电力系统仿真概述
第10讲 电力系统仿真
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8/14/2013
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电磁暂态与机电暂态
电力系统各元件中电场和磁场以及 电力系统中发电机和电动机电磁转矩 相应的电压和电流的变化 变化引起的转子机械运动和变化 研究电力系统故障或操作后可能的 研究电力系统受到大扰动后的暂态稳 暂态过电压和过电流 定和受到小扰动的静态稳定性能 三相瞬时值 详细模型，分布参数，非线性 微分、偏微分、代数方程组 隐式梯形积分（Dommel） 规模小，大系统需要等值 EMTP/ATP、 EMTPE、 PSCAD/EMTDC、NETOMAC （Network Torsion Machine Control）、MATLAB 基波相量 工频正弦模型 微分代数方程组 隐式梯形积分、改进Eular、R-K法
PSASP（电力系统分析综合程序 ）
直观方便、功能强大的用户自定义模型方法
1、可自由建立任何元件的模型（电源、负荷、各种控制保护装置、FACTS元件 等），作为各种计算的模型库 2、直观方便的文本和图形两种模型编辑方式 3、调用简单，计算快速
PSASP（电力系统分析综合程序 ）
基于公用资源的交直流电力系统分析程序包
第10讲 电力系统仿真
湖南大学电气与信息工程学院
一.电力系统仿真概述 二.simpowersystems 三.电力系统中典型电路的仿真
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。
电力系统仿真及其稳态分析
电力系统仿真及其稳态分析第一章：引言随着电力工业的发展，当今电力系统已经成为一种复杂且大规模的系统，其中不乏各种电力设备和控制装置。
这些设备和装置之间的相互作用是一个相当复杂的交互过程，因此在实际运行中不可避免地涉及到了各种各样的问题。
解决这些问题，传统的试错法已经不再适用了，因为它们效率低下且需要花费相当的时间和成本。
在此基础上，电力系统仿真技术的应用越来越受到电力工业的广泛关注。
本研究将介绍电力系统仿真及其稳态分析方面的最新进展。
第二章：电力系统仿真的概述电力系统仿真是指将电力系统的信息和数据输入计算机，通过建立电力系统的模型，进行分析、计算、模拟操作和评估电力系统的性能，得到相应的仿真结果。
电力系统仿真技术可以用于评估电力系统的可靠性、有效性和经济性，同时可以在预测电力系统的性能、优化电力系统的设计和运行过程中提供有效的参考。
电力系统仿真可以从以下几个方面来进行分类：1. 基于时域仿真的电力系统仿真时域仿真是指按照一定的时间序列，采用数值解法计算系统在每一时刻的电气状态和运行情况，是电力系统仿真的最基础和最常用的方法。
时域仿真包括传统电力系统稳态计算、暂态分析、电力质量分析、稳定性分析、动态分析等。
2. 基于频域仿真的电力系统仿真频域仿真是指将电力信号转化为频域信号，然后采用频域分析方法来研究电力系统的性能，主要用于分析电力系统的干扰和谐波问题。
3. 基于混合仿真的电力系统仿真混合仿真是指将时域仿真和频域仿真结合起来，采用相应的算法分析电力系统的多种问题，如短路分析和电气气体放电分析。
4. 基于物理仿真的电力系统仿真物理仿真是指基于物理方程，建立电力系统的三维几何模型，然后进行物理仿真。
物理仿真可以用于评估电气设备的结构和性能，和防止电气设备的损坏和失效。
第三章：电力系统稳态分析的概述电力系统稳态分析是指为研究电力系统稳定运行所进行的分析，包括对电力系统各项参数和各种现象的计算和分析。
电力系统的稳态分析主要可分为三个方面：1. 电力系统的电压稳态分析电压稳态是电力系统稳定运行的基本条件，电力系统电压稳态分析是指对电力系统中各个节点的电压波形、相位、幅值等特性进行分析，以保证电力系统的正常运行。
电力系统仿真
电力系统仿真引言：随着社会的快速发展和人民对电力供应质量的要求不断提高，电力系统的稳定性和可靠性变得尤为重要。
为了确保电力系统的正常运行，电力系统仿真成为一种重要的工具。
本文将从电力系统仿真的定义、应用、模型构建和仿真结果分析等方面进行论述。
一、电力系统仿真的定义电力系统仿真是指通过建立电力系统的动态数学模型，使用计算机软件模拟电力系统的运行状态，从而分析电力系统的稳定性和可靠性。
二、电力系统仿真的应用1.电力系统规划：通过仿真分析电力系统的运行情况，为电力系统的规划提供基础数据和决策支持。
2.电力系统运行：仿真可以模拟电力系统的运行状态，实时监控系统运行情况，预测潮流和稳定性等问题，为运营商提供决策依据。
3.电力系统调度：仿真可以模拟电力系统的负荷变化和发电机出力，帮助调度员进行优化调度，提高电力系统的运行效率。
三、电力系统仿真的模型构建1.电力系统建模：电力系统仿真需要建立电力系统的各个组成部分的模型，包括发电机、变压器、线路、负荷等。
