(完整版)电力系统仿真
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。
电力系统仿真实验指导书
电力系统仿真实验指导书本指导书以电力系统仿真实验为主题，介绍了电力系统仿真实验的基本原理、实验步骤以及实验注意事项。
通过本实验的学习，能够加深对电力系统仿真的理解，掌握基本的仿真技术和方法，为后续电力系统相关实验的学习打下基础。
本实验采用仿真软件实现，所需软件主要为MATLAB和SIMULINK。
学生需要提前熟悉MATLAB和SIMULINK的基本操作和常用函数，具备一定的电力系统基础知识。
一、实验原理电力系统仿真实验是通过电力系统的模型来模拟和控制真实电力系统的运行，以实现对电力系统的研究和分析。
通过仿真实验，可以1观察和分析电力系统在不同工况下的运行特性，验证电力系统的稳定性和可靠性，优化电力系统的运行参数等。
电力系统仿真实验的基本原理是将真实电力系统抽象成数学模型，并通过计算机软件来模拟和控制这个数学模型。
模型的输入是电力系统的初始条件和外部扰动，输出是电力系统的动态响应和稳态结果。
通过对模型输入的控制和模型输出的观测，可以实现对电力系统的研究和分析。
二、实验步骤1. 确定仿真实验的目标和内容。
根据实验要求和实验目标，确定仿真实验的内容和范围。
2. 建立电力系统的数学模型。
根据实验要求和实验目标，将电力系统抽象成数学模型，并确定模型的输入和输出。
23. 编写仿真程序。
使用MATLAB和SIMULINK等软件，编写仿真程序，实现对电力系统模型的仿真和控制。
编写的程序应包括模型的输入和输出控制，仿真参数的设置，仿真结果的观测和分析等。
4. 运行仿真程序。
加载仿真程序，设置仿真参数，运行仿真程序，观察仿真结果。
5. 分析仿真结果。
根据仿真结果，分析电力系统的运行特性，验证仿真模型的准确性和有效性。
6. 优化仿真模型和参数。
根据实验结果，对仿真模型和参数进行优化，提高仿真模型的准确性和有效性。
三、实验注意事项31. 熟悉仿真软件的基本操作。
在进行电力系统仿真实验前，需要提前熟悉使用MATLAB和SIMULINK等仿真软件的基本操作和常用函数。
电气工程中的电力系统模拟与仿真
5G通信技术简介：高速、低延时、高连接密度
云计算技术在电力系统仿真中的挑战
云计算技术在电力系统仿真中的应用
云计算技术在电力系统仿真中的优势
云计算技术在电力系统仿真中的发展趋势
人工智能在电力系统仿真中的应用
添加标题
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人工智能技术可以处理大量数据，提取有用信息，为电力系统仿真提供支持
利用人工智能技术进行电力系统仿真，可以提高仿真效率和准确性
离线仿真的应用领域包括电力系统规划、运行优化、故障分析等。
在线仿真
实时数据采集：通过传感器、数据采集设备等获取实时数据
数据预处理：对采集到的数据进行清洗、整理、转换等处理
模型建立：根据电力系统的特性和需求，建立相应的数学模型或仿真模型
仿真计算：利用计算机软件或硬件平台，对模型进行仿真计算，得到仿真结果
仿真算法选择
仿真算法的分类：时间步长法、事件步长法、混合步长法等
选择仿真算法的依据：系统特性、计算复杂度、仿真精度等
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
常见仿真算法：欧拉法、龙格-库塔法、四阶龙格-库塔法等
仿真算法的优缺点：计算复杂度、稳定性、精度等
仿真软件介绍
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
仿真软件的功能：建模、仿真、分析、优化
电力系统模拟与仿真的关键技术
PART 05
实时仿真技术
实时仿真技术的定义和特点
实时仿真技术的应用领域和优势
