CEES电气计算软件在县级电网规划中的应用

朱文华 周星星

（1. 云南电网公司楚雄供电局，楚雄，云南 675000；2. 重庆星能电气有限公司，重庆 400039）

县级电网是电力系统的重要组成部分，是促进县域经济发展，加快城乡物质文明和精神文明建设的基础条件，它包含了县城电网和农村电网两部分。

县级电网规划一般应包含电网现状分析、负荷分析及预测、电力电量平衡、目标网架规划、电气计算、小水电规划、节能降耗规划、投资估算和经济效益分析等内容。其中，电气计算（特别是对于高压配网）是县级电网规划中一项重要的工作，即通过潮流计算、短路电流计算和电压、线损分析计算、变电容载比分析来检验所规划的网架能否满足该规划年的负荷发展要求和相关规程要求[1-5]。

《供电网计算分析及辅助决策软件》（简称CEES）是一个简单实用的电力系统仿真与分析智能计算系统。CEES包含电力系统中的潮流、短路、理论线损分析等计算模块。该系统是在研究国内和国际同类系统主流产品的基础上独立研发的，兼有国内外同类产品的诸多优越性，实现了“智能、简单、有趣、实用”的最终用户需求。CEES已为许多用户实际应用，如云南县级电网“十一五”、“十二五”规划，产生了很好的经济社会效益。

1 县级电网规划中的电气计算

县级电网规划中的电气计算主要包括潮流计算和短路计算。潮流计算是为了对网络方案进行技术经济评价，需要综合考虑系统大/小负荷运行方式，丰水/平水/枯水运行方式，以及事故运行方式和各种特殊运行方式[1]。电网规划中的短路计算一般仅涉及规划期最大运行方式三相短路和单相接地短路零秒短路电流[1]，并据此制定限制短路电流的措施。

2 CEES电气软件介绍

CEES是一个简单实用的仿真及智能计算分析系统，它具有绘制电气接线图、潮流、短路、理论线损分析和辅助决策等功能。

2.1 CEES的直观认识

本节基于对图1和图2的简要介绍，让大家对CEES有个直观的了解。

图1为一实际县级电网CEES算例的图形界面。主界面为 35kV及以上电网的电气接线图（也可当作地理接线图），各35kV或110kV变电站及其片区以嵌套的子网络表示（子网络图元可选择或自定义）。双击子网络图元可打开其内部的电气接线图，图1中右下方即为一变电站内部电气接线图，它包括变电站的电气主接线、两台降压变压器、一个集中负荷以及两个子网络（分别表示一条 10kV馈线和小水电接入该变电站方案）。

图1 一个实际县级电网CEES算例的图形界面

图2为图1算例的两个视窗分别对应不同开关运行状态、不同发电方式、不同网络参数和不同负荷大小的图形界面，它支持一次接线图多视窗不同数据版本的同时设计、计算分析和结果显示对比。

图2 两视窗不同数据版本的图形界面

2.2 CEES的优势

1）易学易用，是广大电气工程师进行电网日常运行及规划计算分析的有力工具

（1）直观便捷的主界面、符合电气工程师日常工作习惯的辅助功能、智能化的操作模式。

（2）即学即用的提示及帮助信息（如任意窗口中点击“帮助”按钮可自动定位到帮助手册的相应信息）。

（3）软件实现网络自动升级，随时更新到最新版本。

2）国内外优势结合

（1）国际电力仿真商业软件理念与国内电力系统实际需求的结合。

（2）算法先进，计算速度快，占用系统内存小。

（3）丰富的工程数据库囊括了国内大部分电气设备及线路的典型数据。

（4）提供大量典型的负荷、电压及发电曲线供用户参考。

3）高效的数据输入

（1）自动识别不同计算模式（如潮流或短路）需要数据：元件编辑器中可使仅指定计算模式所需数据项被激活。

（2）支持工程数据库和设备信息库的集成化和图形化管理：工程数据库可在元件编辑器中调用以节省用户时间。

（3）设备典型值：大部分设备编辑器中设置有典型值按钮，点击此按钮，则设备自动生成近似值，方便用户输入。

（4）图元复制：图元复制功能使该图元中的数据同时被复制，不需要重新输入。

（5）已有不同格式数据可自动转换到CEES数据库，并据此快速绘制其CEES图形。

3 CEES在某县的应用案例

本节以 CEES在某县的应用情况为例，结合具体图形来让读者对 CEES应用于县级电网规划有进一步认识。

图 3所示的是一个实际县级电网的潮流计算图。图中右边是一列计算后的潮流计算工具条，点击上面的显示按钮就可以用不同方式显示潮流计算的结果，如点击“P+jQ”按钮，则在图中显示有功无功分布；点击“S@PF”按钮，则在图中显示视在功率及其功率因数；点击“△P+△Q”按钮，则在图中显示功率网损；点击“△V”按钮，则在图中显示电压损耗。此外，最后两个按钮是分别显示报警及功率汇总、报表。图3中还有一排“潮流显示细则”按钮，点击此按钮可以用不同单位显示结果。

