大型水电站实时仿真电气部分建模方法研究

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某电站50 MW水轮发电机数学建模和仿真分析

２０２０年第１２期２０２０Ｎｕｍｂｅｒ１２水电与新能源ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲＡＮＤＮＥＷＥＮＥＲＧＹ第３４卷Ｖｏｌ.３４ＤＯＩ:１０.１３６２２/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ４２－１８００/ｔｖ.１６７１－３３５４.２０２０.１２.０１２收稿日期:２０２０－０９－０５作者简介:柳呈祥ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ主要从事水电站励磁㊁直流系统调试㊁检修㊁维护工作ꎮ某电站５０ＭＷ水轮发电机数学建模和仿真分析柳呈祥ꎬ张元栋ꎬ程诗龙ꎬ黄柯维(中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂ꎬ湖北宜昌㊀４４３１３３)摘要:以某电站５０ＭＷ水轮发电机组为研究对象ꎬ对电机进行了模型参数计算ꎬ建立了发电机的数学模型ꎻ应用Ｍａｔｌａｂ软件中的ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具ꎬ以建立的数学模型为基础搭建了凸极水轮发电机仿真模型ꎬ并对所建模型并网后的运行特性进行仿真研究ꎬ验证了所建模型的正确性ꎮ关键词:水轮发电机ꎻ参数计算ꎻＭａｔｌａｂꎻ数学模型中图分类号:ＴＭ３１２㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７１－３３５４(２０２０)１２－００４９－０５ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａ５０ＭＷＨｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒＵｎｉｔＬＩＵＣｈｅｎｇｘｉａｎｇꎬＺＨＡＮＧＹｕａｎｄｏｎｇꎬＣＨＥＮＧＳｈｉｌｏｎｇꎬＨＵＡＮＧＫｅｗｅｉ(ＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＰｌａｎｔꎬＣｈｉｎａＹａｎｇｔｚｅＰｏｗｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＹｉｃｈａｎｇ４４３１３３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｏｒａ５０ＭＷｈｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.ＴｈｅｎꎬａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎＳｉｍｕｌｉｎｋｔｏｏｌｂｏｘｉｎＭａｔｌａｂｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ.Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔꎻｐａｒａｍｅｔｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎꎻＭａｔｌａｂꎻｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ㊀㊀同步发电机是电力系统的心脏ꎬ直接影响电力系统的的稳定运行ꎮ由于电机非线性㊁强耦合㊁多变量的特点ꎬ电机的动态特性复杂ꎬ而电机的动态性能对电力系统的动态稳定非常重要ꎬ所以对电机的模型进行深入的研究是十分必要的[１]ꎮ对于同步电机的数学模型主要有ａｂｃ轴和ｄｑ轴两种参考坐标系ꎬａｂｃ坐标系可以完整反映气隙基波和谐波磁场的电磁关系ꎬ但是电感参数变化会给此坐标系下的计算和分析造成不便ꎻｄｑ轴坐标系只计基波磁场的作用ꎬ可以实现定子绕组㊁转子绕组和阻尼绕组的电感解耦ꎬ目前来说ꎬ通常采用ｄｑ轴坐标进行电机建模ꎮ本文以某电站凸机同步发电机为例ꎬ建立了发电机在ｄｑ轴下的数学模型ꎬ并对此模型进行了Ｍａｔｌａｂ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真ꎬ最后对仿真波形进行分析ꎬ验证了模型的正确性ꎮ１㊀发电机数学模型１.１㊀ｄｑ坐标系下的电机有名值方程为了建立同步发电机模型ꎬ必须对实际电机作必要的简化假设:１)定子三相绕组结构上完全相同ꎬ在空间上相差１２０ʎ电角度ꎮａｂｃ三相绕组对其轴线而言结构对称ꎮ２)电机转子在结构上是完全对称的ꎮ转子各绕组如果有电流ｉ流过ꎬ只考虑正弦基波分量ꎮ３)对于电机沿直轴或交轴的磁路ꎬ如果磁势波是对称于直轴或交轴正弦分布的ꎬ则磁密波也对称于直轴或者交轴正弦分布ꎬ或者说对于磁密波只计其基波分量[２]ꎮｄｑ坐标系下的电机暂态方程适应转子的旋转和凸极效应ꎬ所以一般选用ｄｑ坐标系建模ꎮ电压和磁链方程如下ꎮ９４水电与新能源２０２０年第１２期电压方程:ｕｄ＝ｐψｄ－ωψｑ－ｒｉｄｕｑ＝ｐψｑ＋ωψｄ－ｒｉｑｕｆ＝ｐψｆ＋ｒｆｉｆ０＝ｐψＤ＋ｒＤｉＤ０＝ｐψＱ＋ｒＱｉＱ(１)式中:ｕｄ㊁ｕｑ㊁ｕｆ分别为ｄｑ轴电压和励磁绕组的电压ꎻψｄ㊁ψｑ㊁ψｆ㊁ψＤ㊁ψＱ分别为各绕组磁链ꎻｉｄ㊁ｉｑ㊁ｉｆ㊁ｉＤ㊁ｉＱ分别为各绕组中流过的电流瞬时值ꎻｒ㊁ｒｆ㊁ｒＤ㊁ｒＱ分别为各绕组电阻ꎻω为转子电角速度ꎻｐ为微分算子ꎬｐ＝ｄｄｔꎮ磁链方程:㊀ψｄψＦψＤæèçççöø÷÷÷＝ＬｄＭｆＭＤＫＭｆＬｆＭＲＫＭＤＭＲＬＤéëêêêêùûúúúú－ｉｄｉｆｉＤéëêêêêùûúúúú㊀ψｑψＱæèçöø÷＝ＬｄＭＱＫＭＱＬＱéëêêùûúú－ｉｄｉＱéëêêùûúú(２)式中:Ｌｄ㊁Ｌｑ分别为ｄｑ同步电感系数ꎻＬｆ㊁ＬＤ㊁ＬＱ分别为励磁和阻尼绕组自感系数ꎻＭＲ为励磁和阻尼Ｄ绕组自感系数ꎻＭｆ㊁ＭＤ㊁ＭＱ分别为定子和转子绕组互感系数幅值ꎮ１.