RTDS全称为实时数字仿真仪
电能质量污染源实时数字动态仿真 推荐
1引言近年来随着我国国民经济的蓬勃发展，电力网负荷急剧加大。
特别是冲击性、非线性负荷的大量应用，使得电网中发生的电压波形畸变、电压波动等问题日益严重，从而使得电网电能质量严重下降，并诱发各种电力系统事故，使电力系统面临日益严重的“污染”，对电力用户的正常用电也带来不良影响。
电能质量的恶化会给电网及用户带来巨大的经济损失。
据美国一调查报告，认为当今与电能质量相关的问题在美国每年造成的损失高达260亿美元。
电力供应是社会发展的重要支柱，电能质量历来是电力部门十分关注且刻意要完善的重要指标。
面对新时期电能质量的新变化和新需求，电力系统除需加强电网的建设和改造以进一步提高供电可靠性外，还需研究并不断完善电能质量的监测、评估，并选取恰当的技术手段进行防范与治理。
而在进行这些研究中经常需要对各种电能质量污染源进行恰当的仿真，特别是进行实时动态仿真。
这些仿真将可根据研究的需要模拟各种电能质量污染状况，而这些状况却难以在实际电网中随时获得。
利用RTDS 搭建一个可提供各种电能质量污染状况的仿真系统，为研究电能质量污染的危害及治理问题提供了一个很好的实验测试平台。
本文着重介绍在电能质量污染源定向研究中应用RTDS 进行几种电能质量污染源实时动态仿真实例。
RTDS 简介RTDS 的全称为实时数字仿真装置(R T Digital Simulator)，由加拿大曼巴托尼HVDC 研究中心开发，RTDS 公司制造，是一种专门用于实时研究电力系统的全数字仿真系统。
该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已获得行业认可、且已广泛应用的EM TP 和EM TDC 基础上的，其仿真结果与实际电网的真实情况是一致的。
RTDS 能够实时计算电力系统状态并输出到工作站或外部试验装置（如保护装置）。
将RTDS 实时产生的模拟量和开关量输入被测试装置，再将被测试装置的响应输出信号引入仿真系统的模拟量、开关量输入接口，即可实现对被测试装置的闭环实时仿真试验。
RTDS仿真教程
RTDS仿真教程RTDS (Real-Time Digital Simulator) 是一种基于计算机硬件和软件的仿真平台，主要用于电力系统的实时仿真和测试。
它具有高度可扩展性和灵活性，能够模拟从小型分布式发电系统到大型电网系统的各种场景。
本文将介绍 RTDS 仿真平台的基本原理和使用方法。
首先，我们将介绍RTDS的基本原理。
RTDS由两部分组成：硬件和软件。
硬件部分主要包括处理器、输入/输出接口和通信模块，用于接收和发送仿真模型中的数据。
软件部分由仿真模型和仿真控制程序组成。
仿真模型是电力系统的数学模型，包括发电机、输电线路、负荷等。
仿真控制程序用于控制仿真模型的运行和数据的采集。
在RTDS中，首先需要创建仿真模型。
仿真模型使用一种专门的描述语言（例如，RSCAD），用于描述电力系统的拓扑结构、设备参数和控制策略。
通过这种方式，可以快速而准确地构建出电力系统的仿真模型。
创建好仿真模型后，需要编写仿真控制程序。
仿真控制程序是基于C语言开发的，用于控制仿真模型的运行和数据的采集。
通过对仿真控制程序的编写，可以实现电力系统不同场景下的仿真和测试。
在进行仿真之前，需要对仿真模型和仿真控制程序进行配置和编译。
首先，需要设置仿真模型的初始状态和仿真时间。
然后，需要将仿真模型和仿真控制程序进行编译，生成可执行文件。
生成的可执行文件包含了仿真模型和仿真控制程序的运行逻辑，可以直接在RTDS平台上进行仿真。
在进行仿真时，可以选择不同的仿真模式。
RTDS支持多种仿真模式，包括正常仿真、脱机仿真和实时仿真。
正常仿真模式用于对系统进行长时间稳定性仿真。
脱机仿真模式用于对系统进行短时间稳定性仿真，可以通过调整仿真参数和控制策略，快速改进系统稳定性。
实时仿真模式用于对系统进行实时控制策略的验证和测试，可以模拟实际系统的运行状态。
进行仿真后，可以通过RTDS平台提供的各种工具和图形界面对仿真结果进行分析和可视化。
RTDS支持实时监测仿真结果、绘制曲线图、生成报表等功能。
RTDS
RTDS实验报告孙杰2009203099在电力系统中为验证新的控制、保护等装置的性能，在安装、投运之前需要对其进行实时仿真测试，以确定其是否满足设计要求。
具体的可分为动态模拟试验方式和数字仿真方式。
动模试验是一种物理模拟方式，应用相似理论建立缩小的物理模型来模拟实际的电力系统，比如我们学院的动模实验室。
但是随着仿真系统规模的扩大，系统情况的复杂，建立动模试验的投资也越大，建设周期也越长，因而限制了动模试验方式的进一步发展。
数字仿真是以计算机为主体，采用数学模型和数值算法对电力系统进行模拟，具有安全、经济、方便等优点。
故障出现时，依次会出现波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。
波过程的时间是毫秒级，电磁暂态过程时间是秒级，机电暂态过程时间会长点。
RTDS全称为实时数字仿真，是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置。
RTDS不是实现系统元件的物理小型化，其元件参数和电路结构以软件模型为基础。
RTDS的研究能被迅速而且方便地修改，从一个问题切换到另一个问题只需要最短的时间。
RTDS仿真系统是先进的计算机硬件和大量的计算软件的综合体。
硬件是完全模块化的，允许用户随时扩展设备已适应复杂系统模型。
软件是与RTDS仿真系统硬件联系的主要界面。
