基本涵盖电力系统所以仿真软件文件综述
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PSS/E OPF提供经过特殊设计的使用简单的图形断面。该断面可以帮助迅 速定义和建立即使是最为复 杂的电力系统优化问题。PSS/E OPF完全集成在 PSS/E的潮流程序中，可以直接从PSS/E获得所有必要的潮流数据模型，并在 每次一个优化潮流求解过程完成后立即自动更新这些潮流数据。因此，这个 过程非常有效。优化潮流的数据编辑器可以方便地用来输入和修改所有的约 束和控制变量。整个过程的操作是通过一组完整的视窗构成的现代图形断面 进行的。程序的每一个功能都可以从驱动菜单中选择。
├─PSSPLT
├─PSSExpress
├─PSSEAPI
├─POM
├─PAG
│ ├─PAG-V2
│ └─PAG-V1
├─ModelLibrary
├─GUIDEtoPP
├─LineProp
├─IPLAN
├─Installation
├─Compatibility
├─CLI
2021/9/21
ห้องสมุดไป่ตู้
└─CheatSheets
PSS/E OPF把职能融入潮流求解过程中，大大提高了分析电力系统性能 的效率。常规的潮流依赖于工程师系统地研究各个解后才能找到一个满意的 “良好”解，而PSS/E OPF直接改变各种控制从而迅速地确定“最优”解。 几乎对于任何一个合理的初始点，OPF肯定能求得唯一的全局最优解，并同 时满足系统约束，使成本减少到最小或使系统性能最佳。
v2009
RT-LAB
v10.4
DDRTS
v7.0
ADPSS
v2.0
dSPACE
v7.0
➢ 版权归各软件开发商，仅供学习科研提供参考。
PowerDoc 4卷2.06G, 汇集了2009～2012年更新的软件说明文档。
2021/9/21
5
二. 机电暂态仿真软件
机电暂态过程的仿真，主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰 动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除 线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统 的动态行为和保持同步稳定运行的能力。
development）。
2021/9/21
14
PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF可以提供的目标函数为（可以同时满足一个或多个目标）： 使燃料费用减到最小（Minimize fuel costs）； 使平衡母线发电机有功出力减到最小（Minimize active power slack generation ）； 使平衡母线发电机无功出力减到最小（Minimize reactive power slack generation）； 使有功损耗减到最小（Minimize active power loss）； 使无功损耗减到最小（Minimize reactive power loss）； 使支路电抗调整量减到最小（Minimize adjustable branch reactance）； 使母校并联电容调整量减到最小（Minimize adjustable bus shunts）； 使母线负荷调整量减到最小（Minimize adjustable bus loads）； 使断面潮流减到最小（Minimize interface flows）； 使断面有功潮流传输最大（Maximize interface active power transfer）。
PSS/E提供了丰富的文档和培训来帮助使用者理解其丰富的功能：在线 帮助文档多达7000多页，另外还有大量的辅助教程可供参考；每年在世界各 地举办培训班、研讨会，交流用户使用经验（2011年度PSS/E中国用户会议 于2011年11月11日在浙江大学召开，会议的主题是学习PSS/E最新版（33版） 的新增功能，交流PSS/E的使用心得）。
EDSA
v2005、v3.0、v4.0、v4.2 、v5.0
Sigra
v4
WASP
v9.x、v10.x
CYME
v4.x
HyBrid
v2.x
NEPLAN
v5.1、v5.2
Windpower v30.2
PSIM
v6.0
PSS/Viper
v3.0
PLS_CADD v11.1
TOMLAB
v7.8
Caspoc
2021/9/21
7
PSS/E操作界面
2021/9/21
8
PSS/E仿真规模
2021/9/21
9
PSS/E仿真规模
2021/9/21
10
PSS/E参考文档
PSSE33 ├─WECC
C:\Program Files
├─UsersGUIguide ├─TMLC ├─SavedCase
\PTI\PSSE33\DOCS\├─ReleaseNotes ├─Reference
v3.0、v4.0
PSASP
v6.0、v6.13、v6.22、v6.24、v6.25、v6.26、v7.0
PLECS
v1.52、v1.6x、v2.x、v3.2 、v3.3
Digsilent