２㊀ｄｑ坐标系下的标幺值方程用有名值来进行同步电机的分析时ꎬ存在量级差异较大的情况ꎬ用归算到自身容量基值下的标幺值表示则更加合理ꎮ因此ꎬ对电机有名值方程还需进行标幺化ꎮ对有名值方程进行规范化的过程就是标幺化的过程ꎬ首先要确定有关变量的基准值ꎮ发电机定子侧基准电压ＵＢ㊁基准电流ＩＢ㊁基准容量ＳＢ㊁基准频率ｆＢ和基准角频率ωＢ为[３]㊀㊀ＵＢ＝２ＵＲ㊀㊀ＩＢ＝２ＩＲ㊀㊀ＳＢ＝ＳＲ＝３ＵＲＩＲ＝３２ＵＢＩＢ㊀㊀ｆＢ＝５０Ｈｚ㊀㊀ωＢ＝２πｆｂ式中:ＵＲ为发电机额定相电压有效值ꎻＩＲ为发电机额定相电流有效值ꎻＳＲ为发电机额定容量ꎮ定子侧绕组基准磁链ψＢ㊁基准自感系数ＬＢ和时间基准值ｔＢ关系为ψＢ＝ＵＢｔＢψＢ＝ＬＢＩＢ转子ｆ㊁Ｄ和Ｑ各绕组变量分别取以下基准值ＵｆＢ＝ＫＦＵＢＵＤＢ＝ＫＤＵＢＵＱＢ＝ＫＱＵＢüþýïïïψｆＢ＝ＫＦψＢψＤＢ＝ＫＤψＢψＱＢ＝ＫＱψＢüþýïïïＩｆＢ＝３２１ＫＦＩＢＩＤＢ＝３２１ＫＤＩＢＩＱＢ＝３２１ＫＱＩＢüþýïïïïïïïＳＦＢ＝ＳＤＢ＝ＳＱＢ＝ＳＲ式中:ＫＦ㊁ＫＤ为励磁和阻尼Ｄ绕组对定子ｄ绕组的等效匝比ꎻＫＱ为阻尼Ｑ绕组对定子ｑ绕组的等效匝比ꎮ经过规范化后的磁链方程为ψｄψＢψｆψｆＢψＤψＤＢæèçççççççöø÷÷÷÷÷÷÷＝ＬｄＬＢＭｆ２３ＫＦＬＢＭＤ２３ＫＤＬＢ２３ＭｆＫＦＬＢＬｆ２３ＫＦ２ＬＢＭＲ２３ＫＤＫＦＬＢ２３ＭＤＫＤＬＢＭＲ２３ＫＦＫＤＬＢＬＤ２３ＫＤ２ＬＢéëêêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúúú－ｉｄＩＢｉｆ３２１ＫＦＩＢｉＤ３２１ＫＤＩＢéëêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúψｑψＢψｑψＱＢæèççççöø÷÷÷÷＝ＬｑＬＢＭＱ２３ＫＱＬＢ２３ＭＤＫＱＬＢＬＱ２３ＫＱ２ＬＢＬＱéëêêêêêêêêùûúúúúúúúú－ｉｑＩＢｉＱ３２１ＫＱＩＢéëêêêêêêùûúúúúúú(３)由于电感标幺值与电抗标幺值相等ꎬ可以不区分ꎬ上式可改写为ψｄ∗ψｆ∗ψＤ∗æèçççöø÷÷÷＝Ｘｄ∗Ｘａｄ∗Ｘａｄ∗Ｘａｄ∗Ｘｆ∗ＸＲ∗Ｘａｄ∗ＸＲ∗ＸＤ∗éëêêêêùûúúúú－ｉｄｉｆｉＤéëêêêêùûúúúúψｑ∗ψＱ∗æèçöø÷＝Ｘｑ∗Ｘａｑ∗Ｘａｑ∗ＸＱ∗éëêêùûúú－ｉｑｉＱéëêêùûúú(４)电压方程为０５柳呈祥ꎬ等:某电站５０ＭＷ水轮发电机数学建模和仿真分析２０２０年１２月ｕｄ∗＝ｄｄｔ∗(ψｄ∗)－ω∗ψｑ∗－ｒ∗ｉｄ∗ｕｑ∗＝ｄｄｔ∗(ψｑ∗)＋ω∗ψｄ∗－ｒ∗ｉｑ∗ｕｆ∗＝ｄｄｔ∗(ψｆ∗)＋ｒｆ∗ｉｆ∗ｕＤ∗＝ｄｄｔ∗(ψＤ∗)＋ｒＤ∗ｉＤ∗＝０ｕＱ∗＝ｄｄｔ∗(ψＱ∗)＋ｒＱ∗ｉＱ∗＝０(５)由于后续分析的电气量均为标幺值ꎬ将∗省略ꎮ电机参数一般以运算电抗和实用参数给出ꎬ其中ｄｑ轴运算电抗为Ｘｄ(ｐ)＝ψｄ－ｉｄＸｑ(ｐ)＝ψｑ－ｉｑ由式(４)和(５)可求得:㊀㊀Ｘｄ(ｐ)＝Ｘｄ－Ｂ(ｐ)Ａ(ｐ)Ａ(ｐ)＝ｐ２(ＸＤＸｆ－Ｘａｄ２)＋ｐ(ＸＤｒｆ＋ＸｆｒＤ)＋ｒＤｒｆＢ(ｐ)＝ｐ２(ＸＤ＋Ｘｆ－２Ｘａｄ)Ｘａｄ２＋ｐ(ｒｆ＋ｒＤ)Ｘａｄ２㊀㊀Ｘｑ(ｐ)＝Ｘ１＋Ｘａｑ(ＸＱ１＋ｒＱｐ)Ｘａｑ＋(ＸＱ１＋ｒＱｐ)(６)除以上电磁方程ꎬ还有转子运动方程２Ｈｄωｄｔ＝Ｔｍ－ＴｅＴｅ＝ψｄｉｑ－ψｑｉｄ(７)式中:Ｈ为机组惯性时间常数ꎻＴｍ为机械力矩ꎻＴｅ为电磁转矩ꎮ２㊀标幺值选定和仿真参数计算表１为某电站发电机主要电气参数ꎬ由式(４)(５) (７)搭建电机模型需知道发电机定子绕组㊁转子绕组和阻尼绕组的电抗值㊁电阻值ꎬ还需知道机组惯性时间常数ꎮ由于建模采用标幺值系统ꎬ应对发电机电气参数进行标幺化ꎬ本节对发电机标幺值选定和发电机参数进行分析和计算ꎮ定子绕组基准值选择[４－５]ＳａＢ＝ＳＮ＝５８.８ＭＶＡＵａＢ＝２ＵＲ＝２ˑ１０５００/３＝８５７３.２ＶＩａＢ＝２ＩＲ＝４５７４.３Ａ表１　发电机主要电气参数表项目额定工况发电机功率ＰＮ/ＭＷ５０功率因数ｃｏｓφＮ０.８５发电机容量ＳＮ/ＭＶＡ５８.８额定电压ＵＮ/ｋＶ１０.５额定电流ＩＮ/Ａ３２３４.５额定转速ｎＮ/(ｒｍｉｎ－１)２７２.７额定频率ｆＮ/Ｈｚ５０直轴同步电抗Ｘｄ(不饱和值)/ｐ.ｕ.１.０５８直轴瞬变电抗Ｘᶄｄ(不饱和值)/ｐ.ｕ.０.３０７直轴超瞬变电抗Ｘᵡｄ/ｐ.ｕ.０.２０３交轴同步电抗Ｘｑ/ｐ.ｕ.０.６７５交轴超瞬变电抗Ｘᵡｑ/ｐ.ｕ.０.２１４定子绕组漏抗Ｘ１/ｐ.ｕ.０.１１９ｄ轴短路暂态时间常数Ｔᶄｄ/ｓ１.９６２ｄ轴开路暂态时间常数Ｔᶄｄ０/ｓ６.７６ｄ轴短路次暂态时间常数Ｔᵡｄ/ｓ０.０４４１ｄ轴开路次暂态时间常数Ｔᵡｄ０/ｓ０.０６６５ｑ轴短路超瞬变时间常数Ｔᵡｑ/ｓ０.