允许用户完成所有必须的步骤，包括准备和运行仿真工作，分析输出结果等。
电力系统的模型是通过从任意数目的用户自定义的电力系统元件库中取出元件模型来构造而成，同时显示在计算机屏幕上。
可以进行编译和运行。
通过设置CT和PT可以看系统任意位置的电流和电压。
硬件基于DSP和并行计算，具有很强的硬件计算能力，进行系统研究是运算速度快得多，计算速度可达到实时输出的目的。
RTDS的基本组成部分分为RACK。
多个RACK之间通过WIF卡相连，RACK的数量要视仿真系统的规模大小而定。
具体每个RACK包括多个RPC卡或3PC卡，每个3PC卡包括三个数字信号处理器，功能更强，速度更快。
系统可以分成几部分分别在不同3PC中进行仿真。
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
实时混合仿真是基于数字计算机和实时数字仿真设备（RTDS）进行的一种新型仿真方法。
它是以时间为主轴，将数字仿真和实时仿真相结合的一种仿真技术，可以快速、准确地模拟各种电气设备的运行情况。
数字计算机是现代计算机技术的代表，可以进行大规模并行计算，并具有强大的处理能力和存储能力。
RTDS是一种专门用于电力系统仿真的实时仿真设备，能够实现电力系统电路的实时仿真与控制，并且具有高精度、高可靠性、高可扩展性的特点。
实时混合仿真技术将数字仿真和实时仿真相结合，可以在实验室环境中准确、可靠地模拟各种电力系统设备的运行情况。
实时混合仿真技术能够模拟电力系统中不同设备的动态响应、稳态特性和互联网络的通信行为。
通过实时混合仿真技术，可以更加准确地评估电力系统的安全性、稳定性和可靠性。
实时混合仿真技术的应用领域非常广泛，涵盖了发电、输电、配电、工业生产等众多领域。
在发电系统方面，实时混合仿真技术可以用于发电机组的调速控制、谐波分析、电磁暂态分析等方面。
在输电系统方面，实时混合仿真技术可以用于电力负载的控制、电力传输的稳定性分析等方面。
在工业生产方面，实时混合仿真技术可以用于制造业、能源和环境保护等领域。
因此，实时混合仿真技术在电力系统运行、控制和管理方面具有重要的应用价值。
未来，随着电力系统的不断发展和数字化、智能化的发展趋势，实时混合仿真技术将会得到更加广泛的应用。
实时数字仿真器
实时数字仿真器（RTDS）介绍由于电力系统的特殊性，对很多故障处理方法不可能进行现场的实际模拟运行分析，只能借助于计算机仿真手段。
数字仿真系统具有独特的灵活性、试验的可控制性和准确的可重复性及系统试验的安全性和经济性等诸多优点，使得数字仿真系统得到广泛的应用。
数字仿真系统分为两种：非实时数字仿真软件和实时数字仿真器。
1.1非实时数字仿真软件常用的仿真工具大多为非实时的仿真程序。
下面介绍国内外应用最广泛的两种软件。
1.1.1电磁暂态仿真程序/电磁暂态分析软件(ATP/EMTP)EMTP（electromagnetic transients program）是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析。
它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）后一些特定变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统保护设备实验的有力工具。
ATP（alternative transients program）是EMTP的免费独立版本。
1.1.2电力系统计算机辅助设计/直流电磁暂态程序（PSCAD/EMTDC）Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC(electromagnetic transients including DC)的初版，这是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD(power system computer-aid design)是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分的可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。
1.2实时数字仿真器（RTDS）RTDS(real-time digital simulator)是计算机并行处理技术和数字仿真技术发展的产物，是由加拿大Manitoba高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字动模系统,该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已获得行业认可，且已广泛应用的EMTDC基础上的，是EMTDC的实时化，仿真，频率响应精确到3000Hz。
大型变速抽水蓄能机组调速系统RTDS仿真及试验研究