实时仿真技术的关键技术和算法
实时仿真技术的发展趋势和挑战
分布式仿真技术
分布式仿真技术是一种基于网络的仿真技术，可以模拟电力系统的运行状态和性能。
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。
电力系统电压稳定控制与系统仿真
电力系统电压稳定控制与系统仿真随着现代社会对电力供应可靠性和质量的要求日益增加，电力系统的稳定性成为了一个重要的研究领域。
电力系统电压稳定控制是确保电力系统供电质量和稳定性的关键技术之一。
本文将探讨电力系统电压稳定控制的基本原理，并介绍一种常用的系统仿真方法。
一、电力系统电压稳定控制的概念电力系统电压稳定控制是指在电力系统正常运行中，通过调节发电机励磁系统和无功补偿装置等措施，使系统电压保持在允许范围内，避免过高或过低的电压波动，确保电力系统可靠地供电。
电力系统电压稳定控制的主要目标是维持稳定的电压水平，提高电力系统的可靠性和稳定性。
二、电力系统电压稳定控制方法1. 励磁控制在发电机励磁系统中增加控制回路，根据系统负荷变化和电压波动等条件，实时调节发电机励磁电流，控制发电机输出电压，以维持系统电压稳定。
2. 无功补偿控制通过控制无功补偿装置（如静态无功补偿器，STATCOM等）的投入和退出，调节系统的无功功率流动，以控制系统电压的稳定。
无功补偿可以通过控制电压源来实现，也可以通过调整并联电容或电抗器来实现。
3. 线路电压调节通过在输电线路上安装电压调节装置，根据事先设定的电压范围，实时调节线路电压，确保电力供应的稳定。
三、电力系统仿真方法电力系统仿真是对电力系统运行状态、动态响应等进行模拟和预测的过程。
通过仿真可以评估电力系统控制策略的有效性，找出系统的潜在问题，并制定相应的调控方案。
1. 功率流仿真功率流仿真是对电力系统进行静态分析的一种方法。
通过建立节点电压和功率之间的方程组，计算每个节点的电压、功率和潮流分布，进而评估系统的稳定性和负荷能力。
2. 动态仿真动态仿真是对电力系统瞬态响应进行模拟的方法。
通过建立系统动态模型，考虑电力负荷的变化、电动机的启动等因素，模拟系统在各种故障和操作条件下的响应。
动态仿真可以帮助分析系统的稳定性和动态响应特性，评估不同控制策略的可行性。
3. 电网故障仿真电网故障仿真是对电网故障过程进行模拟的方法。
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。
电力系统的系统分析与仿真
大数据技术在电力系统仿真中的应用
大数据技术在 电力系统仿真
中的重要性
大数据技术在 电力系统仿真 中的应用现状
大数据技术在 电力系统仿真 中的应用挑战
大数据技术在 电力系统仿真 中的应用前景
和展望
云计算在电力系统仿真中的应用
云计算技术的特点： 分布式计算、并行处
理、弹性扩展等
云计算在电力系统仿 真中的应用场景：大 规模仿真、实时仿真、
短路电流计算
短路电流的定义：在电力 系统中，由于故障或误操 作等原因，导致电流突然
增大的现象
短路电流的计算方法：主 要有欧姆定律法、基尔霍 夫定律法和节点电压法等
短路电流的危害：可能引 起设备损坏、电网崩溃等
问题
短路电流的预防与处理： 加强设备维护、提高保护 装置性能、加强电网调度
管理等
稳定性分析
电力系统仿真技术的主要 应用领域
电力系统仿真技术的发展 趋势和挑战
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电力系统分析方法
潮流分析
潮流分析的定义： 研究电力系统中 各节点电压、电 流和功率分布的 方法
潮流分析的目的： 优化电力系统运 行，提高供电可 靠性和效率
潮流分析的方法： 包括牛顿-拉夫逊 法、快速解耦法 等
潮流分析的应用： 在电力系统规划、 运行、控制等方 面具有广泛应用
某地区电网仿真案例