０５０２ｑ轴开路超瞬变时间常数Ｔᵡｑ０/ｓ０.１５７９６空载励磁电流Ｉｆ０/Ａ５９３额定励磁电流ＩｆＮ/Ａ１０６７额定励磁电压ＵｆＮ/Ｖ１６４定子绕组电阻Ｒａ/Ω０.００６４５励磁绕组电阻Ｒｆ/Ω０.１３０７飞轮力矩ＧＤ２/ｔｍ２１８５０ｆａＢ＝５０ＨｚωＢ＝２πｆＢ＝３１４.１６ｒａｄ/ｓＺａＢ＝ＲａＢ＝ＸａＢ＝１.８７４２ΩＬａＢ＝ＸａＢ/ωＢ＝５.９６６ˑ１０－３ＨψａＢ＝ＬａＢＩａＢ＝２７.２９Ｗｂ励磁绕组基准值选择ＳｆＢ＝ＳｆＢ＝ＳＮ＝５８.８ＭＶＡＬｄｆ＝ＵＢωＢｉｆ｜ｉｆ＝５９３Ａ＝０.０４６０２ＨＸａｄ∗＝Ｘａｄ∗－Ｘ１∗＝０.９３９ＩｆＢ＝ＸａｄＩＢωＢＬｄｆ＝(Ｘｄ－Ｘ１)ＩＢωＢＬｄｆ＝５５６.８Ａ１５水电与新能源２０２０年第１２期ＵｆＢ＝ＳＢＩｆＢ＝１０５.６ｋＶＺｆＢ＝ＲｆＢ＝ＸｆＢ＝１８９.７ΩＬｆＢ＝ＸｆＢ/ωＢ＝０.６０３８ＨψｆＢ＝ＬｆＢＩｆＢ＝３３６.２Ｗｂ定转子之间的互感基值选择ＬａｆＢ＝２３ＬａＢＬｆＢ＝０.０４９ＨＬｆａＢ＝２３ＬａｆＢ＝０.０７３５Ｈ力矩基值ＴＢ＝ＳａＢωｍＢ＝ｎｐＳａＢωｅＢ＝１１ˑ５８.８ˑ１０６３１４.１６＝２.０６ˑ１０６Ｎｍ由电机实用参数可继续求解得到电机模型参数[６](由于模型建立在标幺值基础上ꎬ后续如无特别说明均省略符号∗):Ｘａｄ＝Ｘｄ－Ｘ１＝０.９３９Ｘａｑ＝Ｘｑ－Ｘ１＝０.５５６Ｘｆ＝Ｘａｄ２Ｘｄ－Ｘᶄｄ＝１.１７４ＸＤ＝２.５５９ＸＱ＝０.６７１ｒ＝３.４４１ˑ１０－３ｒｆ＝５.５２８ˑ１０－３ｒＤ＝０.０８６５ｒＱ＝３.１６２ˑ１０－３转动惯量Ｊ＝１４ＧＤ２ˑ１０３＝４６２.５ˑ１０３ｋｇｍ２机组惯性时间常数Ｈ＝１２ＪωｍＢ２ＳａＢ＝３.２１ｓ至此ꎬ电机仿真所需所有建模参数均已求得ꎮ３㊀仿真模型３.１㊀模型搭建如图１所示ꎬ按照前面两节的电机电压方程㊁磁链方程㊁功率方程㊁电磁力矩方程和转子运动方程搭建电机模型ꎮ明显地ꎬ当考虑定子绕组㊁转子绕组和励磁绕组的电磁暂态过程以及转子的机械过渡过程时ꎬ发电机为七阶模型ꎬ完整的反映了电机系统的物理特性ꎮ电机模型采用标幺值系统ꎬ与上节的计算和分析对应ꎮ励磁系统采用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ自带的ＥｘｃｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍꎬ控制方式为ＰＩＤ＋ＰＳＳ２Ｂꎮ变压器选择Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅＴｒａｎｓ￣ｆｏｒｍｅｒꎬ容量选择６０ＭＶＡꎬ一二次侧电压为１０.５ｋＶ/３５ｋＶꎮ输电线路选择３－ＰｈａｓｅＳｅｒｉｅｓＲＬＣＢｒａｎｃｈ(电阻０.００３Ωꎬ电感为０.００５Ｈ)ꎮ无穷大系统用３－ｐｈａｓｅＳｏｕｒｃｅ模块(１００００ＭＶＡ３５ｋＶ)和３－ｐｈａｓｅｐａｒａｌｌｅｌＲＬＣｌｏａｄ模块组成ꎮ图１㊀发电机Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型图２５柳呈祥ꎬ等:某电站５０ＭＷ水轮发电机数学建模和仿真分析２０２０年１２月３.２㊀仿真波形搭建好仿真模型后ꎬ可以对电机暂态过程进行模拟仿真ꎮ机械功率输出Ｐｍ＝１(ｐ.ｕ.)ꎬ给定电压Ｖｒｅｆ＝１(ｐ.ｕ.)ꎮ励磁电流Ｉｆ㊁励磁电压Ｕｆ㊁ｄｑ轴电压和电流㊁电磁功率Ｐｅ和输出功率Ｐｅｏ的仿真波形如图２－图４所示ꎮ图２㊀Ｉｆ㊁Ｕｆ㊁Ｕｄ和Ｕｑ仿真波形图(Ｐｍ＝１ꎬＶｒｅｆ＝１)图３㊀ｉｄ和ｉｑ仿真波形图(Ｐｍ＝１ꎬＶｒｅｆ＝１)从图中可知ꎬ励磁电压㊁励磁电流随时间趋于稳定并达到额定值ꎮＵｄ和Ｕｑ的稳定值分别为０.６４７(ｐ.ｕ.)和０.７６３(ｐ.ｕ.)ꎮＵｄ２＋Ｕｑ２稳定值刚好趋于图４㊀Ｐｅ和Ｐｅｏ仿真波形图(Ｐｍ＝１ꎬＶｒｅｆ＝１)电压额定值ꎮ电磁功率和电磁输出功率趋于１(ｐ.ｕ.)ꎬ和给定的机械功率平衡ꎬ因为模型中未考虑摩擦转矩作用ꎬ这与理论分析的结果是一致的ꎮ综合以上发电机电气量仿真波形ꎬ本文搭建的发电机模型正确ꎬ可真实反映发电机电气和机械特性ꎮ４㊀结㊀语发电机系统是一个典型非线性㊁强耦合的高阶系统ꎬ动态性能复杂ꎬ所以对发电机的建模力求精确ꎮ本文介绍了建立发电机ｄｑ轴坐标系下数学模型的基本方法ꎬ接着对某电站的电机参数进行了分析和计算ꎬ搭建了基于实际凸机水轮发电机的模型ꎬ最后通过Ｍａｔ￣ｌａｂ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真验证了模型的正确性ꎮ参考文献:[１]余贻鑫ꎬ陈礼义.电力系统的安全性和稳定性[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ１９８８[２]黄家裕ꎬ岑文辉.同步电动机基本理论及其动态行为分析[Ｍ].上海:上海交通大学出版社ꎬ１９８９[３]高景德ꎬ张麟征.电机过渡过程的基本理论及分析方法[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ１９８２[４]韩富春ꎬ闫根弟.暂态稳定数字仿真中发电机数学模型的研究[Ｊ].太原理工大学学报ꎬ２００５ꎬ３６(１):７５－７８[５]宋宏志.不同工况下大型水轮发电机电磁参数的计算[Ｄ].北京:华北电力大学ꎬ２０１１[６]倪以信ꎬ陈寿孙ꎬ张宝霖.动态电力系统的理论和分析[Ｍ].北京:清华大学出版社ꎬ２００２３５。