这些模型需要准确地描述电力系统的行为规律。
2.电力系统参数估计：建立模型需要准确的参数数据，参数估计是保证模型准确性的关键环节。
需要收集实际运行数据，并进行处理和分析，估计模型中的各项参数。
3.电力系统模型验证：建立模型后，需要对模型进行验证。
通过与实际运行数据进行比对，验证模型的准确性和可靠性。
四、电力系统仿真结果分析1.电力系统稳定性分析：通过仿真可以分析电力系统的稳定性，找出系统中的潜在问题，并提出相应的解决方案。
2.电力系统可靠性分析：仿真可以对电力系统的可靠性进行评估，预测系统中可能出现的故障和异常情况，并提出相应的预防和应对措施。
3.电力系统优化分析：通过仿真可以优化电力系统的运行策略，提高系统的效率和经济性。
结论：电力系统仿真是一项重要的技术手段，可以对电力系统的稳定性和可靠性进行评估和优化。
通过合理的模型构建和仿真结果分析，可以为电力系统的规划、运行和调度提供科学的决策依据。
电力系统仿真软件综述
PSS/E功能结构 PSS/E功能结构 图
2.PSASP
电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 （ Power System Analysis Software Package）简称PSASP。是一套历史长久、功能强大、 Package）简称PSASP。是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分 析程序，它具有我国自主知识产权，是资源共享，使用方便， 析程序，它具有我国自主知识产权，是资源共享，使用方便，高度集成和开 放的大型软件包。 放的大型软件包。 PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持， PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持， 可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析。 可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析。 开发历史： 自1973年开始开发 1973年开始开发 19731973-1980 早期的机器指令版 19801980-1986 大中型机 FORTRAN 语言版 19861986-1995 微机 DOS 版 1995至今 1995至今 微机 Windows 版 全国各省市、香港地区电力规划设计、生产调度运行、 全国各省市、香港地区电力规划设计、生产调度运行、科研教育等超过 400家用户 400家用户 ，应用于多项大型电力系统工程计算分析 ，应用于多所大学作 为科研和教学的有力工具 。1985年荣获首届国家科技进步一等奖。 1985年荣获首届国家科技进步一等奖。
1.PSS/E
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 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， 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、 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。 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， 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， 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 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 万台发电机。 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。 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 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， 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 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 将于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（ 将于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）。 的新增功能，交流PSS/E的使用心得）
电力行业的电力系统模拟与仿真技术
