1、1EDSA 在“电力工程基础”课程教学中的应用摘要：EDSA 是一个面向对象的电力系统大型可视化分析和计算软件，它具有操作界面友好、可视化、交互性能强的设计特点。本文介绍了EDSA 软件包的功能特点，并以电力系统潮流计算为例阐述了 EDSA 仿真软件在“电力工程基础”课程教学中的应用。通过将 EDSA 引入到实践教学环节，有利于帮助学生理解电力系统的基本概念，加深对系统特性、运行状况的认识，对教学有积极的促进作用。 关键词：EDSA；潮流计算；辅助教学 中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）19-0069-02 近些年来，随着电力系统规模不断扩大，像
2、PWS、PSASP、MATPOWER、PSCAD、MATLAB-PSAT 等电力系统分析仿真软件已日趋成为电气工程师的主要应用工具。另外，利用电力系统分析仿真软件作为课堂辅助教学软件还有利于帮助学生理解基本概念，加深对系统运行的认识。美国 EDSA 公司开发的电力系统设计分析软件包，是一个功能强大的电力电气系统设计、分析、模拟、控制的综合性的工具软件包，广泛适用于包括太空站、核电站、潜水艇、海上石油平台、炼油厂、化工厂、发电厂、电网、机场及其空中指挥与管制设施、医院等各种设施的电力、电气系统的设计与分析。该软件可分析最多包含 2000 个节点和 8000 个支路的复杂系统。该软件不仅能用于电力
3、系统及相关领域的工2程设计与科研，还可用于高等学校电气工程及相关专业的仿真教学。本文首先介绍 EDSA 软件包的功能特点，然后以电力系统潮流计算为例，阐述 EDSA 仿真软件在“电力工程基础”课程教学中的应用。该软件可为电气工程类的仿真教学提供参考。 一、EDSA 的功能特点 EDSA 是由美国 EDSA 公司开发的全图形英文界面的电力系统仿真分析/计算高级应用软件。EDSA 软件是全球电力系统设计和分析的标准软件，也是目前唯一通过 ISO9001 质量认证和 10CFR50（美国联邦法规核能卷）规定的电力系统综合仿真软件。该软件拥有直观及友好的操作界面、强大而完善的计算分析功能、开放式数据库
4、连接，能对电力电气系统进行设计计算、分析、模拟及控制。EDSA 的分析应用程序与 Drafix CAD 相组合，并且内置了 Autodesk 公司的 CAD 引擎，可以让用户在进行输入和编辑的过程中轻松地复制、粘贴和拖拽，非常方便地绘制直流、交流、单相、三相乃至交/直流混合系统。EDSA 提供完整的图形和编辑器，以最简洁的方式建立单线图。利用单线图的编辑工具条，可以图形化地增加、删除、移动或联接设备；放大或缩小；显示或隐藏网络；改变设备大小、方向、符号或显示方法；输入设备属性；设置运行状态等。可以按照不同的连接方式、不同的运行要求、不同的负载状况、不同的电气工程参数、不同的计算参数等来设置或改
5、变系统运行状态，并在此基础上进行各种计算与分析。EDSA 的计算分析设计模块种类繁多、功能强大，包括谐波分析、潮流计算、短路计算、电机启动、暂态稳定、最优潮流、可靠性分析、直流系统分析、地下电缆系统、变电站接地和继电保护配合3等分析计算功能。作为一个标准化的国际一流软件，目前 EDSA 软件产品已在国际上广泛推广。在我国，ABB、西门子、北京石化公司、大庆油田设计院以及部分高校科研院所等单位都已成为它的用户。 二、基于 EDSA 的潮流计算仿真应用 1.潮流分析步骤。 （1）通过菜单栏定义绘图页面大小，页面的文本注解显示电气元件（节点和支路）的位置，CAD 页面上的层的属性以及这些电气元件的对
6、齐方式。在操作过程中唯一需要注意的是电气元件对齐方式的选择，它分为节点对齐方式和支路对齐方式两种。电气元件的对齐方式决定了电气元件本身放置在 CAD 的绘图页面上的位置和互联方式。用户可以通过集成在 CAD 界面中的节点和支路属性编辑器来查看电网拓扑结构是否正确地被输入。 （2）数据输入。大体可分为四步操作：第一步，确定要放置的电气元件类型，例如发电机节点、母线节点、负荷节点、变压器支路、电缆支路以及断路器支路等。第二步，确定适当的元器件对齐方式，例如发电机节点及母线节点，可以选择对齐绘图纸的网格；将发电机和母线节点互联起来的变压器支路，可以选择其一端对齐发电机的标注点，另一端对齐母线中点。第
7、三步，将该电气元件放置在图纸上合适的位置。第四步，针对不同的电气元件输入相应参数。如发电机的参数有电压大小、容量以及暂态和次暂态电抗等；输电线的参数有长度，单位长度的正、负、零序电抗等等。当然，EDSA 也提供许多常用的不同规格的电气元件参数，供用户直接选择，不必再行输入。 （3）数据输入完毕，调用 Analysis 菜单中的 Load Flow 下的 AC 命令进行负荷潮流计算。EDSA 仿真软件提供了好几种潮流算法，如牛顿-拉夫逊法、4快速解耦法、高斯-赛德尔法等等，可根据实际情况选择不同的算法。另外，分析报告可以选择多种输出格式，如文本格式、自定义的图文结合的 PDF 报告格式等。针对仿
8、真分析结果，如果需要修改，可以直接返回CAD 集成环境作相应改动。 2.算例仿真。本文以某地区 220kV 电力系统为例加以说明。首先搭建如图 1 所示的系统，并利用这一系统进行潮流计算仿真分析。 设备参数如表 1 所示。 选择快速解耦法，点击“计算”按钮后，出现迭代次数和运行时间对话框。同时，分析结果采用文本文件的格式输出。为了发挥图形界面的直观性，EDSA 软件还提供了单线图标注功能，即负荷潮流计算的各种结果可选择性地标注到单线图上，比如节点电压的角度、负荷侧的功率因数、节点电压降、支路功率损耗、支路潮流等等。通过上述潮流分析流程可以看出，采用 EDSA 软件进行潮流计算可靠而且方便，是电
9、气工作者分析系统稳态运行的一个有利工具。 EDSA 仿真软件具有良好的交互性及强大功能，它在实际工程中广泛应用。为了提高电力工程基础课程的教学效果，做到理论联系实际，可以将 EDSA 引入到实践教学环节。这样，不仅能帮助学生加深对系统运行的认识，而且可以提高学生的工程应用能力。EDSA 是一款非常优秀的教学辅助软件，应在该软件的辅助教学应用方面开展积极的拓展。 参考文献： 1王颖.PWS 在电气工程专业毕业设计中的应用J.中国电力教育，2012， （6）：100-101，103. 52郭涵，金帅军.MATPOWER 在电力系统教学中的应用研究J.中国电力教育，2013， （19）：65-67. 作者简介：李慧（1976-） ，女，湖北随州人，博士，副教授，主要从事供配电自动化、电力电子技术等方面的教学和研究工作。 基金项目：本文获“北京信息科技大学 2011 年度课程建设项目”和北京市属高等学校高层次人才引进与培养三年行动计划（2013-2015 年）青年拔尖人才培育计划（CIT&TCD201304113）资助。