电力系统建模与仿真技术研究

电力系统建模与仿真技术研究一、引言电力系统是现代社会中不可或缺的一部分，它为人们的生活、生产提供了必要的能源支撑。

在电力系统的设计和运行管理中，建模和仿真技术一直是电力系统领域中非常重要的技术手段。

电力系统的建模和仿真技术可以帮助电力工程师更好地理解和掌握电力系统的特性，并针对实际问题进行分析和优化。

本文将介绍电力系统建模与仿真技术的研究现状和未来发展方向。

本文将按如下方式进行组织：二、电力系统建模技术电力系统建模是指将电力系统的各个部分分解为可仿真的子系统并进行各子系统间关系的描述和组合。

在电力系统建模中，应考虑电力系统的稳定性、可靠性、安全性等方面的因素。

1. 基于物理建模的技术基于物理建模的技术是电力系统建模的主要方法。

该方法需要将电力系统的各个部分分解为具有物理意义的子系统组件，并使用物理方程描述各个子系统间的相互作用关系。

基于物理建模的技术可以精确地描述电力系统的工作原理和特性。

2. 基于数据驱动建模的技术基于数据驱动建模的技术是利用大量历史数据和现场监测数据，通过数据挖掘和模式识别等技术，对电力系统进行建模。

该方法能够很好地适应不同电力系统的变化和不确定性，较为灵活。

三、电力系统仿真技术电力系统仿真是指通过模拟电力系统运行实际场景，预测电网运行情况和变化规律，探究电力系统存在问题并提出优化方案。

1. 时域仿真时域仿真是一种基于时间的仿真方法，可以模拟电力系统的瞬态过程。

该方法可以精确地模拟电力系统各个部件的动态响应过程，包括瞬态稳定、短路、过流、过电压等情况。

2. 频域仿真频域仿真是一种基于频率响应的仿真方法，可以模拟电力系统的稳定过程。

该方法可以精确地模拟电力系统的功率流和电压波动等情况，可用于分析电力系统的稳态电路、短路容限等情况。

四、电力系统建模与仿真软件电力系统建模和仿真软件是电力系统应用中不可或缺的工具。

目前，国内外市场上具有代表性的电力系统建模与仿真软件主要有PSSE、PSCAD、EMTP、MATLAB等。

水电站水机电仿真系统的开发及探究

水电站水机电仿真系统的开发及探究摘要：电站水机电一体化的仿真包括了由详细水力系统、发电机组、升压站、等值电力系统构成的中小型电力系统。

对于水电厂水机电耦合问题的研究，通常采用单机无穷大系统进行代替，并非针对本厂的具体数据和参数进行研究，因而相关结论具有参考意义但一般无法对本厂的生产直接形成指导意见。

关键词：水电站水机电仿真系统；开发；水电站在实际运行中，当运行操作或因事故而改变系统的运行状态时，就会产生过渡过程，由于水体惯性的存在，就会引起系统中管道压力、流量、机组转速的剧烈变化，对水电站的运行质量以至安全将产生非常重要的影响。

因此，无论为确定电站设计参数或保证电力系统运行质量都必须对水电站进行静、动态仿真研究。

一、研究水电站水机电系统（HMES）为一类非线性耦合系统，主要包括水力系统、机械系统及电气系统3 个子系统，其动态特性取决于各子系统的共同作用。

其中，水力系统主要包含有压引水系统、调压井、蜗壳及尾水管等；机械系统主要包含水轮机、调速器等；电气系统主要包括水轮发电机、励磁系统、电力系统稳定器及负荷等。

随着水电机组装机容量逐渐增大，调峰调频任务愈发繁重，水电站水机电系统的动态特性对电力系统安全稳定运行的影响日益显现。

大型水电机组的切机或者突然甩负荷将导致电力系统失去较大功率，对系统的功角、频率及电压稳定性都会造成严重影响。

如何准确模拟出大小扰动下水电站水机电系统动态特性，并采取相关措施抑制其对电力系统造成的不良影响已成为水电站建设的主要问题。

作为对真实物理系统进行模拟的重要手段之一，数字仿真凭借成本低、不受外部环境限制等优点，现已成为电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可或缺的工具。

二、水电站水机电仿真系统的开发1.监控运行系统和仿真系统的一体化。

目前的水电厂基本上都投运了计算机监控系统，监控系统和仿真系统一般都是两个独立的系统，这两个系统一般由不同的单位研制，它们之间可能会通过通讯协议来进行通讯，在两个系统设计之初就缺乏统一的规划和接口，由于存在这个缺陷，仿真系统和监控运行系统不能作到一体化运行，仿真系统一般只能作为员工的离线培训系统。

电力系统的建模和仿真方法

电力系统的建模和仿真方法电力系统是现代社会不可或缺的一部分，它是连接发电、输电、配电等各个环节的集成系统，也是保障能源供应和社会稳定运转的重要基础设施之一。

在不断变革的环境中，电力系统的稳定、安全和可靠性受到了越来越多的挑战，因此需要更加精准、高效和智能的控制和管理方式。

为此，电力系统的建模和仿真方法得到了广泛的关注和引用，本文就电力系统的建模和仿真方法进行描述和分析。

一、电力系统建模方法电力系统建模是利用数学模型将电力系统的各个组成部分进行抽象和描述，它是电力系统的分析和设计的重要基础。

目前，电力系统建模方法主要分为静态建模和动态建模两种。

1、静态建模静态建模是基于电力系统的拓扑结构和参数信息，将电力系统抽象为框架结构和等效电路网络，通过数学方法计算网络中各个节点的电压、电流、功率、损耗和能量传输等参数，以实现对电力系统静态特性的分析和评估。

