第37卷第3期2009年3月
林业机械与木工设备
FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENT
Vo137No.3Mar.
2009
可视化配电网潮流计算软件设计
唐文秀，赵志江
（东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040）
摘要：应用VC++开发了一套具有可视化的配电网潮流计算软件，阐述了软件开发的设计思想与整体结构以及各模块的功能特点。该软件采用面向对象的程序设计方法，使运行人员能够在良好的人机界面下，实现快速准确的数据录入和计算结果显示，系统易于扩充和维护，运行过程中出现线路过载或电压越限采用醒目颜色显示。结果界面全部汉字化，实用性较强。表明，该软件可视化程度较高、
关键词：配电网；潮流计算；可视化；面向对象中图分类号：TM 715
文献标识码：A
文章编号：1001-4462（2009）03-0041-03
Design of Visualization Distribution Power Flow Calculation Software
TANG Wen-xiu ，ZHAO Zhi-jiang
（Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang 150040，China ）
Abstract ：By using VC++to develop a series of distribution power flow visual calculation software, this article sets forth the ideas of design and the overall structure of software development and the features of each module. The software adopts object-oriented programming method so that the staff can input data and display the results rapidly and accurately under such good man-machine interface. In the meantime the system is easy to be expanded and maintained. If the circuit is overload or overpass the voltage-limit in operating, the system will use eye-catching color to display the alarms. Through extensive experiments the software shows high level of visualization degree with the interface of all the Chinese characters and good practicality.
Key words ：distribution network; power flow calculation; visualization; object-oriented
随着计算机技术的不断发展，操作可视化是当前配电系统计算分析软件的发展趋势和追求目标。迄今为止，国际上已有不少学者尝试了将计算机图形引入电力系统潮流计算软件中，如美国的Bonneville 电力局、PTI 公司、德国的SIMENS 公司等。目前已有的图形化电力系统分析软件有用PROLOG 语言开发的，但运行速度较慢；有在AutoCAD 软件基础上进行二次开发的，但需要价格昂贵的AutoCAD 软件支撑。
随着电力建设的发展，配电网结构越来越复杂，其计算的工作量也日趋庞大，而现有的电力系统潮流计算软件大多是用FORTRAN 语言编写，在DOS
收稿日期：2009－01－19
基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（11523011）
环境下运行。由于功能操作和结果显示都不直观，用户必须花费很大的精力熟悉和掌握软件的使用，而且还需要大量的时间准备和填写计算所需的数据文件。因此开发一套可视化的配电网潮流计算软件，实现快速准确的数据录入和计算结果输出显示，具有十分重要的意义。11.1
设计思想和整体结构设计思想
可视化潮流计算软件的设计思想立足于提高软件操作使用的方便性和快捷性，输入、输出数据的直观性和实用性，实现在计算机图形上进行数据输入和结果输出。整个系统采用统一的面向对象的程序设计方法，
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林业机械与木工设备
第37卷
应用VC++语言编制而成。
为了最大限度地满足需求，使该程序具有良好
的通用性并给用户提供一个友好的操作界面，本程序应用VC++作为开发环境，同时提供了一系列的可视化开发工具，在这些工具中最常用的是微软基础类库MFC 。MFC 具有强大功能，是VC++的主要部分。MFC 对Windows 中大部分对象进行封装，用户只需从这些类中生成实例即可，而不用与低层的API 函数打交道。
由于配电网的结构是辐射状，可以用树来表示，按照树的遍历算法对配电网进行拓扑分析和节点编号。本软件采用广度优先搜索技术分析配电网的拓扑结构，根据开关变量信息，应用通用的SQL 数据库操作语言实现配电网的实时结线分析。