电力行业的电力系统模拟与仿真技术一、引言电力系统是现代工业社会中不可或缺的基础设施，为了确保电网的稳定运行和优化调度，电力系统的模拟与仿真技术变得尤为重要。
本文将介绍电力行业中常用的电力系统模拟与仿真技术，以及它们在电力系统规划、运行和故障分析等方面的应用。
二、电力系统模拟技术1. 电力系统概述电力系统是由发电厂、输电线路、变电站和配电网等组成的综合系统。
不同电力系统之间的电能进行传输、分配和调度，以满足用户的用电需求。
2. 电力系统模拟的目的和意义电力系统模拟是指对电力系统进行数学建模和仿真，以及对系统运行情况进行模拟计算和分析。
通过模拟分析，可以有效地评估电力系统的运行状态、发现潜在问题、指导系统规划和调度决策，提高电网的可靠性和经济性。
3. 电力系统模拟的方法和工具电力系统模拟可以采用不同的数学方法和工具。
常用的方法包括潮流计算、稳态暂态分析、电磁暂态分析等。
常用的工具有Matpower、PSASP和PSCAD等。
三、电力系统仿真技术1. 电力系统仿真的目的和意义电力系统仿真是指对电力系统的各种运行情况进行模拟和实验，以获得系统的性能指标和运行特性。
通过仿真实验，可以更好地了解电力系统的行为，优化系统参数，提高系统的稳定性和可靠性。
2. 电力系统仿真的方法和工具电力系统仿真可以采用不同的方法和工具。
常用的方法包括数学模型仿真、物理模型仿真和虚拟仿真等。
常用的工具包括PSCAD、Simulink和DigSILENT等。
四、电力系统模拟与仿真技术在电力行业中的应用1. 电力系统规划和设计电力系统模拟与仿真技术在电网规划和设计中起到重要的作用。
通过模拟计算，可以评估系统的潮流、电压、功率等参数，优化电网的结构和布局，确保电网的可靠性和经济性。
2. 电力系统运行和调度电力系统模拟与仿真技术可以帮助运营商进行电网的运行和调度。
通过模拟分析，可以预测电网的负荷变化，优化发电计划和输电计划，提高电网的运行效率和负荷平衡性。
电气工程中的电力系统仿真和稳定性分析
电气工程中的电力系统仿真和稳定性分析电力系统作为现代社会能源供应的重要基础，对于确保电力供应的可靠性和稳定性至关重要。
然而，由于电力系统的复杂性和特殊性，其稳定性问题一直是电力工程中的难题。
为了保证电力系统的安全运行，需要进行电力系统仿真和稳定性分析。
本文将介绍电力系统仿真的基本概念和方法，以及稳定性分析的重要性和常用技术。
一、电力系统仿真1.1 电力系统仿真的定义电力系统仿真是指对实际的电力系统进行数学建模，并基于模型进行计算和分析，以评估系统的运行状态、性能和稳定性。
仿真模型通常包括发电机、输电线路、变压器、负荷等元件的数学描述和相互之间的关联。
通过仿真，可以预测系统运行中的问题和故障，并采取相应的措施进行优化和改进。
1.2 电力系统仿真的方法电力系统仿真可以通过不同的方法进行，常用的方法包括潮流计算、短路计算和暂态稳定性仿真等。
潮流计算是电力系统仿真的基础，用于确定系统中各节点的电压、电流和功率等参数。
通过分析节点间的功率平衡、电压降和潮流方向等，可以评估系统的负荷分布和电压稳定性。
短路计算是评估电力系统短路故障的重要方法，用于计算故障电流和故障点电压。
通过分析系统中的电流分布和故障点电压的变化，可以确定系统各个元件的额定容量和保护设备的参数。
暂态稳定性仿真用于评估电力系统在故障恢复过程中的稳定性。
通过模拟系统在故障发生后的动态响应，可以判断系统是否能够快速恢复到正常工作状态，并评估系统的稳定边界。
二、稳定性分析2.1 稳定性分析的意义电力系统的稳定性是指系统在遭受外界扰动或故障时，能够在一定时间范围内恢复到稳定运行状态的能力。
稳定性分析可以帮助电力工程师评估电力系统的可靠性和安全性，并采取相应的措施进行调整和改进。
稳定性分析也是电力系统规划和运行的重要依据。
2.2 稳定性分析的方法常用的稳定性分析方法包括暂态稳定性分析和静态稳定性分析。
暂态稳定性分析主要用于评估系统在故障后的短时间内的稳定性。
电力系统仿真技术的研究与应用
电力系统仿真技术的研究与应用一、引言电力系统仿真技术是当今电力工程中不可或缺的一部分。
它以模拟电力系统的运行状态，从而分析、评估系统的稳定性和安全性。
在电力系统的规划、设计、调度和管理等方面，仿真技术都扮演着非常重要的角色。
国内外的研究者们也在不断地探索这一领域的发展。
二、电力系统仿真技术概述电力系统仿真技术是现代电力系统技术的一种基础手段。
电力系统仿真技术主要包括电网仿真和电力设备仿真两大部分。
1、电网仿真技术电网仿真技术主要是对大型电力系统的运行进行仿真，通过模拟系统内多个电气元件之间的复杂耦合关系，使研究者能够更好地了解系统的运行情况，从而为电力系统的规划、调试、运行等方面提供有利的参考和依据。
电网仿真技术也主要包括如下几个部分：（1）电力负荷仿真：电力负荷仿真是指对电力系统负荷的特性和负荷变化进行模拟，以得到系统的负荷水平和负荷曲线等数据。