v13.1、v13.2、v14.x 、v15.x
ETAP
v4.0、v5.5、v6.0、v7.x、v11.1、v12.0
内容
➢ 电力系统仿真概述 ➢ 机电暂态仿真软件 ➢ 电磁暂态仿真软件 ➢ 电力电子仿真工具 ➢ 配电网的仿真软件 ➢ 实时物理仿真工具
2021/9/21
1
一. 电力系统仿真概述
现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为一体 的复杂非线性网络系统。对其物理本质的研究涉及到短 至1μs到长至1h的动态过程。为了保证实际运行的电力 系统的安全稳定性，不便采用在线物理试验的方法对电 力系统的动态行为进行研究。目前主要利用电力系统仿 真软件离线计算的方法对电力系统及装置的动态行为进 行仿真研究。
Transient stability Short-duration variations
Subsynchronous resonance
Oscillatory transients
Switching
Voltage fluctuations
Impulsive transients
Lightning
Imbalance, harmonics, inter-harmonics, notching, noise
PSS/ADEPT ➢ 实时物理仿真工具:
ADPSS、ARENE、DDRTS 、 HYPERSIM、RTDS、RT-LAB、 dSPACE
2021/9不/2同1 软件仿真的适用范围并无严格定义，通常情况下同样的问题可以选用多种不同的软件进行 4 分析研究, 但选取适合的软件工具能够减少不必要的工作量。红色标注了使用频率高的软件。
Operator actions LFC
Prime mover control
Protection
Generator control
HVDC, FACTS, etc.
Frequency variations
Daily load variation
Tie-line regulation
Long term dynamics Long-duration variations
2021/9/21
15
PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF允许用户任意选择上述目标函数的组合，只要点击图形断面上 的功能键就可容易实现。 优化潮流问题的陈述是通过将目标函数与任意数目 的约束和控制结合起来而形成的，这些约束和控制可以是： 母线电压幅值限制（Bus voltage magnitude limits）； 支路潮流限制（有功、无功、视在功率、电流）（Branch flow limits (MW, MVar, MVA, Ampere)）； 断面潮流限制（有功、无功）（Interface flow limits (MW, MVar)）； 发电机无功容量限制（Generator reactive power capability limits）； 发电周期备用限制（Generation period reserve limits）； 发电机有功限制（Generator active power limits）； 母线并联电容调整量的限制（Adjustable bus shunt limits）； 支路电抗调整量的限制（Adjustable branch reactance limits）； 母线负荷调整量的限制（Adjustable load limits）。
我收集整理的常用电力仿真软件
名称
版本
PSS/E
v28、v29、v30、v31、v32、v33
PSS/SINCAL v5.2、v5.3、v5.4、v6.5、v9.0
PSS/ADEPT v5.2
PSCAD
v3.8、v4.2、v4.3、v4.4、v4.5
EMTP－RV
v2.02、v2.1、v2.2 、v2.3 、v2.4
EMTP/ATP、PSCAD/EMTDC 、EmtpE ➢ 混合仿真工具：
NETOMAC、DIgSILENT、SimPowerSystems ➢ 电磁场仿真工具：
ANSOFT、ANSYS、CDEGS ➢ 电力电子仿真工具: PLECS、PSIM 、SABER、Caspoc ➢ 配电网仿真工具:
ETAP 、EDSA/DesignBase、 PSS/SINCAL、
11
PSS/E功能结构 图
2021/9/21
12
PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF（用于电力系统工程的仿真器的优化潮流）是个功能强大， 使用方便的电力网络分析工具。它突破了常规的潮流分析，为用户提供了全 面优化和调整输电系统运行的能力。PSS/E OPF完全嵌入在PSS/E的潮流程序 中，使得这种优化和调整更为容易。
PSS/E是美国PTI电力技术咨询公司专门为输电系统分析而设计的综合仿 真软件包，是世界电力工业最广泛应用的电力系统分析软件之一，用来研究 电力传输系统和发电机的稳态和动态功能，能处理潮流计算、故障分析、网 络等值、动态仿真和安全运行优化等问题。