大型变速抽水蓄能机组调速系统RTDS仿真及试验研究于㊀爽1,蔡卫江2,贾㊀鑫1,白常煜2,施海东2,初云鹏2(1.国网新源河北丰宁抽水蓄能有限公司,河北丰宁068350;2.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院),南京211106)[摘㊀要]㊀可变速抽水蓄能机组对改善电网运行的稳定性和灵活性有着非常重要的作用,已逐渐获得重视㊂国内的研究主要集中在理论方面,对装置及RTDS试验方面的研究很少㊂本文通过研制的可变速机组调速器设备,联合励磁㊁协调控制单元㊁监控系统设备,在RTDS系统上建立了水泵水轮机㊁液压执行机构㊁发电电动机㊁电力网络等模型,搭建了混合仿真试验平台,给出了变速机组调速器的调节模式和原理框图,研究了变速抽水蓄能机组在发电及抽水工况下,调速器开度模式㊁功率模式㊁转速模式下的功率调节和入力调节试验,分析了试验波形并给出了试验结论,为下一步变速机组国产化工程应用提供了可靠借鉴㊂[关键词]㊀变速抽水蓄能机组;转速模式;快速功率调节;RTDS仿真;调速器[中图分类号]TM622㊀㊀[文献标志码]A㊀㊀[文章编号]1000-3983(2023)04-0091-07RTDS Simulation and Experimental Study of Governing Systemof Large Variable Speed Pumped Storage UnitYU Shuang1,CAI Weijiang2,JIA Xin1,BAI Changyu2,SHI Haidong2,CHU Yunpeng2(1.State Grid Xinyuan Hebei Fengning Pumped Storage Co.,Ltd.,Fengning068350,China;2.NARI Group Co.,Ltd.(State Grid Electric Power Research Institute),Nanjing211106,China) Abstract:Variable speed pumped storage units play a very important role in improving the stability and flexibility of power gridoperatio.Domestic research is mainly in theory,but there is little research on device and RTDS test.Based on the developed variable speed unit governor equipment,combined excitation,coordinated control unit and monitoring system equipment,the models of pump turbine, hydraulic actuator,generator motor and power network are established on RTDS system.The hybrid simulation test platform is built,and the regulation mode and principle block diagram of variable speed unit governor are given.The input and output power regulation tests of variable speed pumped storage unit under turbining and pumping conditions,governor opening mode,power mode and speed mode are studied.The test waveform is analyzed and the test conclusion is given,which provides a reliable reference for the localization engineering application of variable speed unit in the next step. Key words:variable speed pumped storage unit;speed mode;fast power regulation;RTDS simulation;governor0㊀前言随着我国对新能源的大力扶持,风电㊁光伏并网给电网安全稳定带来巨大挑战,对发展变速抽水蓄能的需求日益强烈[1-3]㊂与常规抽水蓄能机组相比,可变速抽水蓄能机组由于抽水入力可调,能够更好的适应电网需求[4-5];其次其响应速度快,对由电网电源失电㊁失负荷所引起的频率变动㊁电压变动的抑制效果明显[6];同时变转速可以扩大机组的运行范围和水头适应范围,明显改善水泵水轮机的水力性能[7-8]㊂可变速机组在日本㊁德国等国家早已得到广泛应用[9],我国在可变速机组应用方面还处于起步阶段,近期在丰宁已安装2台300MW单机的可变速抽水蓄能机组,主要采用国外全套技术和设备㊂早期,国内的变速机组控制设备研究还处于理论阶段,大多是通过MATLAB/SIMULINK等软件进行建模仿真和控制理论研究[10-14]㊂近年来,我国已开展变速抽水蓄能机组试验和设备研制,武汉大学建成了国内首个100MW 级可变速抽水蓄能与可再生能源联合运行系统仿真平台 ,南瑞集团和国网新源公司开展了 大型变速抽水蓄能机组关键技术自主化工程应用研究 ,研制了调速器㊁励磁㊁协调控制单元等样机㊂哈电集团哈尔滨电机厂为四川春厂坝抽水蓄能电站研制了国内首台全功率变速恒频抽水蓄能机组,配套南瑞集团的变频器和监控系统,已开展现场应用㊂当前可变速机组控制策略和设备研发已得到广泛研究[15-17],但机组在不同工况㊁不同功率和转速控制模式下,机组高效运行控制的方法还需要进一步研究㊂RTDS(Real Time Digital Simulation System)即实时数字仿真系统,是由加拿大RTDS 