静态建模主要包括拓扑建模和参数建模两部分。

拓扑建模是根据电力系统的物理层次，将发电、变电、输电、配电等不同的电力设备和线路连接起来，建立电网拓扑结构图。

参数建模是指针对电力系统的各个部位，结合拓扑信息和实测数据，计算出相应的电路参数，如电阻、电容、电感、导纳、传输损耗等，将电力系统建模为一个等效的电路网络。

2、动态建模动态建模是建立在静态建模的基础之上，对电力系统的时变特性进行描述和分析。

它考虑到了电力系统的动态过程，可以模拟电力系统出现故障或大规模负荷变化等情况下的响应过程，并预测电网的稳定性和可靠性。

动态建模主要包括相量建模和时域建模两种。

相量建模是基于瞬时相量理论，将电力系统抽象为粗略的传输线等效电路模型，通过计算机仿真技术，分析电压和电流的动态行为，预测电网的稳定性和故障分析。

时域建模是基于微分方程组的建模方法，将电力系统的动态过程建模为一个系统方程组，通过求解方程组，得到电网的响应特性。

二、电力系统仿真方法电力系统的仿真技术是模拟电力系统运行过程的一种有效方法，可以预测电力系统各种工况下的性能和响应能力，以便评估电力系统的效能和可靠性。

电力系统中的电网建模与仿真技术研究

电力系统中的电网建模与仿真技术研究随着电力需求的增长和能源转型的推进，电力系统的安全稳定运行变得尤为重要。

而电网建模与仿真技术作为电力系统研究的重要工具，不仅能够对电力系统进行全面深入的研究，还可以有效地指导电网规划、运行和维护，提高电网的可靠性和经济性。

一、电力系统的复杂性与建模需求电力系统由发电、输电、配电和用户组成，拥有庞大的网络结构和复杂的电磁特性。

因此，对电力系统进行建模是电能系统分析研究的基础。

电网建模的核心是描述电力系统的结构和运行特性，通过建立数学模型来模拟和研究电网的动态行为。

1.1 电网的拓扑建模电网的拓扑结构是描述电力系统中各元件之间连接关系的重要依据，是电网建模的基础。

传统的电力拓扑是基于节点和支路的图论模型，但这种方法只能得到电网静态连接关系，无法捕捉电网动态行为。

因此，随着电力系统的发展，基于时序的电网拓扑建模方法逐渐应用，能够准确描述电力系统的线路开关状态和节点状态变化。

1.2 状态估计与电网建模电力系统的状态估计是指通过测量值和已知信息，在给定负荷条件下估计电网的状态变量，包括节点电压和线路功率等。

状态估计是电力系统建模的关键环节，能够为电网优化运行和故障诊断提供准确的状态数据。

二、电网仿真技术的研究意义电力系统的建模是电力系统仿真的基础，仿真技术是通过计算机对电网建立数学模型并模拟真实运行情况的过程。

电网仿真技术的研究具有重要的意义。

2.1 电网规划与运行电网仿真技术可以模拟电力系统在长期和短期各种工况下的运行状态，为电网规划和运行提供决策支持。

通过仿真可以评估电网的可靠性、稳定性和经济性，为电网规划和运营管理提供依据。

2.2 电网故障诊断与维护电网仿真技术还可以用于电网故障诊断与维护。

通过仿真可以模拟电网的故障情况，快速定位故障点，并提供故障分析和修复方法。

这能够大大提高电网的故障处理效率，缩短故障处理时间。

三、电网建模与仿真技术的研究方向为了更好地实现电网建模与仿真技术的应用，研究者们在以下几个方向上进行了深入的研究。

电气工程中的电力系统仿真模型研究与验证分析

电气工程中的电力系统仿真模型研究与验证分析电力系统在现代社会中扮演着至关重要的角色。

为了确保电力系统的可靠性和稳定性，电力系统仿真模型的研究和验证分析显得尤为重要。

本文将探讨电气工程中的电力系统仿真模型研究与验证分析的背景、方法和应用。

引言电力系统是指由发电厂、输电网、配电网和用户组成的整个供电系统。

随着电力需求的不断增长和电网规模的扩大，电力系统面临着更高的负荷和复杂性。

因此，为了保证电力系统的可靠性和安全性，研究电力系统仿真模型是非常关键的。

1. 电力系统仿真模型的背景电力系统仿真模型是对电力系统的运行过程、参数和性能进行建模和模拟的数学工具。

通过仿真模型，我们可以预测电力系统的动态行为，并评估其稳定性和鲁棒性。

电力系统仿真模型的研究可以追溯到上世纪50年代，当时主要是通过解析方法进行建模和求解。

2. 电力系统仿真模型的方法（1）基于物理模型的仿真基于物理模型的仿真是一种基于电力系统物理方程的建模方法。

通过建立电力系统的节点和支路之间的微分和代数方程，可以描述电力系统的时域行为。

此方法需要精确的电力系统参数和复杂的计算过程。

（2）基于经验模型的仿真基于经验模型的仿真是一种基于历史数据和经验规律的建模方法。

通过从历史运行数据中提取特征，并建立统计模型，可以模拟电力系统的行为。

这种方法的优点是简单快速，但缺点是对历史数据的质量和数量有较高要求。

（3）基于混合模型的仿真基于混合模型的仿真是一种将物理模型和经验模型相结合的建模方法。

通过结合两种模型的优势，可以获得更准确和可靠的仿真结果。

这种方法通常可以通过计算机软件来实现，并具有较高的灵活性和可扩展性。

3. 电力系统仿真模型的验证分析电力系统仿真模型的验证分析是指通过与实际运行数据进行对比和验证，来评估仿真模型的准确性和可靠性。

验证分析通常包括以下步骤：（1）数据采集和整理：从实际电力系统中收集运行数据，并进行预处理和整理，以适应仿真模型的要求。

（2）仿真模型的输入参数设置：根据实际运行数据和用户需求，对仿真模型的输入参数进行合理设置。

水电站水机电仿真系统的开发及研究

科学技术创新2019.29水电站水机电仿真系统的开发及研究王虎1朱建国2付险峰1廖慧敏1（1、国网湖北省电力有限公司黄龙滩水力发电厂，湖北十堰4420002、三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌443002）1概述对于水电厂水机电耦合问题的研究，例如，水轮发电机组在启机、突增、突减负荷或电力系统侧故障等扰动等过渡过程中,可能会发生水力系统水压上升过高等影响电站安全运行的问题；同时水力动态过程也可能对电力系统低频振荡等稳定性产生影响。

由于水文献中电厂水、机、电耦合研究的方式理论性强，对具体的机组或电厂参考意义不大。

通常采用单机无穷大系统进行代替，并非针对本厂的具体数据和参数进行研究，因而相关结论具有参考意义但一般无法对本厂的生产直接形成指导意见[1-3]。

另一方面，研究人员也并非一定是本厂技术人员，并不能大幅促进本厂相应技术水平的提高。

文献中水电站仿真培训系统一般是定位为运行人员操作或流程的培训的系统，其监控系统的仿真通常无法准确反应水电站的动态运行结果，也通常无法深入到电站众多监控装置的维护的仿真中。

（以保护装置的仿真为例，由于没有准确的故障计算数据，装置的动作或警报等不是基于故障电流等客观的故障信息的整定值，而是基于开发者人为的逻辑判断，所以无法准确反应水电站的动态运行结果；本平台的特点之一就是准确的仿真数据，因而保护装置的仿真中保护的动作是基于客观的故障信息的整定值，因而能准确反应水电站的动态运行结果，对本厂的生产形成一定的指导意见，并且能深入到诸如装置参数的整定、修改等，从而实现对装置的运行和维护的仿真。

2仿真系统整体框架图12.1监控设备画面的开发：包括电站主系统、集中监控系统、现地监控系统、主系统的控制保护装置等画面。

电站监控系统画面的绘制可以采用北京图王软件开发有限公司的Visual Graph，它已在电力等行业涉及图形的应用系统的开发中有许多成功的案例。

可以非常逼真地绘制出设备画面并实现部分操作的仿真。

大型水电站机组调速系统的建模与仿真研究

大型水电站机组调速系统的建模与仿真研究随着我国经济的不断发展，电力需求量不断增加。

而水电站作为一种清洁能源，已经成为我国主要的能源来源之一。

然而，随着水电站规模的不断扩大，水电站机组的调速系统也变得越来越复杂。

因此，进行大型水电站机组调速系统的建模与仿真研究，可以帮助工程师更好地了解水电站机组的运行机理，提高机组的运行效率和安全性。

一、调速系统简介调速系统是水电站机组中的一个重要组成部分，其主要作用是保持水轮机的转速稳定，以保证发电的稳定性和输出功率的一致性。

调速系统一般由调速器、执行机构、传动装置和检测控制系统等组成。

其中，调速器是整个调速系统的核心部分，其主要作用是通过感应电机或压电陶瓷等方式控制水轮机的导叶开度，以实现水轮机转速的稳定控制。

二、建模原理与方法在进行大型水电站机组调速系统的建模和仿真研究时，需要先确定系统的物理量和控制参数。

然后，可以通过振动分析、系统辨识和数学建模等方法建立系统的数学模型，以便进行仿真研究和调试。

在建模过程中，一般先对系统进行分块建模，即将系统分解为若干个相互独立的单元，并对每个单元进行建模和仿真分析。

然后，将多个单元进行组合，以构建整个系统的仿真模型。

同时，为了保证模型的准确性和可靠性，需要不断进行实验验证和参数调整，直到得到满意的仿真效果。

三、仿真结果与分析通过对大型水电站机组调速系统的建模和仿真分析，可以得到系统运行过程中的各种物理量和参数变化情况，以及系统对外部干扰的反应和稳定性等。

同时，还可以通过对不同参数的调整，研究系统的灵敏度和响应速度，以提高系统的控制能力和稳定性。

例如，在进行大型水电站机组调速系统的仿真研究时，可以通过改变调速器开度等控制参数，来研究系统的响应速度和稳定性。

同时，对系统进行外部干扰的仿真实验，如给水管道的负载变化等，可以研究系统对干扰的响应和抗干扰能力。

四、应用前景与展望大型水电站机组调速系统的建模和仿真研究，具有重要的工程应用价值和研究意义。

水电站建模与仿真实验报告

计算机建模与仿真实验报告姓名：***班级：*******学号：**********指导老师：******日期：2011-05-08目录一.水轮机调节系统 (3)1.水轮机调节系统的作用 (3)2.水轮机调节系统的组成 (3)3.水轮机调节系统的工作原理概述 (4)4.水轮机调节系统模块划分 (4)二.空载工况调节系统仿真与参数优化 (7)1.子模块内部结构 (7)2.系统整体封装 (9)3.参数优化与仿真结果 (9)三.全状态水轮机调节系统仿真 (11)1.系统仿真过程 (11)2.子模块结构及其功能说明 (11)3.仿真结果及分析 (18)四.总结 (19)五.参考文献及资料 (19)水轮机调节系统建模与仿真一.水轮机调节系统1.水轮机调节系统的作用为保证水电机组的稳定运行，水轮机调节系统需要实现以下作用：①调节并维持机组频率在额定频率附近，跟踪电网频率使被控机组能尽快同期、并入电网运行；尽量减小负荷突变时的动态频率升高或降低，并加快不正常频率向额定频率恢复的速度。