地区概况：介绍某地区的地理 位置、气候条件、经济发展状 况等
电网结构：描述某地区电网的 拓扑结构、电压等级、线路长 度等
仿真模型：介绍用于仿真的模 型、参数置、仿真软件等
仿真结果：展示仿真结果， 包括电压、电流、功率等数 据，以及电网的稳定性、可 靠性等性能指标
问题分析与改进：根据仿真结 果，分析存在的问题，提出改 进措施和建议
电气工程与自动化工程中的电力系统仿真
电气工程与自动化工程中的电力系统仿真电力系统仿真是电气工程与自动化工程领域中的重要研究内容，它通过使用计算机软件对电力系统进行建模和仿真，旨在分析电力系统的稳定性、可靠性和安全性等方面的问题。
本文将介绍电力系统仿真的概念、应用以及相关的研究方法和工具。
一、电力系统仿真的概念电力系统仿真指的是利用计算机进行电力系统的建模和分析，以模拟真实电力系统的运行情况，并通过仿真结果评估电力系统的性能。
电力系统是由发电机、输电线路、变压器、负荷等组成的复杂系统，其运行涉及到电力负荷的平衡、电压、电流的稳定以及电力负荷的传输等多个方面。
电力系统仿真可以帮助工程师们更好地了解电力系统运行状态，提前发现潜在的问题以及寻找优化解决方案。
电力系统仿真的应用非常广泛，可以用于电力系统规划与设计、电力系统运行与控制以及电力市场分析等方面。
例如，在电力系统规划与设计中，可以使用仿真软件对电力系统进行布局和容量规划，预测未来的电力需求，并确定合适的发电机组和输电线路等。
在电力系统运行与控制中，仿真软件可以用于分析电力系统的稳定性，并提供合理的控制策略。
在电力市场分析中，仿真软件可以用于模拟电力市场的运行情况，分析市场竞争等因素对电力系统的影响。
二、电力系统仿真的研究方法和工具电力系统仿真可以采用不同的研究方法和工具，其中最常用的方法包括潮流计算、暂态稳定分析和电磁暂态分析等。
潮流计算是电力系统仿真中最基础的方法，用于分析电力系统中的电压、电流和功率等参数的分布情况。
暂态稳定分析主要用于研究电力系统中的短路故障或其他暂态事件对系统稳定性的影响。
电磁暂态分析主要用于研究电力系统中的电磁暂态过程，例如电力系统中的短路、电弧和雷击等。
在电力系统仿真的工具方面，市场上有很多成熟的软件可以使用，例如PSS/E、MATLAB/Simulink和PSIM等。
这些工具提供了丰富的电力系统建模和仿真功能，可以进行复杂的系统分析和优化。
此外，还有一些基于开源软件的电力系统仿真工具，例如PowerWorld和OpenDSS等。
电力系统分析仿真实验报告
电力系统分析仿真实验报告一、实验目的通过电力系统仿真，分析电力系统的稳定性和可靠性，对电力系统进行故障分析。
二、实验器材和条件1.电力系统仿真软件2.电力系统仿真实验模型3.稳定性和可靠性测试数据三、实验原理电力系统的稳定性是指系统在受到扰动或故障的情况下，能够迅速恢复到新的稳定工作点的能力。
电力系统的可靠性是指系统在正常运行和故障恢复状态下，能够保持稳定供电的能力。
四、实验步骤1.稳态分析：通过电力系统仿真软件，建立电力系统的稳态模型，并进行负荷流、电压稳定度和功率因数分析，以评估系统的稳态性能。
2.扰动分析：在稳态模型基础上，通过改变电力系统的节点负载和故障情况，引入扰动，并观察系统在扰动下的响应过程。
3.稳定性分析：根据扰动分析结果，通过故障恢复实验，研究系统的稳定性能，包括暂态稳定性和稳定控制方法。
4.可靠性分析：通过故障恢复实验和设备可用性分析来评估系统的可靠性，了解系统在发生故障时的可靠供电能力。
五、实验结果与分析1.稳态分析结果显示，电力系统的负荷流较大，但在正常运行范围内，电压稳定度和功率因数也较好。
2.扰动分析结果显示，在节点负载突然减少或故障发生时，系统的电压和频率会出现短时波动，但能够迅速恢复到新的稳态工作点。
3.稳定性分析结果显示，在故障发生后，系统能够通过自动稳定控制方法，有效恢复到正常工作状态，并保持稳定供电。