公司专门开发的用于电力系统实时仿真的动模数字系统,其电力系统模型和算法已获行业认可,其仿真验证试验具有较强的权威性[18]㊂基于此,本文采用了RTDS 混合试验仿真方法对变速机组调速系统进行联调试验研究,其中调速器电气部分采用实际设备,水轮机㊁调速器液压执行机构㊁发电机㊁电网系统采用仿真模型㊂然后验证变速机组调速器的控制流程和调节策略,完成变速机组调速器开机㊁停机㊁甩负荷㊁发电调节负荷㊁抽水开度优化和调节等试验,同时验证调速㊁励磁㊁协调控制器㊁监控的联调以及调速器RTDS 数字模型参数设置的正确性㊂1㊀试验平台搭建RTDS 试验平台搭建如图1所示,包括变速机组调速器电气柜1套㊁励磁调节器1套㊁协调控制器1套㊁监控系统LCU 控制柜1套及RTDS 仿真系统等㊂各设备之间联系如图1所示㊂首先,过程校验仪将水头输给协调控制器,监控设备将功率设定给协调控制器和调速器及励磁设备,协调控制器根据变速机组运行工况曲线换算出相应的导叶最优开度和最优转速,并将最优开度和转速设定给调速器,将最优转速给励磁设备㊂其次,监控系统给出开机㊁停机㊁调相㊁发电㊁抽水等指令控制调速器进行一系列试验,调速器输出相应的PID 调节信号给RTDS 设备,RTDS 仿真水轮机㊁发电机㊁调速器液压执行机构等环节,并输出相应的导叶开度㊁有功输出㊁仿真频率给调速器,调速器将完成相应的闭环控制㊂图1㊀变速机组调速器RTDS 试验平台2㊀仿真对象建模2.1㊀水泵水轮机及液压执行机构执行机构数字模型由综合放大环节㊁主配压阀以及主接力器等环节构成,该模型中另有部分速度限制㊁限幅等非线性环节㊂RTDS 模型如图2所示,执行机构参数见表1㊂水泵水轮机模型采用理想水轮机模型,如图2所示,其中比例系数G 设定为1;T 1,T 2为理想水轮机模型传递系数,一般T 1取1,T 2取水流惯性时间常数的一半,取T w /2㊂图2㊀液压执行机构及水泵水轮机模型图表1㊀执行机构及水泵水轮机模型参数参数名称数值原动机额定输出功率P/MW336导叶关闭时间T c/s10.6导叶开启时间T o/s17.6导叶关闭系数V close-1.0导叶开启系数V open 1.0原动机最大输出功率,导叶最大行程P MAX 1.0原动机最小输出功率,导叶最小行程P MIN0.0导叶变送器反馈环节时间常数T/s0.2水流惯性时间常数T w/s2理想水轮机模型传递系数T1 1.0理想水轮机模型传递系数T2(T w/2) 1.0 2.2㊀发电机㊁交流励磁㊁电力网络模型本试验采用双馈电机,双馈电机也称交流励磁电机,它包括电机本身和交流励磁自动控制系统㊂电机本身是绕线转子感应电机或专门设计的无刷电机㊂双馈电机的定子接50Hz工频电网,转子接自动调节频率的交流电源㊂随着交流励磁自动控制系统对转子励磁电流的频率㊁幅值大小和相位的调节,双馈电机在电动工况或发电工况下运行,转速都可以调节变化,而定子输出电压和频率可以维持不变,既可以调节电网的功率因数,又可以提高系统的稳定性㊂发电机的有关参数见表2,发电机㊁变流器㊁变压器㊁电力网络模型整体电路图如图3所示㊂表2㊀双馈电机参数参数名称数值额定容量/MW336额定电压/kV15.75定子电阻/p.u.0.002定子电感/p.u.0.112转子电阻/p.u.0.003转子电感/p.u.0.143励磁电感/p.u. 2.701转动惯性时间常数/s 4.2从图3可以看出,变频器把从电网侧经过励磁变压器得到的50Hz交流电先整流成直流,再根据电机运行工况的要求,逆变成频㊁幅值㊁相位都可控的交流电提供给电机转子㊂图3㊀发电机电路图㊀㊀图3中的电力网络㊁变压器㊁变流器的有关参数见表3㊁表4㊁表5㊂表3㊀电力网络参数参数名称数值电阻相电压幅值/kV500内阻/Ω0.0001直流电压源直流电压值/V 2100内阻/Ω0.0001表4㊀变压器参数参数名称数值额定容量/MVA400降压变压器变比500/15.75电抗/p.u.0.1额定容量/MVA60励磁变压器变比15.75/3电抗/p.u.0.01表5㊀电阻电感参数名称参数数值定子侧并网电阻/Ω0.0001网侧变换器交流侧电阻/Ω0.0001网侧交换器交流侧电感/μH 200机侧变换器交流侧电阻/Ω0.0001机侧变换器交流侧电感/μH503㊀调速器控制模式分析变速机组调速器调节模式及原理框图如图4所示,与常规机组比较,除了开度模式㊁功率模式外,增加了相应的转速模式,相应的调节控制参数见表6㊂图4㊀变速机组调速器模式及调节原理框图表6㊀不同工况下调速器调节参数㊀㊀㊀参数设置调节模式㊀㊀㊀㊀比例系数积分系数微分系数频率死区/Hz调差系数功率死区空载调节模式10.1100-功率调节模式5400.050.040.005开度调节模式5400.050.04-转速调节模式20.100.10-导叶副环参数101---4㊀调速器仿真试验分析本次试验主要通过调速器㊁监控㊁励磁的联合调节,开展了机组在各个工况下的开机㊁停机㊁甩负荷㊁发电调节负荷和转速㊁抽水调节负荷和转速等试验,通过与国家电力行业最新标准进行对比,验证试验指标优于国家电力行业标准,证明了试验的正确性㊂这里主要介绍比较典型的变速机组转速㊁功率㊁开度调整试验㊂4.1㊀发电工况开度调节模式试验发电工况,调速器处于开度模式,励磁处于转速模式,机组初始功率为200MW,监控系统下发负荷调整指令到300MW,调速器按照协调控制器给出的开度指令进行调节,将负荷调节到300MW,励磁按照协调控制器给出的最优转速进行调节㊂过程记录如图5所示,负荷调节速度约为6.7MW /s,功率最大反调为1.5MW,导叶控制略有波动,功率无波动㊂图5㊀发电工况开度模式负荷调节试验4.2㊀发电工况功率调节模式试验发电工况,调速器处于功率调节模式,励磁处于转速调节模式,机组处于并网带负荷状态,功率为240MW,监控系统下发负荷调整指令从240MW 