PSS/E由于其高度模块化的结构使得它能完成很多功能，同时它还鼓励 工程人员在标准的计算程序不能满足要求时，可以引入自己的子程序来解决 特定的问题。PSS/E具有强大的计算能力，目前PSS/E33版本处理的电力网络 的最大规模为15万条母线、30万条线路、30万个负荷以及3.3万台发电机。
目前，国内常用的机电暂态仿真程序是电力系统综合程序(PSASP)和中国版BPA 电力系统分析程序。国际上常用的有美国PTI公司的PSS／E、美国EPRI的ETMSP、 ABB的SIMPOW程序、德国西门子的NETOMAC、德国Powerfactory的DIgSILENT。
2021/9/21
6
1.PSS/E
根据需要研究的动态过程的作用时间长短，电力系 统暂态过程分为机电暂态过程和电磁暂态过程两大类。
根据仿真研究的对象，分为输电网和配电网仿真。
根据对元件描述的精细程度，分为集总元件仿真和 分布参数电磁场仿真。
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2
电力仿真的时间尺度
Electromagnetic transient modeling and simulation
2021/9/21
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PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF除了能够进行通常的优化分析外（比如使运行费用减到最小） ，还适用于解决与当今电力市场环境更密切相关的许多问题，这包括： 运行费用减到最小（Minimizing operating costs）； 无功规划（Reactive power scheduling）； 电压崩溃分析（Voltage collapse analysis）； 输送能力分析（Transfer capability investigation）； 基于地点的边际电价分析（Location based marginal cost assessment）； 随时需要的辅助服务费用分析（Ancillary service opportunity cost assessment ）； 建立用作对系统影响评估的常规潮流（Impact assessment base case
电力系统机电暂态仿真的算法是联立求解电力系统微分方程组和代数方程组， 以获得物理量的时域解。微分方程组的求解方法主要有隐式梯形积分法、改进尤拉 法、龙格-库塔法等，其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应 用。代数方程组的求解方法主要采用适于求解非线性代数方程组的牛顿法。按照微 分方程和代数方程的求解顺序可分为交替解法和联立解法。
EMTPE
v1.0
NETOMAC
v7.52、v33、v34
CDEGS
v8.1、v12、v13
DSATools
v4、v5、v6、v7、v9、v11
POWERWORLD v8、v10
Eurostag
v4.2、v4.4
Simpow
v10
Liveware
v2.3
TPLAN
v8.2、v8.5
E-TRAN
v1
BPA
10-7
10-5
Timescale (seconds)
10-3
10-1
101
1 cycle
1 sec
1 min
103 1 hr
105 1 day
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3
➢ 机电暂态仿真工具：
PSS/E 、 PSASP 、 BPA 、 Simpow 、 Eurostag 、 PowerWorld Simulator 、 POWERTECH DSA 、 CYME 、 NEPLAN、ETMSP ➢ 电磁暂态仿真工具：
├─PSSPLT
├─PSSExpress
├─PSSEAPI
├─POM
├─PAG
│ ├─PAG-V2
│ └─PAG-V1
├─ModelLibrary
├─GUIDEtoPP
├─LineProp
├─IPLAN
├─Installation
├─Compatibility
├─CLI
2021/9/21
ห้องสมุดไป่ตู้
└─CheatSheets
PSS/E OPF把职能融入潮流求解过程中，大大提高了分析电力系统性能 的效率。常规的潮流依赖于工程师系统地研究各个解后才能找到一个满意的 “良好”解，而PSS/E OPF直接改变各种控制从而迅速地确定“最优”解。 几乎对于任何一个合理的初始点，OPF肯定能求得唯一的全局最优解，并同 时满足系统约束，使成本减少到最小或使系统性能最佳。
v2009
RT-LAB
v10.4
DDRTS
v7.0
ADPSS
v2.0
dSPACE
v7.0
➢ 版权归各软件开发商，仅供学习科研提供参考。
PowerDoc 4卷2.06G, 汇集了2009～2012年更新的软件说明文档。
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二. 机电暂态仿真软件