（2）电力发电机组仿真：电力发电机组仿真则是将电力发电机组模型化，以模拟它们在电力系统中的运行特点。
（3）输电网络仿真：输电网络仿真是对输电设备进行建模仿真，包括发电机变压器、输电线路、换流变换器和容抗设备等，以模拟整个电力系统网络的各种运行状态和根据各种操作方案的行为。
2、电力设备仿真技术电力设备仿真技术则主要是对各种类型的电力设备进行仿真，如变压器、断路器、隔离开关、线路等，并通过仿真的方式来研究和分析它们的运行特点，以为电力系统的规划、设计、管理和运行等提供有利支撑。
三、电力系统仿真技术的应用电力系统仿真技术在如下领域有较广泛的应用：1、电网稳定性分析电网稳定性是指电网在遭到外界干扰后，经过一段时间恢复正常运行的能力。
电力系统仿真技术可以对电网的运行状态进行仿真，从而在实验中模拟出各种可能出现的故障和干扰情况，对电网进行稳定性评估，为电网的运行最大程度保持平稳运营提供支持。
2、电力系统的规划及优化电力系统仿真技术可以对电力系统的规划、设计和优化工作进行建模仿真和深入分析，从而对各种方案的经济性和可行性进行评估。
电力系统仿真技术
电力系统仿真技术电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而如何实时、准确地对电力系统进行仿真分析成为了电力行业中的重要课题。
随着计算机技术的快速发展，电力系统仿真技术应运而生，并得到了广泛应用。
本文将着重介绍电力系统仿真技术的原理、应用以及未来发展趋势。
一、电力系统仿真技术的基本原理电力系统仿真技术是通过电力系统模型的构建，运用计算机对电力系统的运行状态进行模拟和仿真，从而实现对电力系统各种运行情况的分析与评估。
电力系统仿真技术的基本原理包括以下几个方面：1.1 电力系统模型的构建电力系统模型是电力系统仿真的基础，主要包括传输线路、发电机、变压器、负载等元件的数学描述以及它们之间的相互关系。
电力系统模型的构建需要考虑电力系统的实际情况，并根据实际数据进行参数设置。
常用的电力系统模型包括潮流模型、稳定模型、暂态模型等。
1.2 仿真算法与计算方法仿真算法和计算方法是电力系统仿真技术的核心内容，它们的选择直接影响到仿真结果的准确性和计算效率。
常用的仿真算法包括潮流计算算法、短路计算算法、暂态稳定计算算法等。
计算方法主要有直接法、迭代法、潮流潮流交互迭代法等。
1.3 结果分析与评估仿真结果的分析与评估是对电力系统仿真技术应用的最终目标，通过对仿真结果的分析可以评估电力系统的稳定性、可靠性以及各种故障情况下的应对措施。
结果分析与评估可以为电力系统规划、运维工作提供科学依据。
二、电力系统仿真技术的应用2.1 电力系统规划电力系统仿真技术在电力系统规划中发挥着重要作用。
通过对电力系统未来的需求进行仿真和预测，可以为电力系统规划提供决策依据。
例如，可以通过仿真分析评估新增发电机组的容量和位置，优化输电线路的布置等，并帮助制定合理的电力系统发展规划。
2.2 电力系统运行与维护电力系统的运行与维护需要实时监测和灵活应对各种故障和异常情况。
电力系统仿真技术可以对电力系统的各个环节进行建模和仿真，通过对各种运行状态的分析，提前发现系统潜在的问题，并制定相应的运维策略。
电力系统仿真与调度运行技术
电力系统仿真发展历程
早期仿真技术
早期的电力系统仿真主要采用模拟电路和模拟计算机进行，由于受到计算能力和模拟精度 的限制，仿真规模和效果有限。
数字仿真技术
随着计算机技术的发展，数字仿真技术逐渐成为主流。数字仿真采用数值计算方法对电力 系统进行建模和求解，具有仿真精度高、速度快、灵活性好等优点。
混合仿真技术
区域互联和协调调度
未来电力系统将更加注重区域互联和协调调度，实现跨区域的资源共享 和优化配置，提高电力系统的整体运行效率。
仿真与调度运行技术的融合前景
仿真与调度一体化平台
仿真技术与调度运行技术的融合将形成仿真与调度一体化平台，实 现电力系统的全面监控、分析和优化调度。
实时仿真与在线调度相结合
实时仿真技术与在线调度技术的结合将实现对电力系统的实时优化 和控制，提高电力系统的稳定性和经济性。
无功分布，降低网损。
暂态仿真技术
暂态稳定分析
模拟电力系统在遭受大扰动后 的暂态过程，分析系统能否恢
复稳定。
电压稳定分析
分析电力系统在负荷增加、无 功不足等情况下，电压能否保 持稳定。
频率稳定分析
分析电力系统在有功功率不平 衡时，频率的变化过程及系统 稳定性。
解列与再同步分析
模拟电网在严重故障下的解列 过程及解列后的再同步过程。
调度运行的基本原则
01
02
03
安全原则
确保电力系统设备安全、 人身安全、电网安全，防 止事故发生。
经济原则
在满足安全、稳定的前提 下，优化资源配置，降低 运行成本，提高经济效益 。
公平原则
按照统一调度、分级管理 的原则，公平对待各发电 企业、电力用户和电网公 司。
调度运行的组织结构
电力系统仿真资料
电力系统仿真资料电力系统仿真是指利用计算机软件模拟电力系统运行状态，以及分析系统运行中的各种问题和故障。