到300MW,调速器按照监控给出的负荷调节指令进行功率调节,逐渐开启导叶将负荷调节到300MW,励磁按照协调控制器给出的最优转速进行调节㊂试验模拟过程记录如图6所示㊂负荷调节速度约为4.1MW /s,功率最大反调为1.0MW,导叶控制平滑,功率无波动㊂图6㊀发电工况功率模式负荷调节试验4.3㊀发电工况转速调节模式试验(功率快速调节)发电工况,调速器处于转速调节模式,励磁处于功率调节模式,机组功率为270MW,监控系统下发负荷调整指令到290MW,励磁按照监控系统指令快速(100ms 内)将负荷提升到290MW,由于电磁功率突然变化,机械功率来不及改变造成转速扰动,调速器则按照协调控制器给出的转速指令及机组转速突变调节机组转速到最优㊂过程记录如图7所示,导叶控制信号5s 时刻有一个扰动,主要是受到功率信号波动影响,所以有些变化,实际真正功率阶跃是在13s 时刻㊂转速调节过程约15s,导叶变化约8%,转速变化约2%㊂4.4㊀水泵工况开度调节模式试验水泵工况,调速器处于开度模式,励磁处于转速调节模式,机组水泵抽水状态,功率为 260MW,监控系统下发入力调整指令到 300MW,调速器按照协调控制器给出的开度指令将负荷调节到 300MW,励磁按照协调控制器给出的最优转速进行调节㊂试验模拟过程记录如图8所示,负荷调节速度约为8.0MW/s,功率最大反调为2.0MW,调节过程较快速㊂图7㊀发电工况转速调节模式调节试验图8㊀水泵工况调速器开度模式调节试验4.5㊀水泵工况功率调节模式试验水泵工况,调速器处于功率调节模式,励磁处于转速调节模式,机组并网抽水功率为 240MW,监控系统下发负荷调整指令到 300MW,调速器按照监控给出的负荷调节指令将负荷调节到 300MW,励磁按照协调控制器给出的最优转速进行调节㊂过程记录如图9所示,负荷调节速度约为6.0MW /s,功率最大反调为1.0MW,调节过程较平滑㊂4.6㊀水泵工况转速调节模式试验(快速入力调节)水泵工况,调速器处于转速调节模式,励磁处于功率调节模式,机组并网抽水状态,功率为 270MW,监控系统下发入力调整指令到-300MW,励磁按照监控系统指令快速(100ms 内)将负荷提升变化到 300MW,调速器则按照协调控制器给出的转速指令调节机组转速到最优㊂过程记录如图10所示㊂转速调节过程约13s,导叶变化约9%,转速变化约2.1%㊂图9㊀水泵工况调速器功率模式调节试验图10㊀水泵工况调速器转速模式调节试验5㊀结论随着我国新型电力系统的建设需求,可变速抽水蓄能机组的应用已逐步加速,但其设备制造及控制试验技术主要掌握在国外厂商手中,迫切需要我们研究自主化的变速机组控制设备和控制技术[19]㊂本文通过调速器样机RTDS 试验研究,可以得到以下结论:试验涉及两种功率调节方式,一种是功率直接下发给调速器,调速器进行功率闭环调节,励磁系统进行转速闭环调节,这种调节模式的调节精确度较高,但是调节时间较长;另一种是监控将功率下发给协调控制器,协调控制器将机组运行特性曲线换算成开度给调速器,这种模式调节时间短,但该模式在机组运行特性曲线与实际机组的一致性前提下方可实现机组功率的无差快速调节㊂考虑变速机组快速调节的要求,建议最好通过协调控制器优化调速器进行开度或有功调节,励磁系统进行转速调节㊂此外,采用励磁功率调节,调速器转速闭环调节的方式进行有功功率的 毫秒级 快速调节可适用于电网频率实时追踪方式,在高比例新能源接入场景下可对其并网脱网造成的电网有功盈缺做出快速响应㊂但该方式存在调速系统动作慢而励磁调节系统动作快的矛盾,后期的研究还需进一步完善两者的协调控制方式㊂本文模型采用理想水轮机,忽略了水泵水轮机的部分特性,在模拟水泵水轮机较大范围调节波动的动态过程时,可能影响仿真结果的精确性㊂后期还要针对丰宁现场可变速机组实际测试情况进行对比研究㊂[参考文献][1]㊀王婷婷,赵杰君,王朝阳.我国电网对抽水蓄能电站变速机组的需求分析[J].水力发电,2016,42(12):107-110.[2]㊀张慧中,崔学深,桂中华,等.双馈抽水蓄能机组无功调节极限能力研究[J].大电机技术,2023(2):1-7.[3]㊀罗远翔,范立东,王宇航,等.风-光-火-抽蓄-蓄电池联合系统两阶段鲁棒规划[J/OL].电测与仪表:1-10[2022-03-10]./kcms/detail/23.1202.TH.20220825.1600.010.html[4]㊀张高高,姜海军,徐青,等.基于运转特性曲线的变速抽水蓄能机组自适应协调控制方法[J].水力发电,2019,45(8):80.[5]㊀施一峰,闫伟,梁廷婷,等.可变速抽水蓄能机组稳态运行特性研究[J].大电机技术,2022(3):14-20.[6]㊀畅欣,韩民晓,郑超,等.全功率变流器可变速抽水蓄能机组的功率调节特性分析[J].电力建设,2016,37(4):91-97.[7]㊀蔡卫江,许栋,徐宋成,等.可变速抽水蓄能机组调速器控制策略[J].水电与抽水蓄能,2017,3(2):81-85.[8]㊀乔照威,孙玉田.可变速抽水蓄能机组水泵工况起动方式研究[J].大电机技术,2019(4):1-4.[9]㊀郭海峰.交流励磁可变速抽水蓄能机组技术及其应用分析[J].水电站机电技术,2011,34(2):1-4.[10]韩文杰.抽水蓄能机组调速系统实测建模与仿真研究[J].水电站机电技术,2018,41(4):1-5.[11]毛世昕,李捍东.基于Matlab的电力系统继电保护仿真分析[J].