机电暂态过程的仿真，主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰 动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除 线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统 的动态行为和保持同步稳定运行的能力。
development）。
2021/9/21
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PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF可以提供的目标函数为（可以同时满足一个或多个目标）： 使燃料费用减到最小（Minimize fuel costs）； 使平衡母线发电机有功出力减到最小（Minimize active power slack generation ）； 使平衡母线发电机无功出力减到最小（Minimize reactive power slack generation）； 使有功损耗减到最小（Minimize active power loss）； 使无功损耗减到最小（Minimize reactive power loss）； 使支路电抗调整量减到最小（Minimize adjustable branch reactance）； 使母校并联电容调整量减到最小（Minimize adjustable bus shunts）； 使母线负荷调整量减到最小（Minimize adjustable bus loads）； 使断面潮流减到最小（Minimize interface flows）； 使断面有功潮流传输最大（Maximize interface active power transfer）。
PSS/E提供了丰富的文档和培训来帮助使用者理解其丰富的功能：在线 帮助文档多达7000多页，另外还有大量的辅助教程可供参考；每年在世界各 地举办培训班、研讨会，交流用户使用经验（2011年度PSS/E中国用户会议 于2011年11月11日在浙江大学召开，会议的主题是学习PSS/E最新版（33版） 的新增功能，交流PSS/E的使用心得）。
EDSA
v2005、v3.0、v4.0、v4.2 、v5.0
Sigra
v4
WASP
v9.x、v10.x
CYME
v4.x
HyBrid
v2.x
NEPLAN
v5.1、v5.2
Windpower v30.2
PSIM
v6.0
PSS/Viper
v3.0
PLS_CADD v11.1
TOMLAB
v7.8
Caspoc
2021/9/21
7
PSS/E操作界面
2021/9/21
8
PSS/E仿真规模
2021/9/21
9
PSS/E仿真规模
2021/9/21
10
PSS/E参考文档
PSSE33 ├─WECC
C:\Program Files
├─UsersGUIguide ├─TMLC ├─SavedCase
\PTI\PSSE33\DOCS\├─ReleaseNotes ├─Reference
v3.0、v4.0
PSASP
v6.0、v6.13、v6.22、v6.24、v6.25、v6.26、v7.0
PLECS
v1.52、v1.6x、v2.x、v3.2 、v3.3
Digsilent
v13.1、v13.2、v14.x 、v15.x
ETAP
v4.0、v5.5、v6.0、v7.x、v11.1、v12.0
内容
➢ 电力系统仿真概述 ➢ 机电暂态仿真软件 ➢ 电磁暂态仿真软件 ➢ 电力电子仿真工具 ➢ 配电网的仿真软件 ➢ 实时物理仿真工具
2021/9/21
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一. 电力系统仿真概述
现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为一体 的复杂非线性网络系统。对其物理本质的研究涉及到短 至1μs到长至1h的动态过程。为了保证实际运行的电力 系统的安全稳定性，不便采用在线物理试验的方法对电 力系统的动态行为进行研究。目前主要利用电力系统仿 真软件离线计算的方法对电力系统及装置的动态行为进 行仿真研究。
Transient stability Short-duration variations
Subsynchronous resonance
Oscillatory transients
Switching
Voltage fluctuations
Impulsive transients
Lightning
Imbalance, harmonics, inter-harmonics, notching, noise
PSS/ADEPT ➢ 实时物理仿真工具:
ADPSS、ARENE、DDRTS 、 HYPERSIM、RTDS、RT-LAB、 dSPACE
2021/9不/2同1 软件仿真的适用范围并无严格定义，通常情况下同样的问题可以选用多种不同的软件进行 4 分析研究, 但选取适合的软件工具能够减少不必要的工作量。红色标注了使用频率高的软件。
Operator actions LFC
Prime mover control
Protection
Generator control
HVDC, FACTS, etc.
