etap仿真软件在“电力系统分析”教学中的应用

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1、ETAP仿真软件在“电力系统分析”教学中的应用　　摘要：针对“电力系统分析”课程教学中普遍存在“老师难教，学生难学”的问题，使用ETAP仿真软件进行辅助教学，使抽象难懂的理论学习变得直观易懂。以电力系统的电压调节方法为例，进行ETAP仿真软件教学案例设计，实现可视化仿真与课堂理论教学的紧密结合。实践证明，这种教学方法激发了学生的学习兴趣，明显提高了课堂教学效果。　　关键词：电力系统分析；ETAP仿真软件；电压调节方法　　作者简介：朱慧（1980-），女，山东定陶人，青岛科技大学自动化与电子工程学院，讲师。（山东青岛26

2、6042）　　中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）09-0064-02　　“电力系统分析”是电气工程及其自动化专业的一门专业骨干基础课程，是学习其他后续课程（如“电力系统继电保护”、“电力系统自动化”、“电力系统微机继电保护”）的基础。学习这门课程需掌握电路、电机、电磁场和高等数学等方面的知识，所涉及的知识面广，理论性强，又包含大量的计算和画图，学生学起来抽象、难理解，会影响后续课程的学习。近年来，随着电力系统的不断发展，电力系统的规模日益增大，新技术不断被应用到该领域中，迫切需要

3、新的教学方法来适应电力系统发展对课堂教学的要求。ETAP是电力系统运行分析的专业仿真软件，它提供完整的图形化编辑器，以简洁的方式对电力系统进行建模，且能快速准确地对系统进行仿真分析，分析结果能以多种形式直观地输出。若在课堂教学中引入ETAP仿真软件，将有助于学生直观系统、深入地学习“现代电力系统分析”课程。而“电力系统分析”教学中引入ETAP仿真软件辅助教学，目前国内处于开始阶段，仅有有限高校引进并开始使用ETAP仿真软件辅助教学，是一个新的发展趋势。本文针对ETAP仿真软件和教学紧密结合以提高学生学习效果，进行了探讨

4、和分析。　　一、ETAP仿真软件介绍　　ETAP仿真软件是美国OTI公司从1996年开始发行的第一个真正32位Windows环境下电力系统分析计算应用程序，也是全美第一个特许提供给核电站进行电力系统分析的商用软件。[1]ETAP仿真软件确立了电力系统设计和分析软件的标准，经过多年的开发与完善，可以提供全图形的用户界面，以最简洁的方式建立单线图、阻抗图、继电保护图、分析计算图等100多种不同的图形。利用用户界面的编辑工具条，可以很方便地增加、删除、移动和连接元件，放大、缩小和翻转图形，显示或隐藏网络，在用户界面上点击元件

5、后可直接输入元件的各类参数、属性及运行状态等，使用起来非常方便灵活。[2]　　ETAP软件还具有强大的计算分析和设计功能，可以进行潮流计算、短路计算、继电保护配合、谐波分析、暂态分析、电机起动分析、接地网设计和低压配电系统的设计等。ETAP软件可以将分析结果以直接显示、文本报告的形式、曲线的形式等多种形式直观地输出。[3]因此，ETAP仿真软件其良好的人机界面、强大的计算分析和设计功能、直观简单的电气操作等优点在我国电力系统行业中得到广泛应用。特别是近年来，随着我国电力系统事业的发展，电力系统的容量及单机容量越大，电力

6、系统的结构越来越复杂，学习、掌握优秀的电力系统仿真软件ETAP，将对电力系统规划、分析与实时监控等有很大的帮助。[4]一些高校为了学生更加系统、深入地学习电力系统分析课程，以及在毕业后能尽快地适应工作需要，引入了ETAP仿真软件。　　二、ETAP软件仿真与课堂授课的结合　　在引进ETAP软件之后，结合多年的课堂教学经验，对“电力系统分析”课程中的若干关键知识点和难点进行了仿真教学案例设计，并应用于课堂教学。电力系统的电压调节方法是“电力系统分析”课程的重要内容，下面就以这部分内容为例，讲解ETAP软件仿真与课堂授课的结

7、合。　　1.理论分析　　在图1所示的电力系统中，分别采用改变变压器变比、改变无功功率分布的方法调节母线3的电压。画出系统的等值电路，如图2所示。等值电路中，变压器的励磁支路和电缆线路的导纳支路都略去。变压器归算到低压侧的阻抗为ZT，线路的阻抗为Zl。按照“电力系统分析”课程中变压器等值电路与参数计算的理论分析，参数计算如下：，　　，通过以上两式计算得到：。电缆阻抗参数为。变压器和线路的总阻抗为，系统中的负荷。母线1的电压为35kV，且保持不变，则理想变压器二次绕组的电压为11kV，线路和变压器阻抗上的压降，母线3的电压

8、，以百分数形式表示。[5]　　通过以上公式推导、计算，求得母线3的电压为95.8%。很显然，此电压偏低，若通过并联静电电容器的方法改变其功率分布，需要计算并联的静电电容器应该提供的无功功率，才能将其电压提高到98%。根据静电电容器无功功率计算公式，求得。[6]经过以上的理论分析可知，为将母线3的电压升高到98%，并联的静电电容器需