仿真资料是进行电力系统仿真所需的各种数据和参数，包括系统拓扑结构、设备参数、负荷数据等。
一、系统拓扑结构系统拓扑结构是电力系统的网络结构图，它描述了系统中各个电力设备之间的连接关系。
系统拓扑结构是进行电力系统仿真的基础，准确的拓扑结构对于仿真结果的准确性具有重要影响。
在编制系统拓扑结构时，需要考虑到电力系统的实际情况，包括各个电力设备的位置、连接线路的长度、变电站的布置等。
同时，还需要根据实际的变电站配置、开关状态等信息确定系统拓扑结构。
二、设备参数设备参数是指电力系统中各种电力设备的技术指标和性能参数。
这些参数包括发电机的额定容量、发电机的励磁方式、输电线路的阻抗和导纳等。
设备参数的准确性对于仿真结果的准确性具有重要影响。
因此，在进行电力系统仿真之前，需要对各个设备的参数进行准确的测量和测试，确保参数的真实性和可靠性。
三、负荷数据负荷数据是指电力系统中各个负荷节点的负荷大小和负荷类型。
负荷数据的准确性对于仿真结果的准确性具有重要影响。
负荷数据的获取方式有多种，可以通过实际测量负荷大小，也可以通过历史负荷数据进行估算。
在进行电力系统仿真时，需要根据负荷数据对系统进行负荷平衡分析和控制。
四、故障数据故障数据是指电力系统中的各种故障情况，例如短路故障、接地故障等。
故障数据的准确性对于仿真结果的准确性具有重要影响。
故障数据的获取方式有多种，可以通过实际的故障记录和检修报告，也可以通过历史数据进行估算。
在进行电力系统仿真时，需要根据故障数据对系统进行故障分析和保护动作的仿真。
五、其他数据除了上述所提到的数据外，进行电力系统仿真还需要考虑其他各种数据和参数，包括电力系统的控制逻辑、变压器的变比、发电机的功率因数等。
这些数据和参数在进行电力系统仿真时都起着重要的作用，可以通过实际测量和测试获得，也可以通过历史数据进行估算。
电力系统仿真与优化技术手册
电力系统仿真与优化技术手册一、引言电力系统的运行与优化对于确保电力供应的稳定性和可靠性至关重要。
随着技术的不断进步，电力系统仿真与优化技术的应用也日益广泛，为电力行业提供了更高效、可靠的解决方案。
本手册旨在介绍电力系统仿真与优化技术的基本原理、方法和应用，并提供实际案例供读者参考。
二、电力系统仿真技术1. 仿真概述电力系统仿真是指通过建立电力系统的数学模型，模拟系统运行状态，分析系统的稳定性、可靠性、安全性等指标。
仿真技术能够帮助工程师更好地了解系统的行为特性，预测异常情况，并制定相应的调整策略。
2. 仿真方法a. 时域仿真时域仿真是最常用的电力系统仿真方法之一。
它基于电力系统的物理方程，将系统的各种元件、负载和控制策略以差分方程的形式描述，通过迭代求解，得到系统在不同时间段的状态。
b. 频域仿真频域仿真是在频域上对电力系统进行建模和仿真。
它基于系统的频率响应，通过离散傅里叶变换等数学方法，分析系统的频率特性和稳定性。
3. 仿真软件目前市场上有许多优秀的电力系统仿真软件，如PSS/E、PSCAD、DigSILENT等。
这些软件提供了丰富的模型库和仿真工具，能够帮助工程师进行各种电力系统仿真分析。
三、电力系统优化技术1. 优化概述电力系统优化是指通过对系统运行状态进行调整和优化，以实现各项指标的最优解。
优化技术能够帮助工程师提高系统的效率、可靠性和经济性，并减少对环境的影响。
2. 优化方法a. 线性规划线性规划是最常用的优化方法之一，适用于系统的线性模型。
通过最小化或最大化目标函数，并满足一系列约束条件，求解系统的最优解。
b. 遗传算法遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化方法。
它基于自然选择和遗传机制，通过不断进化的过程，寻找系统的最优解。
3. 优化案例以电力系统调度为例，通过优化发电机组的出力和输电线路的功率分配，可以实现电力系统的经济运行和负荷平衡。
优化方法能够帮助工程师制定合理的调度策略，提高系统运行的效率和可靠性。
《电力系统仿真》讲义
第一章 系统仿真的基本概念1-1 系统仿真的定义[系统仿真定义] 建立系统模型（数学模型、物理效应模型或数学-物理效应混合模型），并在模型上进行试验。
[系统仿真范例]水利方面在葛洲坝和三峡大坝建设前，许多单位都建立起缩小了的长江水道模型和大坝模型，并进行冲水试验，获得流体力学和结构力学等相关参数，为工程设计提供依据。
电力方面在动模实验室中用电动机-发电机组对实际发电厂进行模拟，并且用电感-电容π形结构模拟输电线路；在高压实验室中用冲击发生器模拟雷电；在计算机上用EMTP 软件对电力系统电磁暂态过程进行数值分析，用PSASP 软件对电力系统机电动态过程进行数值分析。
国防方面用巨型计算机按数学特性相同的原则模拟核裂变（聚变）反应过程，这样可以减少真正核试验的次数，甚至不进行核爆炸试验也能发展出先进的核武器。
[系统仿真依据] 最基本的依据是相似定理。
从应用角度分析几种相似等效方法：● 几何比例相似。