在配电网潮流计算中，网络参数和运行参数的完整性及准确性是影响潮流计算结果的一个主要因素。因此在进行配电网络潮流计算时，采取何种负荷分配方法把根节点上的总负荷分配到各负荷节点上，使计算结果更加符合实际情况是潮流计算的关键问题，该程序采用了以下解决方法。
①把每条配电馈线的主馈线和各分支线作为一条
独立支路，分别计算其潮流值。计算时假定主馈线根节点的电压值恒定不变，各分支根节点电压是已知的，且在分支潮流计算时不变。计算每次潮流时，先计算主馈线的潮流，然后更新各节点电压值，再计算各分支线的潮流。
②在分配负荷时，按照一定的负荷分配系数和各
配电变压器的额定容量把根节点的总负荷分配到各分支线上。1.2
总体框架
一个软件是否具有简单、明了的结构，以及良好的扩展能力，在很大程度上取决于软件框架的结构设计。
可视化配电网潮流计算软件不仅应提供良好的人机界面，软件的执行速度、收敛性也是设计时要考虑的一个重要方面。
为了实现上述目标，在软件的开发和设计中采用基于面向对象的程序设计方法，根据配电网络管理系统高级应用软件的功能要求，在设计时把程序分为若干个模块，主要有图形、计算、网络维护三大功能模块。系统整体结构如图1所示。2各模块功能2.1
图形模块
绘制主结线图
图形模参数录入块
图形显示结果
可
潮流计算
视计化算潮模优化潮流计算流块
计报表输出
算系统
网图形编辑络维护数据编辑模块
数据库备份
图1系统结构框图
图形模块主要包括主结线图绘制、结构参数和计算参数的录入及图形显示三部分。
在面向对象编程技术的基础上，以计算机图形VC++为开发工具，将配电网设备元件通过一个类来表示，每种元件都定义一个类，各个类对象的参数、连接信息组成网络对象。
参数包括电气参数、网络拓扑参数、图形绘制参数、名称和编号参数以及所在位置参数等。在这些参数中，名称、编号参数是所有元件共有的相同参数。
此模块构成了配电网潮流计算所需要的各一次设备类，包括母线类、变压器类、线路类、负荷类、电容器类等，在这些类中包含了绘制该类对象的绘图函数。
本图形系统设计了一系列元件参数对话框，并编写了相应的代码。只要点击结线图上某类元件，便会弹出相应的对话框，用户通过对话框填写各类参数，即可完成对该元件的建模或对已有参数的修改。这种图形化的参数录入方式既简单快捷又比较直观，大大提高了数据处理效率。2.2
潮流计算模块
潮流计算有多种方法，本软件采用等值电流注入的电流偏差型牛顿法，其与输电网常用的功率偏差型算法相比计算速度快，注入电流应用了一个稀疏雅克比矩阵，整个计算过程中只形成一次雅克比矩阵，而且注入电流对配电网的结构不敏感。潮流计算结果包括节点电压、线路功率、平衡节点功率、发电机功率、负荷大小，这些均可显示在网络结线图上。不同的电压等级选择不同的颜色表示。通过鼠标的点击可改变开关状
第3期
唐文秀，等：可视化配电网潮流计算软件设计
软件具有较高的实用性和推广价值。
主要参考文献：
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态，实现发电机、电容器、负荷的投切。2.3网络维护模块
通过图形界面可完成图形的编辑和数据库的录入修改工作，使网络不断更新，满足当前应用的需要。在图形界面的基础上，可进一步实现在图形操作中输入计算所需的网络数据，并在图形中显示结果。3
软件功能
①可通过工具栏的编辑按钮绘出各种电气设备，获②可直接得配电网的结线图，且可以缩放和打印输出；③可根据需要对各种电在图形界面下输入和编辑数据；
④可粘贴、删除、剪切、移动及旋转等；气设备进行复制、
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进行潮流计算和优化潮流。4小结
采用面向对象技术，应用VC++语言开发了一套可视化的配电网潮流计算软件。实现了潮流计算和在计算机图形上进行数据输入和结果输出，能使运行调度人员在良好的人机界面下，实现快速准确的数据录入和结果输出显示，提高了工作效率。通过算例表明，该
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第一作者简介：唐文秀（1964-），女，蒙古族，黑龙江北安人，硕士，副教授（硕士生导师），多年来一直从事电力系统方面的研究、开发与教学工作（E-mail:twx000@163.com）。
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（上接第40页）
定某一位置时的φ值而求得［4-5］。2.2
锥形螺旋钻尖三维建模及分析
基于上述锥形螺旋曲线的方程和对刀片安装角、切土角的分析，应用Pro/E建立的锥形螺旋钻尖三维模型如图4所示。由于挖坑机的刀片越长，工作时所受到的土壤阻力就越大［6］，所以钻尖螺旋面的螺旋升角应大于钻杆螺旋翼片的螺旋升角α，同时螺旋面前端开刃口A 处的切入角与刀片的切土角相比可相同或略大。这样可提高锥形螺旋钻尖的入土性能，刀片切土时的土
壤阻力也会有所降低。3小
结
本文在建立挖坑机刀片切土受力模型的基础上，分析了其各角度之间的关系，得出刀片切土角和安装对角的选取范围。通过建立圆锥面螺旋线的统一方程，圆锥螺旋钻尖的结构进行了优化分析，指出圆锥螺旋型钻尖应同时具有定位和切土功能，这种结构可减小挖坑机刀片的入土阻力，同时也为改进挖坑机钻头的结构设计和性能改善提供了参考。
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图4锥形螺旋钻尖模型