Frequency variations
Daily load variation
Tie-line regulation
Long term dynamics Long-duration variations
2021/9/21
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PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF允许用户任意选择上述目标函数的组合，只要点击图形断面上 的功能键就可容易实现。 优化潮流问题的陈述是通过将目标函数与任意数目 的约束和控制结合起来而形成的，这些约束和控制可以是： 母线电压幅值限制（Bus voltage magnitude limits）； 支路潮流限制（有功、无功、视在功率、电流）（Branch flow limits (MW, MVar, MVA, Ampere)）； 断面潮流限制（有功、无功）（Interface flow limits (MW, MVar)）； 发电机无功容量限制（Generator reactive power capability limits）； 发电周期备用限制（Generation period reserve limits）； 发电机有功限制（Generator active power limits）； 母线并联电容调整量的限制（Adjustable bus shunt limits）； 支路电抗调整量的限制（Adjustable branch reactance limits）； 母线负荷调整量的限制（Adjustable load limits）。
我收集整理的常用电力仿真软件
名称
版本
PSS/E
v28、v29、v30、v31、v32、v33
PSS/SINCAL v5.2、v5.3、v5.4、v6.5、v9.0
PSS/ADEPT v5.2
PSCAD
v3.8、v4.2、v4.3、v4.4、v4.5
EMTP－RV
v2.02、v2.1、v2.2 、v2.3 、v2.4
EMTP/ATP、PSCAD/EMTDC 、EmtpE ➢ 混合仿真工具：
NETOMAC、DIgSILENT、SimPowerSystems ➢ 电磁场仿真工具：
ANSOFT、ANSYS、CDEGS ➢ 电力电子仿真工具: PLECS、PSIM 、SABER、Caspoc ➢ 配电网仿真工具:
ETAP 、EDSA/DesignBase、 PSS/SINCAL、
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PSS/E功能结构 图
2021/9/21
12
PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF（用于电力系统工程的仿真器的优化潮流）是个功能强大， 使用方便的电力网络分析工具。它突破了常规的潮流分析，为用户提供了全 面优化和调整输电系统运行的能力。PSS/E OPF完全嵌入在PSS/E的潮流程序 中，使得这种优化和调整更为容易。
PSS/E是美国PTI电力技术咨询公司专门为输电系统分析而设计的综合仿 真软件包，是世界电力工业最广泛应用的电力系统分析软件之一，用来研究 电力传输系统和发电机的稳态和动态功能，能处理潮流计算、故障分析、网 络等值、动态仿真和安全运行优化等问题。
PSS/E由于其高度模块化的结构使得它能完成很多功能，同时它还鼓励 工程人员在标准的计算程序不能满足要求时，可以引入自己的子程序来解决 特定的问题。PSS/E具有强大的计算能力，目前PSS/E33版本处理的电力网络 的最大规模为15万条母线、30万条线路、30万个负荷以及3.3万台发电机。
目前，国内常用的机电暂态仿真程序是电力系统综合程序(PSASP)和中国版BPA 电力系统分析程序。国际上常用的有美国PTI公司的PSS／E、美国EPRI的ETMSP、 ABB的SIMPOW程序、德国西门子的NETOMAC、德国Powerfactory的DIgSILENT。
2021/9/21
6
1.PSS/E
根据需要研究的动态过程的作用时间长短，电力系 统暂态过程分为机电暂态过程和电磁暂态过程两大类。
根据仿真研究的对象，分为输电网和配电网仿真。
根据对元件描述的精细程度，分为集总元件仿真和 分布参数电磁场仿真。
2021/9/21
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电力仿真的时间尺度
Electromagnetic transient modeling and simulation
2021/9/21
13
PSS/E OPF 简介
PSS/E OPF除了能够进行通常的优化分析外（比如使运行费用减到最小） ，还适用于解决与当今电力市场环境更密切相关的许多问题，这包括： 运行费用减到最小（Minimizing operating costs）； 无功规划（Reactive power scheduling）； 电压崩溃分析（Voltage collapse analysis）； 输送能力分析（Transfer capability investigation）； 基于地点的边际电价分析（Location based marginal cost assessment）； 随时需要的辅助服务费用分析（Ancillary service opportunity cost assessment ）； 建立用作对系统影响评估的常规潮流（Impact assessment base case
电力系统机电暂态仿真的算法是联立求解电力系统微分方程组和代数方程组， 以获得物理量的时域解。微分方程组的求解方法主要有隐式梯形积分法、改进尤拉 法、龙格-库塔法等，其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应 用。代数方程组的求解方法主要采用适于求解非线性代数方程组的牛顿法。按照微 分方程和代数方程的求解顺序可分为交替解法和联立解法。
EMTPE
v1.0
NETOMAC
v7.52、v33、v34
CDEGS
v8.1、v12、v13
DSATools
v4、v5、v6、v7、v9、v11
POWERWORLD v8、v10
Eurostag
v4.2、v4.4
Simpow
v10
Liveware
v2.3
TPLAN
v8.2、v8.5
E-TRAN
v1
BPA
10-7
10-5
Timescale (seconds)
10-3
10-1
101
1 cycle
1 sec
1 min
103 1 hr
105 1 day
2021/9/21
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➢ 机电暂态仿真工具：
PSS/E 、 PSASP 、 BPA 、 Simpow 、 Eurostag 、 PowerWorld Simulator 、 POWERTECH DSA 、 CYME 、 NEPLAN、ETMSP ➢ 电磁暂态仿真工具：