军事指挥员的沙盘演习。
● 特性比例相似。
两个系统运动的物理本质完全不同，但具有相似的微分方程，且参数一一对应，我们称这两个系统的特性比例相似。
注：动模试验也是根据特性比例相似的原则，这个原则可理解为真实系统与模拟系统具有相同的无量纲（标幺值）方程。
●感觉相似。
主要是视觉、听觉、触觉和运动感觉相似，是人在模拟环境中的仿真，特别是用C电气系统 微分方程 )t (E q C 1dt dq R dt q d L )t (F KX dt dX D dt X d M 2222=++=++ 参数对应 距离X电荷q 速度dX/dt 电流dq/dt 外力F(t) 电源E(t) 质量M 电感L 阻尼系数D 电阻R 弹簧系数K 1/电容 1/C 图1-1 两个系统特性比例相似各类模拟器件对操作人员进行训练的依据。
如航天员在宇航中心培训，宇航中心就是一个虚拟太空环境。
●逻辑思维方法相似。
对获取的信息进行分析、归纳、综合、判断直至操作控制的方法相似。
电力仿真(1)
电力仿真概述电力仿真是通过建立数学模型和模拟电力系统运行过程的技术，用来评估电力系统的稳定性、安全性和效率等方面的性能。
电力仿真常用于电力系统规划、运营和控制等工作中，能够帮助工程师和研究人员更好地理解电力系统的运行特性，优化系统运行，提高系统的可靠性和经济性。
电力仿真技术的分类电力仿真技术可以分为离散事件仿真（DES）和连续时间仿真（CTS）两大类。
离散事件仿真主要用于模拟电力系统中的离散事件，如发电机的启动停机、负荷变化等。
离散事件仿真通常采用离散事件系统规范（DEVS）或代理框架（AF）来表示网内各个设备的状态和行为，并通过仿真引擎模拟系统的运行过程。
连续时间仿真则模拟电力系统中的连续时间过程，如电压、电流、功率的变化等。
连续时间仿真通常基于微分方程和积分方程的数值解法，通过离散化时间变量，将连续时间问题转化为离散时间问题，并通过数值计算方法求解。
电力仿真的应用领域电力仿真广泛应用于电力系统的各个环节，包括电力系统规划、运行调度、稳定性分析、故障分析等。
•在电力系统规划中，电力仿真可以帮助评估不同电源配置方案的可行性和经济性，优化电力系统的布局，避免潜在的供电瓶颈和电压不稳定等问题。
•在电力系统运行调度中，电力仿真可以模拟不同调度策略下的电力系统运行状态，预测负荷需求和发电机出力，并对系统稳定性和可靠性进行评估。
•在电力系统稳定性分析中，电力仿真可以模拟电力系统在不同运行条件下的动态响应，预测系统的稳定边界和稳定裕度，并提出相应的控制策略。
•在故障分析中，电力仿真可以模拟电力系统中各种故障情况下的电压、电流、功率等参数的变化，帮助工程师定位和解决故障，保证电力系统的安全运行。
电力仿真软件和工具目前，有很多商业化的电力仿真软件和工具可供使用。
这些软件和工具通常提供了强大的建模和仿真功能，能够支持不同类型的仿真技术和算法，并提供了丰富的数据分析和可视化功能。
常见的电力仿真软件和工具包括：•PowerWorld Simulator：PowerWorld Simulator 是一款功能强大的电力系统仿真软件，提供了广泛的模型库和算法库，能够模拟各种电力系统运行情景，并支持多种分析和控制功能。
《电力系统仿真概述》课件
电力系统仿真是研究电力系统的一种重要方法。它通过建立模型、运行仿真 软件等手段，对电力系统在不同情况下的运行、调度、控制等问题进行全面、 深入的分析和研究。
电力系统仿真
什么是电力系统仿真？
电力系统仿真是模拟电力系统运行情况的一种工具，目的是为研究电力系统的性能和运行。
电力系统仿真的应用
非常适合工程师和科学家使用的 高级技术计算软件，可用于各种 电力系统仿真和分析应用。
电力系统仿真的展望
1 新能接入仿真
随着可再生能源的不断发 展，电力系统仿真将不断 发展，并对新能源接入、 分布式电力等方面进行仿 真和分析。
2 大规模系统仿真
电力系统规模越来越大， 因此电力系统仿真将需要 应对更复杂的问题，如大 规模系统仿真。
电力系统仿真可以用于发电厂协调控制、输电线路稳定性分析、智能电网模拟等领域。
电力系统仿真的关键问题
建立和标定电力系统模型、选择高效的算法，以及分析并验证仿真结果等是电力系统仿真中 的关键问题。
电力系统仿真的分类
1
静态仿真和动态仿真
静态仿真是针对电力系统的稳定状态进行仿真分析；动态仿真则是针对电力系统在小扰动下 的响应、稳定性等进行的仿真。
2
模型仿真和实验仿真
模型仿真是基于数学模型的仿真；实验仿真是通过电力系统实验室等实际装置进行仿款应用最广的电力系统稳定分 析软件，功能强大，可用于大规 模电力系统的仿真分析。
PSAT
一个用于小规模电力系统仿真和 分析的开源MATLAB仿真工具箱。
M atlab/Sim ulink
3 高性能计算在仿真中
的应用
随着高性能计算技术的日 益发展，可以预见电力系 统仿真将越来越依赖这些 先进的计算资源。
电力行业中的供电电力系统仿真与优化