4.可靠性分析结果显示，系统在发生故障时仍能保持稳定供电，设备的可用性较高，但仍有少量设备故障需要及时维修或更换。
六、实验结论通过电力系统仿真实验，分析了电力系统的稳定性和可靠性。
实验结果表明，电力系统具有较好的稳态和暂态稳定性能，在故障发生后能够迅速恢复到正常工作状态，保持稳定供电。
但仍需加强设备维护和更换，提高电力系统的可靠性。
七、实验总结通过本次电力系统分析仿真实验，加深了对电力系统稳定性和可靠性的理解，掌握了利用电力系统仿真软件进行系统分析和故障恢复的方法。
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
电力系统分析仿真实验报告
电力系统分析仿真实验报告一、实验目的本实验的目的是通过电力系统分析仿真来研究电力系统的稳态和暂态运行特性，并通过实验结果分析电力系统中存在的问题和改进方案。
二、实验原理1.电力系统稳态分析电力系统稳态分析是指在电力系统稳定运行条件下，对电力系统进行负荷流量和节点电压的计算和分析。
稳态分析的目的是确定电力系统的潮流分布、负荷特性和节点电压，从而评估系统的稳定性和能量传输效率。
2.电力系统暂态分析电力系统暂态分析是指在电力系统出现故障或突发负荷变化时，对系统暂时的电压、电流和功率进行计算和分析。
暂态分析的目的是研究系统在故障或负荷突变时的动态响应和稳定性，以便采取相应措施保障系统的安全稳定运行。
三、实验过程1.电力系统稳态分析实验（1）建立电力系统模型：根据实际情况，建立包含发电机、变电站、输电线路和负荷的电力系统模型。
（2）潮流计算：通过潮流计算方法，对电力系统的负荷流量、节点电压和功率分布进行计算。
（3）结果分析：分析潮流计算结果，评估系统的稳定性和能量传输效率，检查是否存在过负荷或电压偏差等问题。
2.电力系统暂态分析实验（1）建立电力系统模型：在稳态模型的基础上，引入系统故障或负荷突变事件，如短路故障、突发负荷增加等。
（2）暂态计算：通过暂态计算方法，对系统的电压、电流和功率在故障或负荷突变时的动态变化进行计算。
（3）结果分析：分析暂态计算结果，评估系统在故障或负荷突变时的动态响应和稳定性，检查是否存在电压暂降或过载等问题。
四、实验结果与分析1.电力系统稳态分析结果分析：根据潮流计算结果，评估系统的稳定性和能量传输效率，检查系统是否存在过负荷或电压偏差等问题。
如果存在问题，可以通过调整发电机发电功率、变压器变比或线路容量来改善系统运行状况。
2.电力系统暂态分析结果分析：根据暂态计算结果，评估系统在故障或负荷突变时的动态响应和稳定性，检查是否存在电压暂降或过载等问题。
如果存在问题，可以通过引入自动重启装置、电力调度系统等措施来提高系统的恢复能力和稳定性。
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》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。
电力系统仿真PPT课件
几何上不相似的系统中的物理过程也可以相似，而 且在这个系统中的空间中每一点，都可以在另一相 似系统中找到完全一定的对应点。
13
相似理论在物理模拟中的应用
复杂的电力系统仍然是由简单元件构成的。 只要模拟系统中的每个元件与原系统的对应元
件相似，并按原系统连接起来，满足边界条件， 则整个系统就相似。 在实际电力系统中存在诸多非线性元件，只要 非线性参数相似，也能很好地模拟原系统。 以上理论是构成动模实验的基础。
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2、同步发电机模拟
同步发电机模拟条件 同步发电机的模拟实现 模拟发电机的容量及改变容量对电机参数的影
响 模拟比的确定
能是不独立的。 如果方程式中含有非齐次函数，还应该添加上非齐