电子设计工程,2021,29(16):59-63.[12]周金邢,姜建国,吴玮.可变速抽水蓄能机组控制系统研究[J].电气自动化,2015,37(4):1-3.[13]苗宇,熊炜,李卓,等.基于Matlab/Simulink的三相动态负荷对实际电网动态仿真的应用[J].节能技术,2019,37(4):339-344.[14]常臻,张静,范舒羽,等.基于MATLAB的电力系统静态稳定性分析与仿真[J].电子设计工程,2023,31(6):52-56.[15]王继磊,张兴,朱乔华,等.虚拟同步发电机暂态稳定性分析与控制策略[J].电机与控制学报,2022,26(12):28-37.[16]金吉良,彭书涛,朱云峰,等.安全稳定控制装置标准化测试系统研究与开发[J].电测与仪表,2022,59(11):147-154,175.[17]方馨,王丽梅,张康.H型平台直驱伺服系统离散积分滑模平滑控制[J].电机与控制学报,2022,26(6):101-111.[18]李官军,王德顺,陶以彬,等.抽水蓄能机组SFC启动控制系统的RTDS建模及仿真[C]//中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会.抽水蓄能电站工程建设文集(2009),北京:中国电力出版社,2009:240-245. 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电力系统实时数字仿真器RTDS简介
维普资讯
Ｅ ｕｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｏ ６， ０ ８ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎ ． ２ ０ ｉ
小， 可扩展性好 ， 当前 国际上实时仿 真的主要发展方 向。 是
现有 的实时仿 真装置大约有 以下几种 ： （） １ 基于 高速处理 器的实时仿真装置——Ｒ Ｄ 。此类 产 ＴＳபைடு நூலகம்
（ ｉ ｒ ｅｓｒ ａ ） 工作 站 接 口卡 ＷＩ ＷｏｋｔｔｎＩｔ － Ｇｇ Ｐｏ ｓｏ ｒ ， ａ ｃ Ｃ ｄ Ｆ（ ｒｓ ｉ ｎ ｒ ａｏ ｅ
的可 扩展 性 和 兼 容 性 也 比较 差 。
究、 测试 保护 系统 的设计 与测 试 、 系统稳 态及 电磁暂 态分 析
及其教 育培训等诸 多方面 。
１１ Ｒ Ｄ ． １ Ｔ Ｓ的 硬 件 结 构
电力系统全数 字实时仿真装置基于现代计算机技术 和信 息技术 ， 计算 速度快 ， 可在一个时间步长里完成各种状 态量 的 求解计算 ， 计算精度和模 型的合理性亦已通过多年 的国 内外 运 行， 实践证 明是可 以信赖的。 其产品造价相对较低 ， 占地面积 且
系统元 器件 ，Ｐ Ｃ Ｕ间的通 讯 ，采用并行 一串行 一并行 的方式 。
接 口卡 ＷＩ Ｆ，一块 层 问通 讯 卡 Ｉ Ｃ，若 干块 千 兆处 理 器卡 Ｒ Ｇ Ｃ和 ３ Ｃ卡 的组 合（ 据需要组合 ， Ｐ Ｐ 根 卡槽 最多只有 ２ ０个 ） 。
一
电力系统实时数字仿真器RTDS
电力系统实时数字仿真器RTDS叶 林1 杨仁刚1 杨明皓1 Rick K u ffel2 林华谘2(11中国农业大学电力系 100083 21RT DS T echnologies Inc.) 摘 要 电力系统实时数字仿真器RT DS(Real T ime Digital Simulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,采用与E MTP仿真程序相同的算法,但由于其具有很强的硬件计算能力,进行系统研究时速度要快得多。
另外,RT DS仿真系统的频率特性包括了一个很大的频率范围(从直流到4kH z),在此频率范围内,RT DS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具。
RT DS仿真系统可以用于电力系统分析研究、测试保护系统、控制系统的测试及其教育培训。
关键词 电力系统 实时数字仿真 电磁暂态程序1 引言随着电力系统规模的不断扩大,电网的电气连接更加紧密,同时各种新型电力系统元件(如FACTS 装置)的不断出现,给电力系统的规划设计、运行及故障的分析处理等带来了新的挑战。
通常,在电力系统的规划和设计阶段主要是依靠功能强大的非实时的离线(off—line)计算机仿真软件,如E MTP/ E MTPView、ATP/ATPDraw、E MT DC/PSC AD等[1,2]。
但是完整的项目实施还需要在投入运行之前对电网、电气设备及继电保护装置等进行实时测试,以验证设备、保护及其控制系统能否满足实际电网运行的要求。
实时数字仿真器RT DS (Real T ime Digital Simulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,它的出现为电力系统的设计、运行及研究提供了新的解决方案[3,4]。
经过多年的硬件和软件设计,1993年第一台商业化的RT DS装置在加拿大Manitoba高压直流研究中心(H VDC)开发成功。
RT DS技术公司(RT DS T echnologies Inc.)随后于1994年2月在加拿大的Manitoba H VDC研究中心成立。
实时数字仿真系统(RTDS)在江西电网的应用
数字输入接 口卡 Ｇ Ｄ 、 Ｔ Ｉ数字输出接 口卡 Ｇ Ｄ ２ ０Ｖ Ｔ Ｏ、２ Ｄ Ｃ数字 输入 输 出接 口上 下 Ｇ Ｆ Ｉ 一个 机柜 可 以装 Ｔ Ｐ。