电力行业中的供电电力系统仿真与优化电力行业是现代社会运转的重要基础，而供电电力系统的稳定运行对于保障社会生产和人民生活至关重要。
为了提高供电电力系统的可靠性和经济性，仿真与优化方法成为电力行业提高运行效率的重要手段。
本文将介绍电力行业中供电电力系统仿真与优化的应用和意义，并探讨其中的关键技术和挑战。
一、供电电力系统仿真的概念和作用供电电力系统仿真是利用计算机模拟电力系统运行的过程，通过建立数学模型和仿真平台，模拟系统的运行情况，得出系统的运行结果。
仿真可以提前发现潜在问题，预测系统运行状态，为系统运维和规划提供决策依据。
它可以帮助优化系统配置，改善系统性能，提高电力系统的可靠性和稳定性。
二、供电电力系统仿真的关键技术1. 系统模型建立：仿真的第一步是建立电力系统的数学模型，包括发电机组、输电线路、变电站等组成部分。
合理的系统模型可以准确地反映系统的运行特性，为仿真结果的准确性奠定基础。
2. 运行状态预测：通过仿真可以预测系统的运行状态，包括电压、电流等各项指标。
可以提前发现潜在问题，减少故障发生的可能性，保障系统的稳定运行。
3. 系统优化配置：仿真可以模拟系统的不同配置和运行策略，通过优化计算方法，找出最优的系统配置和运行策略，以提高系统的效率和可靠性。
4. 风险评估和防范：仿真可以模拟系统在不同故障和恶劣环境下的运行情况，评估系统的风险水平，为系统管理者提供风险防范的决策依据。
三、供电电力系统优化的意义和挑战供电电力系统的优化是为了提高系统的整体性能和效益，包括能源利用率、供电可靠性、经济性等方面。
优化可以使得供电电力系统在满足供电需求的同时，降低能耗，减少供电成本，提高电力行业的可持续发展。
然而，供电电力系统优化面临一些挑战。
首先，电力系统的复杂性使得优化问题具有较大的规模和复杂度，需要有高效的算法和计算工具来求解。
其次，电力系统处于不断变化的状态，优化策略需要根据实时信息做出调整，对优化算法和系统管理提出了更高的要求。
电力系统仿真与电网安全控制
电力系统仿真与电网安全控制随着现代工业的迅速发展，电能已经成为人们生产和生活中不可缺少的一部分。
由于电力系统的复杂性和交互性，在电网运行过程中会出现许多不确定因素和意外事件。
为了保障电力供应的持续性与稳定性，电力系统仿真和电网安全控制已经成为电力工业领域中的一项重要技术。
一、电力系统仿真电力系统仿真是指利用电力系统的各个部分所引起的电磁相互作用计算出每个器件的状态，然后将这些状态相互递推，最终推导出整个电力系统的动态过程。
仿真可以帮助电力工程师预测和解决实际运行中的问题，同时可以评估以及验证在设计和开发电网过程中的决策。
从功能上来看，电力系统仿真可以将整个电网分为一些独立的电力组件，如发电机，输电线路，变电站等。
每个组件都有不同的物理特性，仿真计算将考虑所有部件的影响，以预测电网的运行状态。
这种方法可以避免实际操作中的错误，提高电力系统的效率和安全性。
二、电网安全控制电网安全控制是一种通过自动化系统监视和控制电网的一种技术，其目的是确保电力系统在各种情况下都能保持稳定性和安全性。
电网中的安全控制有两种类型：一是针对正常操作的控制，如负载预测、发电量的控制等；二是通过削减负载和关闭电站等方式来控制电网运行。
这种控制可以避免电力系统过载和短路等意外事件的发生。
在电网安全控制中，要考虑的因素非常多，需要考虑不同的负载，温度，短路电流等，针对这些因素需要设计特定的控制机制。
同时还需要预测未来的运行情况，以便在问题出现之前采取预防措施。
三、电力系统仿真在电网安全控制中的应用电力系统仿真可以帮助电网安全控制实现以下几个方面的目标：1. 模拟不同工况下电网的响应，以预测电网的稳定性和安全性。
通过模拟，可以识别系统中的潜在问题，并提出适当的解决方案，从而避免电力系统故障。
2. 减少测试操作成本。
通过仿真技术，可以在低成本的情况下获得系统的真实运行情况，从而减少了测试成本和所需的实际操作。
3. 提高系统稳定性。
通过改进电网的唯一性、可用性和可靠性，电力系统仿真技术可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
电力系统仿真技术在电网规划中的使用方法
电力系统仿真技术在电网规划中的使用方法引言：随着电力行业的快速发展，电网规划在确保电力供应安全和可靠的同时，也需要满足对清洁能源的需求和环境保护的要求。
电力系统仿真技术作为电网规划中的重要工具，能够模拟和分析电力系统的运行情况，有效指导电网规划和运行决策，提高电力系统的可靠性和经济性。
本文将重点介绍电力系统仿真技术在电网规划中的使用方法。
一、电力系统仿真技术概述电力系统仿真技术是指利用计算机软件对电力系统进行模拟和分析的技术，通过对电力系统的各个方面进行建模，可以有效地预测电力系统的运行状态、优化电网结构和运行调度，提高电能利用率，降低电力系统的损耗和排放。
电力系统仿真技术广泛应用于电力系统的规划、设计、运行和维护等各个环节。