由此可见，CEES可直观地在图形界面上使用简单的操作看到一些重要的计算结果，比如功率因数是否过低，电压或功率损耗损耗是否过大，视在功率或电流是否会导致过载等。

图3 一个实际县级电网的图形化潮流计算结果

图4所示是CEES中潮流计算设定各种设备报警临界值的界面。有了这些设定值，当出现母线电压越限、设备长期允许负载电流及发电无功越限时，CEES就会自动生成报警信息，以单线图（过载设备变红）、报警汇总窗口和输出报告的方式通报用户。

图4 潮流计算的自动设备越限报警设置

图5所示的是图3中110kV主网变内部发生短路计算后的图形界面。图中右边是短路计算工具条，点击这些按钮可以显示不同类型短路结果；点击“短路显示细则”的按钮可以用不同全电流或分量方式以及不同单位显示结果；点击“短路后电流计算时刻”的按钮可以显示不同时间的短路结果。图5为母线3发生三相短路时全网零秒短路电流周期分量有效值分布。

图5 一个实际县级电网的图形化短路计算结果

4 CEES的推广应用概况

在云南县级电网规划中，由于过去没有一套简单易学的软件，电气计算对于工程技术人员一直是一难题，并由云南电网公司请国内各电力规划咨询机构帮助完成。

CEES电气软件产品于2006年 10月由国内外知名专家所作的鉴定结论为：“该软件系统在图形界面、计算分析功能等方面达到了国外同类产品的先进水平”；2007年又与国内多家知名电力规划咨询机构建立了战略合作关系。本文将以其在云南县级电网“十一五”、“十二五”规划中的推广应用让读者进一步认识CEES软件。

通过对云南县级电网“十一五”、“十二五”规划中向供电局、县级公司规划人员进行短时的软件培训，使他们掌握 CEES软件的潮流、短路和无功补偿电气计算功能，学会如何应用CEES软件来完成电网规划大纲中的内容。在云南县级电网“十一五”、“十二五”规划中，该软件得到广泛应用，应用范围包括4个州市共40个县的县级电网。参加该规划的工程技术人员切实感受到了该软件的优越性，认为具有以下突出特点：

1）软件支持全图形操作，绘制图形、元件参数输入和修改、运行方式设置、各种计算均在图形界面下完成。

2）用户界面友好，操作结果直观，易学易用。

3）符合国家和电力行业相关规程和规定。

4）软件运行效率高，可靠性和稳定性高。

5）对用户要求不高，特别适用于县级电网的日常规划设计与运行分析。

总之，CEES软件的使用不仅使各县技术人员能够相对独立地完成其“十二五”期电网规划任务，还让他们掌握了一个在日后电网规划运行工作中进行电气计算分析的有力工具。

实际应用表明：工程技术人员仅需1～2h培训即会使用该软件产品；经1～2天训练即可独立用该软件进行电气计算。实际应用还表明，CEES软件可以克服由于根据经验和局部计算进行县级电网规划的缺点，从而能够大大降低县级电网的建设成本和运行成本。

5 需完善之处

目前，CEES软件主要用于部分地区及其中小配电网，经技术和市场运作的改进以后，其大规模的推广应用将会产生更大的社会和经济效益。

6 结论

CEES电气计算软件是一个既先进又适合中国国情的电力系统仿真与分析智能计算系统。CEES的众多应用案例表明：该系统特别适合于中小型规模电网，如用于县级电网的规划设计。

[1] 国纪雯. 电力系统设计手册[M]. 北京: 中国电力出版社, 1998.

[2] 刘健. 城乡电网建设与改造指南[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2001.

[3] 丁毓山, 杨勇. 农村电网规划与改造[M]. 北京: 中国电力出版社, 2001.

[4] 中国电力科学研究院. 电力系统分析综合程序(PSASP)用户手册[Z]. 北京: 中国电力科学研究院,2002.

[5] 潘福, 韩伟强, 张建设. 南方电网系统仿真工具应用的分析研究[J]. 南方电网技术研究, 2005(1).