Ｔ ｃｎｌｇ， ａｃ ａｇＵ ｉｅｓｙ Ｎ ｎｈｎ ３ ０ ９ Ｊ ｎｘ ｒｖ ｃ， ｈｎ） ｅｈｏｏｙ Ｎ ｎ ｈ ｎ ｎ ｒｉ ， ａｃａ ｇ３０ ２ ，ｉ ｇｉ ｏｉ ｅ Ｃ ｉ ｖ ｔ ａ Ｐ ｎ ａ Ａ ｓ ａ ｔ ｈ ｒ ｃｐｅａ ｄ ｓ ｕｔｒｌｆａ ｒｓｏ ｅｌｔ ｉ ｔ ｉ ｌ ｏ （Ｔ Ｓ， ｍ ｏ ｅ ｒｍ Ｃ ｎｄ ， ｅｅ ｂｔ ｃ： ｅ ｐ ｎｉｌ ｎ ｔ ｃｕａ ｅｔ ｅ ｆｒａ ｉ ｄｇ ａ ｓ ａ ｒ Ｒ Ｄ ） ｉ ｐ ｓ ｄ ｆ ａａ ａ ｗ ｒ ｒ Ｔ ｉ ｒ ｕ ｍｅ ｉ ｌ ｍｕ ｔ ｏ
统 的原 理 、 构及 目前 在江西 电 网的应 用情况 。 结
间 通讯 卡 Ｉ Ｃ、 Ｒ 工作 站接 口卡 ＷＩ 。每 个 Ｒ ｃ 含 Ｆ ａｋ包
１ ＷＩ 块 Ｆ卡 ． 块 Ｉ Ｃ卡 ， 干 处 理 器 卡 以及 若 干 一 Ｒ 若 与 处 理 器 卡相 连 的 Ｉ ／ Ｏ接 口卡 。Ｉ 接 口卡 的类 型 ／ Ｏ 有 ： 拟输入 接 口卡 Ｇｒ Ｉ模 拟输 出接 口卡 ｒ Ｏ、 模 ｒ 、 Ａ Ａ
Ｌ ｈ ｎ －ｉ 。ＭＡ Ｌａ ｇ， Ｕ Ｎ ａ － ｉｇ Ｉ ｅ ｇｊ ｎ， ｉｎ Ｈ Ａ Ｇ Ｃ ｎ ｙｎ￣ Ｓ ａ
（ ． ｉｎ ｘ ｌｃｒ ｏ ｅ ｓａｃ ｎ ｔｕｅ Ｎａ ｃ ａ ｇ３ ０ ９ ， ｉｎ ｘ ｒｖｎ ｅ Ｃｈｎ ； ． ｃ ｏ ｌｏ ｃｅ ｃ ｎ １ Ｊａ ｇ ｉＥｅ ｔ ｃＰ ｗ ｒＲｅｅ ｒｈＩ ｓｉ ｔ， ｎ ｈ ｎ ３ ０ ６ Ｊａ ｇ ｉＰｏ ｉｃ ， ｉａ ２ Ｓ ｈ ｏ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ ｉ ｔ
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真1. 引言1.1 研究背景实时混合仿真是指利用数字计算机和实时数字仿真系统（如Real-Time Digital Simulator，简称RTDS）相结合，对复杂系统进行快速、高效的实时仿真。
随着现代电力系统的复杂性和规模不断增加，传统的电力系统仿真工具已经难以满足对实时性和准确性的要求。
而基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真技术，可以有效地解决这一问题。
将数字计算机和RTDS相结合，可以充分发挥它们各自的优势，实现对电力系统的高效、精确的实时仿真。
这对于电力系统的运行、控制和保护等方面具有重要意义，有助于提高电力系统的稳定性和可靠性，促进智能电网的发展。
研究基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真技术具有重要的理论和应用价值。
1.2 研究意义实时混合仿真是数字计算机和RTDS相结合的一种高级仿真技术，其在电力系统、航空航天等领域具有重要的应用意义。
实时混合仿真可以帮助工程师们更加直观地了解系统的运行情况，及时发现问题并采取相应措施，提高系统的可靠性和安全性。
实时混合仿真可以加快系统设计和调试的过程，降低成本和风险，并且可以提供更多的仿真数据用于系统优化和改进。
实时混合仿真还可以帮助学生更好地理解系统的工作原理和运行机制，促进人才的培养和学科的发展。
研究实时混合仿真的意义在于推动科学技术的发展，提高生产效率，促进产学研合作，培养优秀人才，促进经济社会的可持续发展。
1.3 研究目的研究目的是探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真技术在电力系统领域的应用。
通过对数字计算机和RTDS在实时混合仿真中的优势和挑战进行分析，可以为电力系统仿真提供更加准确和可靠的工具和方法。
通过研究实时混合仿真的关键技术和发展趋势，可以为未来电力系统仿真技术的进一步发展提供一定的参考和指导。
通过本研究，旨在为实现电力系统的安全、稳定和高效运行提供更好的技术支撑，并促进电力系统仿真技术的不断创新和突破。
分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统的制作技术
本技术涉及一种分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统，包括实时数字仿真仪、接口板卡、通信板卡、实时仿真模型、电平适配板以及分布式光伏与梯级小水电能量管理器，所述实时仿真模型、接口板卡、通信板卡位于实时数字仿真仪内，所述分布式光伏与梯级小水电能量管理器通过电平适配板与接口板卡相连，所述分布式光伏与梯级小水电能量管理器与通信板卡相连。
本技术可以深入研究分布式光伏与梯级小水电互补系统的容量优化配置问题、系统运行特性及系统稳定性问题、系统联合运行控制与智能调度问题。
权利要求书1.一种分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统，其特征在于：包括实时数字仿真仪、接口板卡、通信板卡、实时仿真模型、电平适配板以及分布式光伏与梯级小水电能量管理器，所述实时仿真模型、接口板卡、通信板卡位于实时数字仿真仪内，所述分布式光伏与梯级小水电能量管理器通过电平适配板与接口板卡相连，所述分布式光伏与梯级小水电能量管理器与通信板卡相连。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统，其特征在于，所述实时仿真模型包括分布式光伏实时仿真模型、梯级小水电实时仿真模型以及电网及负载实时仿真模型，并且上述实时仿真模型搭建并运行在实时数字仿真仪中。