二、电力系统仿真在电网规划中的作用1. 电力系统规模和结构优化电力系统仿真技术可以根据不同的规划目标和约束条件，对电力系统进行模拟和分析，确定合理的电压等级、变电站布置、线路走向等。
通过对不同方案的仿真比较，可以找到满足电力供应要求和经济性的最优电网结构。
2. 清洁能源的集成随着清洁能源的快速发展，电力系统仿真技术可以模拟分析清洁能源的发电、输送、储能等环节，预测清洁能源的可再生能力和电力系统的可靠性，指导清洁能源的集成和电网的规划。
3. 电力系统稳定性分析电力系统仿真技术可以通过建立电力系统的稳定性模型，预测电力系统的稳定性边界、分析故障造成的影响，并提出相应的控制策略。
这对于电网规划中的负荷容量评估和系统运行保障至关重要。
4. 电力系统经济性评价电力系统仿真技术可以对电网运行过程进行优化分析，最大化电网的经济效益。
通过考虑电力系统的负荷特性、电价等因素，可以对电力系统的潮流分布、传输损耗等进行模拟分析，提供全面的经济性评价结果。
三、电力系统仿真在电网规划中的具体应用方法1. 建立电力系统仿真模型首先需要收集电力系统的基础数据，包括线路参数、变压器参数、发电机组信息等。
然后根据收集的数据，利用电力系统仿真软件建立电力系统的仿真模型，包括潮流模型、稳态模型、暂态模型等。
电力系统仿真技术概述
电力系统实时仿真器主要有：ADPSS、ARENE、DDRTS、 HYPERSIM、RTDS、RT-LAB、dSPACE。
RTDS 全 称 为 实 时 数 字 仿 真 仪 ， 由 加 拿 大 曼 尼 托 巴 RTDS公司开发制造，是最早设计用于研究电力系统中电磁 暂态现象的装置。加拿大魁北克水电研究所的TEQSIM公 司开发了电力系统实时仿真系统（HYPERSIM），主要用 于电力系统电磁暂态仿真，其核心软件是EMTP程序。法国 电力公司（EDF）开发的ANENE实时仿真系统，其核心软 件也是EMTP。由殷图科技发展有限公司、东北电力调度通 信中心和清华大学联合研制、开发的数字动态实时仿真系 统（简称DDRTS），是国内自主研发的实时数字仿真系统。 中国电力科学研究院开发了世界上首套可模拟大规模电力 系统（1000台机、10000个节点）的全数字实时仿真装置 ADPSS，大规模电力系统的实时数字仿真也得以实现。
电力系统的仿真技术主要有三大类，即电力系 统动态模拟仿真技术、电力系统数模混合式仿 真技术以及电力系统全数字仿真技术。
电力仿真的时间尺度
Electromagnetic transient modeling and simulation
Operator actions LFC
Prime mover control
NETOMAC、DIgSILENT、SimPowerSystems ➢ 电磁场仿真工具：
ANSOFT、ANSYS、CDEGS、Infolytica、IES ➢ 电力电子仿真工具: PLECS、PSIM 、SABER、Caspoc ➢ 配电网仿真工具:
ETAP 、EDSA/DesignBase、 PSS/SINCAL、
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。
0101电力系统仿真概述
• BPA软件
– The Bonneville Power Administration, headquartered in Portland, Oregon, is a federal agency under the U.S. Department of Energy.
• 对传统的交流系统采用机电暂态仿真 • 在各子系统的交界处进行电磁暂态仿真和
机电暂态仿真的交接
电力仿真新技术
• 图形建模技术 • 数字实时仿真 • 模型自动修正 • 多媒体仿真 • 虚拟DPU技术
电力系统仿真软件
• 电力系统仿真软件主要用来进行潮流计算、电磁 暂态仿真、机电暂态仿真、控制保护仿真等。
Current )
• EMTDC的最初由Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局 (Manitoba Hydro)开发完成，随后不断完善了EMTDC的元件模型库和功能，使 之发展为既可以研究交直流电力系统问题，又能够完成电力电子仿真及非线性控 制的多功能工具(Versatile tool)。特别是PSCAD图形界面(GUI)的开发成功，使得 用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统仿真计算，而且该软件可以作为实时 数字仿真器(real time digital simulator， RTDS)的前置(front end)部分。
PSASP（电力系统分析综合程序 ）
直观方便、功能强大的用户自定义模型方法
1、可自由建立任何元件的模型（电源、负荷、各种控制保护装置、FACTS元件 等），作为各种计算的模型库
2、直观方便的文本和图形两种模型编辑方式 3、调用简单，计算快速