次函数的变量相等条件。 同一过程的相似判据形式可能不同。
在电力系统分析中，往往把系统的方程式写出 标幺值形式，只要模拟系统的变量和参数与原 系统的变量和参数的标幺值相等，两者就相似
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相似第三定理
相似第一，第二定理确定了相似现象的性质 （相似必要条件），但没有指出两过程应该具 备什么条件才相似。
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无阻尼绕组同步电机突然三相短路的物理分析
稳态运行： 转子：Vf、if 恒定，对应磁通 F ① f :与励磁绕组交链，
称为励磁绕组漏磁链。
②
f d :与定子绕组交链，称为同步发电机的工作磁链（或空载磁链）
在定子绕组中感应产生空载电势 E q
基频电流 i
在气隙中形成一个大小不变、以同步速随转子旋转的旋转磁场
L
1
M
LL2
t 1 M t t 2
则初始条件也必须相似：
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电力系统分析与设计例子：电力系统可视化仿真介绍EXAMPLE1-1：题目：双总线电力系统初始条件：总线1电压为16kV，总线2为15.75KV，负载功率为5MW，发电机功率为5.1MW。
总线1与总线2之间由一条传输线连接。
实验步骤：保持其他参数不变，依次调节负载功率参数，观察其他参数的变化。
实验现象：①当负载功率为5MW时，发电机的输出功率为5.1MW。
②当负载功率调整为6MW时，发电机的输出功率为6.1MW。
③当负载功率调整为4MW 时，发电机的输出功率为4.0MW。
实验结论：在双总线电力系统中，当其他线路装置参数不变时，负载功率增大时，发电机的输出功率相应增大，负载功率减小时，发电机的输出功率相应减小。
EXAMPLE1-2：题目：植入新的总线初始条件：在上图中保持其他条件不变，植入新的总线”Bus3”。
实验步骤：在powerworld选择edit mode，在Draw中选择Network---bus，将”Bus”放置图中，双击”Bus”，将对话框中的名称改为”Bus3”，电压改为16kV。
实验结果：如下图所示EXAMPLE1-3：题目：三总线电力系统初始条件：在EXAMPLE2的基础上，通过传输线路将Bus1和Bus2与Bus3连接在一起。
实验步骤：在edit mode下，选择draw选项，选择Network中的transmission line，单击Bus1，然后将线路连接到Bus3，双击完成连接。
并调节字体大小和线路的颜色。
在Network中选择load选项，选择load的大小。
最后把系统名字改为Three Bus Powr system。
实验结果：如下图所示②对新系统进行调节参数实验：实验步骤：⑴调节新总线Bus3下负载参数，观察对其它参数的影响：①当负载功率为11MW时，如图②当负载功率为9MW时，如图实验结论：当Bus3下负载功率增大时，Bus2和Bus3上的电压降低，发电机的输出功率增大；当Bus3下负载功率减小时，Bus2和Bus3上的电压增大，发电机的输出功率变小。
⑵调节线路上断路器的开关状态，观察其对电力系统的影响①关断连接Bus1和Bus2的断路器，如图②关断连接Bus1和Bus3的断路器，如图③关断连接Bus2和Bus3的断路器，如图实验结论：当关断其中某一路的断路器时，发电机输出功率增大。
当关断连接Bus1和Bus2的断路器时，Bus2和Bus3上的电压降低。
当关断连接Bus1和Bus3的断路器时，Bus2和Bus3上的电压降低。
当关断连接Bus1和Bus3的断路器时, Bus2电压升高，Bus3电压降低。
EXAMPLE2-3：题目：有功功率，无功功率以及并联电容对电力系统的影响初始条件：利用powerworld中2-3给出的电路。