②在被控制的水轮发电机并入电网运行时，水轮机调速器根据给定的功率指令调节水轮机有功功率。

满足电网二次调频的需求。

③协调水电站微机监控系统完成被控制机组的开机、停机、增加或减小负荷、甩负荷、调相和紧急停机等工作状态及过程。

2.水轮机调节系统的组成图1-1 水轮机系统组成3. 水轮机调节系统的工作原理概述水轮机系统的工作过程为：水轮机控制系统测量元件的把把被控制的发电机组的频率（机组的转速）机组的有功功率、机组的运行水头、水轮机的流量、等参数测量起来，将水轮发电机组的频率给定、功率给定、接力器开度给定等信号和接力器实际开度等反馈信号相结合，由放大矫正元件处理后经接力器驱动水轮机导叶机构及轮叶机构，改变水轮发电机组的功率及频率。

其结构如下图所示：4. 水轮机调节系统模块划分①引水系统 (i) 水库假设：上、下游水库无穷大，即：上、下游水库的水位恒定，过水系统入口与出口间的压力为常数。

电力系统动态建模与仿真技术研究

电力系统动态建模与仿真技术研究随着电力系统的规模不断扩大和复杂度不断增加，对于电力系统的可靠性和稳定性要求也越来越高。

因此，电力系统动态建模与仿真技术的研究成为了当今电力领域的热点之一。

本文将探讨电力系统动态建模与仿真技术的研究进展、应用领域以及未来发展趋势。

一、电力系统动态建模技术的研究进展电力系统动态建模技术主要是通过对系统的特性进行数学建模，将电力系统的动态行为转化为数学方程，以实现对系统的动态响应进行模拟和预测。

该技术的核心任务是准确描述电力系统的动态特性和电磁特性，为电力系统的稳定运行提供科学依据。

在电力系统动态建模技术的研究中，最常用的方法是采用微分方程组或差分方程组描述系统的动态行为。

传统的动态建模方法主要基于物理方程和实验数据，通过对系统的分析得到数学模型。

如功率平衡方程、电机方程、传输线方程等。

这些方法虽然能够较为准确地描述电力系统的动态特性，但其缺点是计算量大、收敛速度慢，并且对系统的响应能力有一定的限制。

随着现代计算机技术的快速发展，基于物理方程的动态建模方法逐渐被基于仿真技术的动态建模方法所取代。

利用仿真软件，可以更加方便快捷地对电力系统进行建模和仿真。

常用的电力系统仿真软件有PSS/E、PSCAD等。

这些软件不仅提供了一套完整的电力系统模型库，还能够进行稳定性分析、暂态分析、短路分析等多种仿真计算。

相比传统的动态建模方法，基于仿真软件的电力系统动态建模技术具有计算速度快、准确性高、便于使用等优点。

二、电力系统动态仿真技术的应用领域电力系统动态仿真技术在电力行业中有着广泛的应用。

主要体现在以下几个方面：1. 电力系统稳定性分析电力系统稳定性是评估系统抗击扰动和恢复稳定状态的能力。

通过电力系统动态建模和仿真技术，可以分析系统在不同负荷和故障情况下的稳定性，预测系统在各种工况下的暂态响应。

这对于电力系统的规划和运行具有重要意义。

2. 电力系统故障分析电力系统故障是指系统中发生的电气故障，如短路、开路等。

水电站虚拟仿真实验报告

水电站虚拟仿真实验报告本次水电站虚拟仿真实验旨在通过模拟一个水电站的运行过程，了解其工作原理以及相关的参数变化规律。

实验环境搭建在进行实验前，我们需要先安装虚拟仿真软件，并导入水电站模型。

本次实验使用的虚拟仿真软件是PSCAD软件，它是一款功能强大的电力系统仿真软件，可以模拟各种电力系统的运行情况。

实验过程在实验开始前，我们需要对水电站模型进行初步设置，包括各个元件的参数设置、控制逻辑的编程等。

在设置完成后，我们就可以开始模拟水电站的运行过程了。

实验分为两部分：拦河堰开启和拦河堰关闭。

1. 拦河堰开启在拦河堰开启的过程中，我们需要关注的主要参数有：发电机出力、水流速度、水位、发电机转速、水流量等。

我们可以通过观察实验过程中的波形图和曲线图来了解各个参数的变化情况。

在实验中，我们可以观察到以下规律：(1) 当拦河堰刚刚开启时，发电机出力逐渐增大，最终达到满负荷运行状态。

(2) 开启拦河堰后，水流速度逐渐增大，一定程度上影响了水位的变化。

(3) 开启拦河堰后，水位逐渐下降，与此同时，水流量也逐渐增大。

(4) 发电机的转速会随着水流流量的增加而增加，是一个渐进的过程。

2. 拦河堰关闭当我们关闭拦河堰时，主要关注的参数有：水位、发电机出力、发电机转速、水流量等。

我们也可以通过波形图和曲线图来观测各个参数的变化情况，以下是实验中观察到的规律：(1) 在关闭拦河堰之前，水位为相对高位，水流量较大，发电机出力较高，但转速不一定高。

(2) 关闭拦河堰后，水位开始上升，水流量逐渐下降，同时发电机出力也随之下降。

(3) 发电机转速确实会随着水流量的变化而发生变化，当水流量下降时，发电机转速也会相应下降。

实验结论通过本次实验，我们了解了水电站的工作原理以及相关的参数变化规律。

在实验过程中，我们可以通过观察各个参数的变化来分析水电站的运行状态，并且可以通过调整拦河堰的开启和关闭来控制水电站的运行模式。

因此，本次实验对于我们深入了解水电站的运行过程和控制逻辑具有一定的实际意义。

320MW火电机组电气部分的建模与仿真

4　结　论(1)STA R -90系统是一个开放系统,对于如FSSS 、D EH 以及汽机旁路控制系统等热工系统可以同样的软硬件模块的方式方便、灵活地加入到系统中。

(2)在主控系统的设计中,非线性元件f (x )的作用十分重要,它可以单向改善系统的耦合程度,从而有利于系统的稳定运行。

(收稿日期:1997-10-09)320MW 火电机组电气部分的建模与仿真华北电力大学　佟忠惠　冯文宏摘　要　介绍以巴基期坦木札伐戈电厂4号机组为原型的仿真机中电气系统的仿真范围,应用STA R -90仿真支撑系统的开放式工程模块化建模技术,建立仿真机模型软件中电气系统的数学模型。

模型能准确实时地反映原型系统的运行特性和规律。

关键词　电气系统　模型　模块　仿真引　言随着电力系统大容量、高参数设备的采用和系统复杂性的增加,对电力生产的安全性提出了更高的要求,并迫切要求操作运行人员具有较高的技术、操作水平和应变能力。

因此,仿真机得到了广泛的应用。

仿真机是以计算机为核心经过进一步开发形成的能对实际机组仿真并对运行人员培训的装置。

它创造了一个电力生产过程的仿真环境,使电厂运行人员得到一个既不影响安全生产又与实际电力生产过程等同的训练、研究环境。

本文介绍的巴基斯坦木札伐戈电厂320MW 机组全仿真机的电气模型是采用华北电力大学仿控所的STA R -90支撑系统研制开发的全范围、全物理过程的仿真机,它可以模拟电气系统的各种运行方式和工况。

