濟效益分析等內容。其中，電氣計算（特別是對于高壓配網）是縣級電網規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劃的網架能否滿足該規劃年的負荷發展要求和相關規程要求[1-5]。

《供電網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仿真與分析智能計算系統。CEES包含電力系統中的潮流、短路、理論線損分析等計算模塊。該系統是在研究國內和國際同類系統主流產品的基礎上獨立研發的，兼有國內外同類產品的諸多優越性，實現了“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用，如云南縣級電網“十一五”、“十二五”規劃，產生了很好的經濟社會效益。

1 縣級電網規劃中的電氣計算

縣級電網規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絡方案進行技術經濟評價，需要綜合考慮系統大/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]。電網規劃中的短路計算一般僅涉及規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，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CEES算例的圖形界面。主界面為 35kV及以上電網的電氣接線圖（也可當作地理接線圖），各35kV或110kV變電站及其片區以嵌套的子網絡表示（子網絡圖元可選擇或自定義）。雙擊子網絡圖元可打開其內部的電氣接線圖，圖1中右下方即為一變電站內部電氣接線圖，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絡（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CEES算例的圖形界面

圖2為圖1算例的兩個視窗分別對應不同開關運行狀態、不同發電方式、不同網絡參數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據版本的同時設計、計算分析和結果顯示對比。

圖2 兩視窗不同數據版本的圖形界面

2.2 CEES的優勢

1）易學易用，是廣大電氣工程師進行電網日常運行及規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慣的輔助功能、智能化的操作模式。

（2）即學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信息）。

（3）軟件實現網絡自動升級，隨時更新到最新版本。

2）國內外優勢結合

（1）國際電力仿真商業軟件理念與國內電力系統實際需求的結合。

（2）算法先進，計算速度快，占用系統內存小。

（3）豐富的工程數據庫囊括了國內大部分電氣設備及線路的典型數據。

（4）提供大量典型的負荷、電壓及發電曲線供用戶參考。

3）高效的數據輸入

（1）自動識別不同計算模式（如潮流或短路）需要數據：元件編輯器中可使僅指定計算模式所需數據項被激活。

（2）支持工程數據庫和設備信息庫的集成化和圖形化管理：工程數據庫可在元件編輯器中調用以節省用戶時間。

（3）設備典型值：大部分設備編輯器中設置有典型值按鈕，點擊此按鈕，則設備自動生成近似值，方便用戶輸入。

（4）圖元復制：圖元復制功能使該圖元中的數據同時被復制，不需要重新輸入。

（5）已有不同格式數據可自動轉換到CEES數據庫，并據此快速繪制其CEES圖形。

3 CEES在某縣的應用案例

本節以 CEES在某縣的應用情況為例，結合具體圖形來讓讀者對 CEES應用于縣級電網規劃有進一步認識。

圖 3所示的是一個實際縣級電網的潮流計算圖。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；點擊“△P+△Q”按鈕，則在圖中顯示功率網損；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果，比如功率因數是否過低，電壓或功率損耗損耗是否過大，視在功率或電流是否會導致過載等。

圖3 一個實際縣級電網的圖形化潮流計算結果

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

圖4 潮流計算的自動設備越限報警設置

圖5所示的是圖3中110kV主網變內部發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果。圖5為母線3發生三相短路時全網零秒短路電流周期分量有效值分布。

圖5 一個實際縣級電網的圖形化短路計算結果

4 CEES的推廣應用概況

在云南縣級電網規劃中，由于過去沒有一套簡單易學的軟件，電氣計算對于工程技術人員一直是一難題，并由云南電網公司請國內各電力規劃咨詢機構幫助完成。

CEES電氣軟件產品于2006年 10月由國內外知名專家所作的鑒定結論為：“該軟件系統在圖形界面、計算分析功能等方面達到了國外同類產品的先進水平”；2007年又與國內多家知名電力規劃咨詢機構建立了戰略合作關系。本文將以其在云南縣級電網“十一五”、“十二五”規劃中的推廣應用讓讀者進一步認識CEES軟件。

通過對云南縣級電網“十一五”、“十二五”規劃中向供電局、縣級公司規劃人員進行短時的軟件培訓，使他們掌握 CEES軟件的潮流、短路和無功補償電氣計算功能，學會如何應用CEES軟件來完成電網規劃大綱中的內容。在云南縣級電網“十一五”、“十二五”規劃中，該軟件得到廣泛應用，應用范圍包括4個州市共40個縣的縣級電網。參加該規劃的工程技術人員切實感受到了該軟件的優越性，認為具有以下突出特點：

1）軟件支持全圖形操作，繪制圖形、元件參數輸入和修改、運行方式設置、各種計算均在圖形界面下完成。

2）用戶界面友好，操作結果直觀，易學易用。

3）符合國家和電力行業相關規程和規定。

4）軟件運行效率高，可靠性和穩定性高。

5）對用戶要求不高，特別適用于縣級電網的日常規劃設計與運行分析。

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

實際應用表明：工程技術人員僅需1～2h培訓即會使用該軟件產品；經1～2天訓練即可獨立用該軟件進行電氣計算。實際應用還表明，CEES軟件可以克服由于根據經驗和局部計算進行縣級電網規劃的缺點，從而能夠大大降低縣級電網的建設成本和運行成本。

5 需完善之處

目前，CEES軟件主要用于部分地區及其中小配電網，經技術和市場運作的改進以后，其大規模的推廣應用將會產生更大的社會和經濟效益。

6 結論

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仿真與分析智能計算系統。CEES的眾多應用案例表明：該系統特別適合于中小型規模電網，如用于縣級電網的規劃設計。

[1] 國紀雯. 電力系統設計手冊[M]. 北京: 中國電力出版社, 1998.

[2] 劉健. 城鄉電網建設與改造指南[M]. 北京: 中國水利水電出版社, 2001.

[3] 丁毓山, 楊勇. 農村電網規劃與改造[M]. 北京: 中國電力出版社, 2001.

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

[5] 潘福, 韓偉強, 張建設. 南方電網系統仿真工具應用的分析研究[J]. 南方電網技術研究, 2005(1).