探究并联电容及负载对整个电力系统的影响。
实验步骤：(1)保持负载功率不变，仅改变并联电容数值，观察电力系统的变化(2)保持并联电容不变，仅改变负载数值，观察电力系统的变化实验现象：(1)①当电容上的无功功率为0kvar时，如图②当电容上无功功率为60kvar时，如图③当电容上的无功功率为100kvar时，如图(2)①当负载有功功率为100kW时，如图②当负载有功功率为200kW时，如图③当负载有功功率为50kW时，如图实验结论：(1)当负载功率恒定时，并联电容的无功功率增大，则发电机发出的无功功率减小，当增大到一定值时，线路上无功功率方向改变，此时发电机开始吸收无功功率。
(2)当并联电容恒定时，负载上的有功功率增大，则发电机发出的有功功率也随之增大；当负载上的有功功率减小，则发电机发出的有功功率也随之减小。
(3)无论是并联电容上产生的无功还是发电机产生的无功，对线路上的有功功率都没有影响。
电力系统分析与设计EXAMPLE3-12：题目：三相可调分接头变比变压器：正序网络标幺值初始条件：发电机有功为500MW,无功为127Mvar，升压变压器为13.8/500kV。
负载有功功率为500MW,无功功率为100Mvar。
实验步骤：依次调节变压器变比，观察对电力系统的影响。
实验现象：当变压器变比增大到1.00625时，如图当变压器变比减小到0.99375时，如图实验结论：当变压器分接头变比增大时，下一级母线上的电压增大；当变压器分接头分接头变比减小时，下一级母线上的电压减小。
初始条件：与上题一样实验步骤：依次调节负载功率，观察对电力系统的影响实验现象：当负载有功功率增大到600MW时，如图当负载有功功率减小到400MW时，如图实验结论：当负载有功功率增大时，临近母线电压降低；发电机有功和无功都增大。
当负载有功功率减小时，临近母线电压升高；发电机有功和无功都减小。
EXAMPLE3-13题目：电压调节和移相三相变压器初始条件：发电机有功为500MW，无功为164Mvar，移相变压器分接头起始变比为1.05000，负载有功为500MW，有功为100Mvar。
实验步骤：调节度场大小，观察整个电力系统的变化实验现象：当deg增大到2.0时，如图当deg减小到-2时，如图实验结论：当deg增大时，下一级母线电压降低，移相变压器两端的有功和无功增大。
当deg减小时，下一级母线电压升高，移相变压器两端的有功和无功减小。
实验步骤：当分接头变比发生变化时，观察整个电力系统的变化。
实验现象：当分接头变比增大到1.05625时，如图当分接头变比减小到1.04375时，如图实验结论：当变压器分接头变比增大时，下一级母线电压增大，变压器两侧有功功率减小，无功功率增大。
当变压器分接头变比减小时，下一级母线电压减小，变压器两侧有功功率增大，无功功率减小。
EXAMPLE3-60题目：电压调节和移相三相变压器初始条件：与上题基本一致，3.13基础上变压器每相电阻增加0.06，传输线每相增加0.05，抽头变比固定值为1.05，移相角范围在-10°~10°间实验步骤：调节移相角，观察有功功率损失值最小时的移相角实验现象：（1）当deg=-10时，如图（2）当deg=0时，如图（3）当deg=10时，如图实验结论：当移相角为0时有功功率损失值最小EXAMPLE5-4题目：理想状态下长途输电线稳态稳定极限值初始条件：线电压值稳定，线路无功损耗为零实验步骤：改变负载功率，观察负载电压以及线路无功功率的损耗实验现象：（1）当负载有功增加到2249MW时，如图（2）当负载有功减小到2149MW时，如图（3）当负载无功增加到50MVar时，如图（4）当负载无功减小到-50MVar时，如图实验结论：（1）增加负载有功功率，负载端总线电压增加，线路无功损耗增加减小负载有功功率，负载端总线电压减小，线路无功损耗减小。