1　仿真范围巴基斯坦木札伐戈电厂4号机组电气仿真主要包括:发电厂主控室内所有控制台、盘等硬件设备,部分就地操作显示,电力生产的动态过程数学模型。

其中发电厂电气部分又主要包括以下几个部分。

(1)发电机-变压器组本机组采用发电机-变压器组单元接线方式,由发电机、主变压器组、主开关到220kV 母线。

接线方式为双母线带旁路母线。

发电机采用水氢氢冷却方式,额定容量为320MW ,额定电压为20kV 。

主接线图如图1所示。

电气设备的仿真与建模

电气设备的仿真与建模电气工程是一门研究电力、电子、电磁和控制系统的学科，它涉及到各种电气设备的设计、制造和维护。

在电气工程领域，仿真与建模是一项重要的技术，它可以帮助工程师们在设计和开发过程中更好地理解和分析电气设备的性能。

本文将探讨电气设备仿真与建模的意义、方法和应用。

一、仿真与建模的意义仿真与建模是指通过计算机技术模拟真实系统的行为和性能。

在电气工程中，仿真与建模可以帮助工程师们在设计阶段预测和评估电气设备的性能，从而避免在实际制造和运行过程中可能出现的问题。

此外，仿真与建模还可以提高工程师们的工作效率，减少试错成本，并且可以在设计过程中进行参数优化，以提高电气设备的性能和可靠性。

二、仿真与建模的方法在电气工程中，有多种方法可以用于电气设备的仿真与建模。

其中最常用的方法之一是基于物理模型的仿真。

这种方法通过建立电气设备的物理方程和参数，利用数值计算方法求解方程，从而模拟出电气设备的行为和性能。

另一种常用的方法是基于统计模型的仿真。

这种方法通过收集和分析大量的实验数据，建立统计模型，并利用这些模型进行仿真和预测。

三、仿真与建模的应用仿真与建模在电气工程中有广泛的应用。

首先，它可以用于电气设备的设计和优化。

通过仿真与建模，工程师们可以在计算机上模拟出电气设备的性能，从而选择最佳的设计方案。

其次，仿真与建模可以用于电气设备的故障诊断和维修。

通过建立电气设备的故障模型，工程师们可以在计算机上模拟出故障的原因和影响，从而指导维修工作。

此外，仿真与建模还可以用于电气设备的性能评估和可靠性分析，以及电气系统的规划和优化。

总结电气设备的仿真与建模在电气工程中具有重要的意义。

它可以帮助工程师们更好地理解和分析电气设备的性能，提高工作效率，减少试错成本，并且可以在设计过程中进行参数优化，以提高电气设备的性能和可靠性。

因此，电气工程师们应该充分利用仿真与建模技术，以推动电气工程的发展和进步。

水电站运行仿真实验教学方法探究

水电站运行仿真实验教学方法探究作者：赵辛欣来源：《课程教育研究·上》2016年第06期【摘要】本文结合大学学习和电气工程及其自动化专业的特点，阐述了进行水电站运行仿真实验的必要性。

在分析水电站运行仿真课程内容的特点的基础上，有针对性的采用应用式教学、启发式教学、案例式教学方式。

并利用水电站运行仿真实验教学中的实例说明了如何利用这三种教学方法提升该课程的教学效果。

【关键词】水电站运行仿真实验应用式教学启发式教学案例式教学【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0220-02一、水电站运行仿真实验大学本科学习有其特殊的特点：首先，分专业学习涉及到的专业知识和交叉学科知识众多，学生在学习专业知识时往往很困惑：自己所学习的专业知识与实际工作的联系在哪里？其次，大学学习中的理论课程均以课程结业考试或考查的方式来检验学习效果，所以学生在学习的过程中往往在学习后续课程的时候，前修课程的知识已经部分遗忘。

考虑到这些特点，在学生走上工作岗位之前，如果能创造机会，让他们将所有专业知识融会贯通，理论联系实际，对他们在工作后能快速适应工作是非常有利的。

电气工程及其自动化专业的许多学生在毕业后会从事电力系统相关工作，成为电力系统的工作人员。

他们工作的对象电力系统具有下列特点[1]：1.电能的生产与消费具有同时性。

2.电能与国民经济和人民日常生活关系密切。

3.电力系统的过渡过程非常短暂。

上述电力系统的特点也对从事电力系统相关工作的人员提出了特殊的要求：1.在系统处于正常工作状态时，他们在工作中应保证其操作的正确性，因为一旦出现误操作，可能危及人身、设备安全或在短时间内造成巨大的损失。

2.若电力系统出现不正常工作状态、故障状态，电力系统的工作人员应迅速做出处理措施，让系统尽快恢复正常状态，或是防止事故的扩大。

考虑到这些要求，如果能有一个模拟的电力系统供学员进行正常操作的练习，并能模拟电力系统的不正常和故障状态以提高学员的事故分析处理能力，就能在短时间内让学员的工作能力有很大的提升，这对提高整个电力系统运行的安全性、稳定性和经济性有非常重大的意义。

大规模电力系统的模型构建与仿真技术研究

大规模电力系统的模型构建与仿真技术研究电力系统作为一个高度分布式的系统，面临着复杂的技术和管理挑战。

为了提高电力系统的稳定性和可靠性，模型构建和仿真技术已经成为电力系统研究中不可或缺的一部分。

大规模电力系统的模型构建与仿真技术研究涉及到从物理模型到计算模型、从模型算法到仿真软件等方面的内容，是一个复杂而综合的技术领域。

一、电力系统模型构建的基本原理电力系统模型是对真实电力系统的一种简化或抽象，通过建立合理的电力系统模型，可以在一定程度上把握电力系统内部的物理规律和运行机理。

电力系统模型的主要内容包括发电机、负荷、输电线路、变压器、开关等元件，其运用的主要方法有节点分析法、潮流分析法、电磁暂态分析法等。

模型构建的基本原理是需要充分考虑电力系统的特性和动态响应，对电力系统进行适当的简化和抽象，确定合理的电力系统模型结构以及取样时间间隔和采样时间点。

电力系统模型的构建复杂度与电力系统的规模、特性以及所需精度相关，需要根据具体电力系统的情况考虑。

二、电力系统模拟的算法分析电力系统模拟的算法种类丰富，主要包括稳态算法和暂态算法。

稳态算法是指在电力系统负载变化不大的情况下，电力系统的相关参数基本不变，求解的是电压、电流、有功、无功等稳态特性；暂态算法是指在电力系统负荷、短路、开关操作等变化下，电力系统参数会发生短暂变化，求解的是电力系统的动态响应。

稳态和暂态算法需要根据具体研究问题选择。

稳态算法的主要方法有高斯消元法、牛顿-拉夫森法、弧段分析法等；暂态算法主要有EMTP、PowerWorld等仿真软件。

三、电力系统模拟的动态特性分析电力系统的动态特性是指电力系统在受到扰动后的瞬间响应，主要表现在电压、电流、频率、功率等方面。

在电力系统发生故障后，系统将产生一定的扰动，导致电压、电流、频率等参数发生瞬间变化。

通过对电力系统的动态特性进行分析，可以较为准确地预测电力系统在发生故障后的响应情况。

同时，通过对电力系统动态特性的分析，可以揭示电力系统的内部规律和特性，有助于电力系统的运行与管理。

电气设备的动态建模与仿真技术研究

电气设备的动态建模与仿真技术研究电气设备在现代社会中扮演着重要的角色，其在工业、交通、医疗等各个领域的应用广泛而多样化。

为了保障电气设备的安全运行以及提高其性能，研究者们一直致力于电气设备的动态建模与仿真技术。

本文将讨论电气设备的动态建模方法、仿真技术以及其应用领域，并探讨未来的发展方向。

一、动态建模方法动态建模是电气设备仿真的基础，它能够准确地描述电气设备在时间上的变化过程，并对其运行状态进行预测。

常用的动态建模方法包括传统的物理建模方法和基于数据驱动的统计建模方法。

物理建模方法是一种基于物理原理的建模方法，它通过对电气设备的结构、参数以及工作原理进行数学建模，从而实现对电气设备的仿真。

这种方法可以提供准确的模型，但需要充分了解电气设备的工作原理，并收集大量的实验数据作为验证和调整。

统计建模方法则是一种基于历史数据的建模方法，它通过对电气设备的工作数据进行统计分析，提取特征并构建模型。

这种方法可以在一定程度上避免对电气设备工作原理的深入理解，但准确性取决于数据的质量和可靠性。

二、仿真技术基于动态建模的电气设备仿真技术可以通过模拟真实运行过程来预测电气设备的性能和运行状态。

这些仿真技术在电气设备的设计、优化以及异常检测等方面起到了重要的作用。

一种常用的仿真技术是蒙特卡罗仿真，它通过对电气设备可能的工作状态空间进行随机抽样，从而模拟电气设备的运行情况。

蒙特卡罗仿真可以提供各种工作状态的概率分布，并在一定程度上反映不确定性。

另一种常用的仿真技术是基于物理的仿真，它通过对电气设备的物理模型进行数值求解，模拟电气设备的动态响应。

这种仿真技术可以提供高精度的模拟结果，但计算量相对较大。

三、应用领域电气设备的动态建模与仿真技术在各个领域都有广泛的应用。

以下列举一些典型的应用领域。

1. 电力系统仿真：动态建模与仿真技术可以用于电力系统的稳定性分析、暂态过程分析以及故障检测等方面。

通过对电力系统的各个组件进行建模，仿真可以模拟各种故障情况，提供指导电力系统运行和调度的依据。

电力系统设施的模拟仿真技术研究

电力系统设施的模拟仿真技术研究一、引言电力系统设施的模拟仿真技术是一项重要的研究领域，它在电力系统规划、运行和维护中具有重要意义。

本文将从不同角度探讨电力系统设施的模拟仿真技术的应用和发展。

二、电力系统设施模拟仿真的概念和意义电力系统设施模拟仿真是利用计算机技术对电力系统中的设备、线路、发电机等进行建模和仿真，以获取系统的工作状态和性能参数。

通过模拟仿真，能够预测电力系统的响应和故障情况，为系统规划、运行和维护提供参考依据。

同时，它也能够帮助电力系统相关人员进行决策和优化，提高系统的可靠性和效率。

三、电力系统设施模拟仿真方法1. 传统方法：传统的电力系统设施模拟仿真方法主要依赖于数学模型和系统方程的解析求解。

这种方法能够准确地描述电力系统的动态特性，但计算复杂度高，耗时长，不适用于大规模系统的仿真。

2. 基于物理模型的仿真方法：基于物理模型的仿真方法是利用物理方程和参数对电力系统进行建模和仿真。

这种方法更加贴近实际情况，能够充分考虑系统的非线性和复杂性。

但它对模型的精确性和参数的敏感性要求较高，需要大量实验数据进行验证。

3. 基于统计模型的仿真方法：基于统计模型的仿真方法是利用统计方法对电力系统进行建模和仿真。

这种方法主要利用历史数据和概率统计方法进行系统状态的估计和预测。

它能够较好地应对系统参数的不确定性和随机性，但对模型假设和参数选择的准确性有一定要求。

4. 基于人工智能的仿真方法：随着人工智能技术的不断发展，基于人工智能的仿真方法也在电力系统领域得到了广泛应用。

这种方法利用机器学习和深度学习等技术对电力系统进行建模和仿真，能够从大量的实时数据中学习系统的行为规律和特征，实现对系统状态的准确预测和优化控制。

四、电力系统设施模拟仿真的应用1. 系统规划：电力系统的规划是保证系统可靠运行和发展的基础。

通过模拟仿真，能够预测系统的负荷需求和发电能力，进行系统扩建和优化配置，保证系统的供电可靠性和经济性。

水电模拟实验方法研究

水电模拟实验方法研究水电模拟实验方法研究水电模拟实验是一种新兴的实验方法，在水电学研究中被广泛应用。

它可以用来模拟水电过程，为水电系统和管道系统的设计、诊断和控制提供重要的信息。

水电模拟实验的原理是将水电装置的一部分或全部模拟出来，并用仿真软件对其进行分析和研究。

通过模拟，可以得出水电系统的性能参数，如水流量、水位、水力发电效率等。

水电模拟实验有很多优点，包括模拟效果准确、节省时间、节省成本、易于控制等。

因此，它已成为水电领域中不可或缺的一部分。

水电模拟实验的具体方法如下：1. 确定模拟范围。

根据所要求的水电系统的性能参数，确定模拟的范围，如水位、水流量、水力发电效率等。

2. 选择模拟仿真软件。

根据模拟范围和所要求的性能参数，选择合适的仿真软件来进行模拟实验。

3. 建立模型。

建立模拟模型，使用仿真软件建立模拟水电系统的模型，并设定模拟参数。

4. 运行模拟。

运行模拟实验，根据模拟参数和模拟模型，运行模拟实验，得到模拟结果。

5. 分析模拟结果。

分析模拟结果，根据模拟结果，分析水电系统的性能参数，如水位、水流量、水力发电效率等。

6. 总结模拟实验。

总结模拟实验的结果，得出水电系统的性能参数，以及相应的参数设置方案。

水电模拟实验是一种新兴的实验方法，它可以用来模拟水电过程，为水电系统和管道系统的设计、诊断和控制提供重要的信息。

它具有模拟效果准确、节省时间、节省成本、易于控制等优点，因此受到越来越多的关注。

在水电系统的设计、诊断和控制中，水电模拟实验方法可以为水电工程师提供有效的参考依据，以更好地控制水电系统的性能参数，保证水电系统的安全运行。

电站在线仿真系统建模方法的研究

电站在线仿真系统建模方法的研究发布时间：2021-11-24T03:12:11.313Z 来源：《电力设备》2021年第10期作者：王继华孙荣刚肖艳藏[导读] 为了解决传统离线版仿真系统不能充分利用现场真实数据的问题，结合现场实际运行数据，基于机理建模与数据分析的理论，提出了电站在线仿真系统的概念。

（北京四方继保自动化股份有限公司北京 100085）摘要：为了解决传统离线版仿真系统不能充分利用现场真实数据的问题，结合现场实际运行数据，基于机理建模与数据分析的理论，提出了电站在线仿真系统的概念。

将在线仿真系统拆分为实体层、数据层、模型层、高级应用层四大模块，梳理了该系统的特征，详细列出了各个子模块的研究步骤。

对高级应用层中的状态转移图原理进行了细致阐述，并以一套汽轮机系统的在线仿真实例展示了其在实体系统中的应用。

关键词：稳态；在线仿真；电站；建模Research on Modelling Approach for Power Plant ONLINE SystemWANG jihua, SUN ronggang, XIAOyancang(Beijing Sifang Automation Co.Ltd., Beijing 100085, China)Abstract：In order to solve the problem that the traditional off-line simulation system cannot make full use of the real data from power plant, combined with the actual operation data, based on the theory of mechanism modeling and data analysis, the concept of power station on-line simulation system is proposed. The online simulation system is divided into four modules: entity layer, data layer, model layer and advanced application layer. The characteristics of the system are describedand the research steps of each module are listed in detail. The principle of state transition diagram in advanced application layer is described in detail, and its application in real system is demonstrated by an online simulation example of steam turbine system.Key words：Steady-State； On-line Simulation； Power Operation； Modelling0前言电站仿真系统在国内外各个电厂已经非常普及，并成为了各个电厂低成本培养电站运行人员的有效工具[1]。