EXAMPLE5-8题目：中间变电站对电力传输所需线路数量的影响初始条件：忽略线路损耗，每个线段表示无损耗的线模型，每个线段的饼图显示线荷载的百分比，假设容量为3500 MV A。
实验步骤：调节负载有功功率的大小。
实验现象：将负载有功增加到10000MW时，如图将负载有功增加到11000MW时，如图实验结论：负载有功功率增大，各个母线上电压减小。
EXAMPLE5-10题目：串联电容补偿提高传输线载荷能力初始条件：两个母线电压为765kV，发电机有功为2200MW,无功为0实验步骤：调节负载有功无功，观察对电力系统的影响实验现象：（1）当负载有功增加时，如图（2）当负载有功减小时，如图（3）当负载无功增大时，如图（4）当负载无功减小时，如图实验结论：（1）当负载有功增加（减小）时，线路中单相差增大（减小）；（2）当负载无功增加（减小）时，线路中单相差增大（减小）。
电力系统分析与设计Designcase 1初始条件：在初始系统功率流的情况下，将断开的KWW发电机及其互连总线情况几个假设：1.在实际设计中，通常是多个不同的操作点/负载水平必须考虑。
2.你应该考虑所有发电机的实际输出功率，包括新一代的范围，为固定值。
在变化由于在系统总发电200兆瓦的添加范围在系统损失的产生和任何变化都是被挑选的由系统松弛。
3.你不应该修改电容器或变压器的状态调节。
4．你应该假设系统损耗保持不五年期，你只需考虑冲击和新设计有关于基本情况的损失。
可以承担损失的价格为50美元/兆瓦时。
5．您不需要考虑涉及新的传输的突发事件线路和可能的任何变压器，你可以加入。
6. 虽然一个适当的控制响应可能是一个意外减少范围风电场输出（通过改变音高上风力涡轮机叶片），你的主管已经明确要求你不考虑这种可能性。
因此KWW发电机应总是假定有一个200兆瓦的输出。
实验现象：Designcase2初始条件：找到所有的行流和在他们的范围内总线电压的大小几个假设：1．你只需要考虑设计的基本情况下装载水平—2．在实际的设计中，通常是一些二¤不同操作点/负载水平必须考虑。
3.你应该考虑发电机输出为固定值；在损失的变化总是由系统松弛的。
4.你不应该修改电容器或变压器的状态5.你应该假设系统损耗保持不变五年期，只需考虑冲击和新设计有关于基本情况的损失。
损失的代价可以被假定为50美元/兆瓦时。
实验现象：EXAMPLE 6.9题目：功率流输入数据和Y总线初始条件：如图实验步骤：按下图输入数据实验现象：如下图所示EXAMPLE 6.10题目：通过高斯-塞德尔方法解决功率流问题初始条件：母线2是负载总线，输入数据观察现象实验步骤：输入数据观察现象实验现象：实验结果：利用模拟器继续迭代，直到所有总线不匹配MV A的耐受性。
在每次迭代下，查看总线的情况。
EXAMPLE 6-11题目：雅克比矩阵和功率流的牛顿–迭代解初始条件：假定初始相位角，初始电压范围实验步骤：输入实验数据实验现象：实验结果：通常选择牛顿-拉夫逊迭代，EXAMPLE 6-12题目：功率流程序-发电机的改变初始条件：变压器T1之间母线1和5，加载的最大无功极限68% MV A，而变压器T2，总线之间的3和4，最大的负载为53%实验步骤:使用牛顿-拉夫逊方法，解决功率流问题实验现象：实验结果：从母线1到母线5上的变压器的负载增大。
总线1到5个变压器应达到69%。
EXAMPLE 6-13题目：功率流程序：37母线系统初始条件：这种情况下模型的37路母线，9号发电机含两三个不同电压等级的电力系统（345 kV、138 kV，和69千伏）57传输线和变压器。
实验步骤：调整图中箭头观察变化实验现象：如图实验结果：因为现在有几个总线和违规线，电力系统不再是在安全的工作点。
控制行动和设计改进是必要的纠正这些问题。
EXAMPLE 6-14题目：功率流程序：并联电容器组的影响初始条件：与例6-9相同的除了200 Mvar电容器已在母线2上。