3.根据权利要求2所述的一种分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统，其特征在于，所述分布式光伏实时仿真模型由若干光伏组件实时仿真模型排列组成，所述光伏组件实时仿真模型包括：若干太阳能电池板组成的分布式光伏阵列、DC/AC变流器、控制器。
4.根据权利要求2所述的一种分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统，其特征在于，所述的梯级小水电实时仿真模型由若干水电机组实时仿真模型排列组成，水电机组实时仿真模型包括：引水系统模型、水轮机模型、发电机模型、水力发电控制器模型。
5.根据权利要求2所述的一种分布式光伏与梯级小水电联合发电实时仿真系统，其特征在于，所述电网及负载实时仿真模型包括变压器、输电线路、电网及负载。
实时数字仿真系统_RTDS_在江西电网的应用
收稿日期：2010－04－02作者简介：李升健(1976-),男,工程师，硕士,主要从事电力系统实时数字仿真的应用研究工作。
0引言RTDS 是由加拿大曼尼托巴省高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字仿真系统。
为了提高江西电力系统的科研、试验、运行水平，江西省电力科学研究院于2008年11月引进了该套仿真系统。
本文将详细地介绍该套仿真系统的原理、结构及目前在江西电网的应用情况。
1RTDS 的原理及结构RTDS 是数字仿真技术、计算机技术和并行处理技术发展的产物，它不仅具有数字仿真的特点，而且更重要的是并行处理技术的采用和专门硬件的设计保证了RTDS 运行的实时性和具有闭环测试的能力，可以在50μs 的步长上完成较大规模电力系统的实时仿真运行。
该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已被认可并得到广泛应用的EMTDC/PSCAD 基础上的，是EMTDC 的实时化。
1.1硬件结构RTDS 的硬件结构采用模块化设计，并采用并行处理方式。
当仿真大型系统时，可以将其作为一个整体或若干部分运行。
一个RTDS 仿真器是一个或多个计算机硬件单元，这些单元被称为Rack ，每个Rack 由以下功能卡组成：处理器卡3PC 或GPC 、层间通讯卡IRC 、工作站接口卡WIF 。
每个Rack 包含1块WIF 卡，一块IRC 卡，若干处理器卡以及若干与处理器卡相连的I/O 接口卡。
I/O 接口卡的类型有：模拟输入接口卡GTAI 、模拟输出接口卡GTAO 、数字输入接口卡GTDI 、数字输出接口卡GTDO 、220VDC 数字输入输出接口上下GTFPI 。
一个机柜可以装1～3个Rack ，不同的Rack 相互连接可以组成较大规模的仿真器。
Rack 的数量决定了仿真系统的规模。
Rack 和Rack 间通信是借助于层间通讯卡IRC 来完成的，采用660MHz 通信通道。
Rack 与工作站实时数字仿真系统（RTDS ）在江西电网的应用李升健1，马亮1，黄灿英2（1.江西省电力科学研究院,江西南昌330096；2.南昌大学科学技术学院，江西南昌330029）摘要：文中详细地介绍了加拿大研制的实时数字仿真系统RTDS 的原理及结构，综述RTDS 在江西电网的应用状况，并以CSC-101B 线路保护装置的闭环试验为案例详细描述它的具体应用，最后分析了应用数字仿真系统的难点和不足。
RTDS仿真教程
RTDS仿真教程RTDS（Real-Time Digital Simulator）是一种用于电力系统仿真的高性能计算机。
它使用数字信号处理器（DSP）和专用硬件加速器来模拟电气系统，并能提供准确的实时数据。
本教程将介绍RTDS仿真的基本概念、应用场景和操作方法。
一、RTDS仿真基本概念1.什么是RTDS仿真？RTDS仿真是指使用RTDS系统对电力系统进行虚拟仿真，以模拟真实的电气系统行为，并进行各种场景和操作的测试。
2.RTDS系统的组成：RTDS系统由主机计算机、DSP卡、通信接口、外设设备等组成，通过高速通信总线进行数据交换和协同工作。
二、RTDS仿真的应用场景1.功率系统研究：RTDS可以用于研究电力系统的稳定性、电压、电流和功率的控制与分配等问题。
2.储能系统测试：RTDS可以用于评估储能系统的性能、响应速度和控制策略等。
3.新能源接入研究：RTDS可以模拟光伏、风电等新能源接入电网的影响，优化电网运行和控制策略。
4.智能电网研究：RTDS可以模拟智能电网中的智能设备、通信网络和控制策略，并进行方案测试和优化。
三、RTDS仿真的操作方法1. 搭建仿真模型：首先，需要根据实际电气系统的拓扑和参数，使用RTDS仿真软件（如RTDS Simulator或RSCAD）搭建仿真模型。
模型包括各种电气设备、线路、发电机、负载等。
2.配置仿真参数：根据仿真的目的和需求，配置仿真的各项参数，如仿真时间、采样率、控制策略等。
3.运行仿真：连接RTDS系统，将模型导入RTDS中，并启动仿真运行。
RTDS系统会模拟电气系统的行为，并将实时数据传输至计算机，供后续分析和处理。
4.数据分析与处理：通过监视器、图表等工具，对仿真过程中的数据进行分析和处理，评估电气系统的性能和稳定性。
也可以导出仿真结果进行更深入的分析和研究。
5.优化方案测试：根据仿真结果，进行控制策略的调整和优化，重新运行仿真，评估改进方案的效果。
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真随着电力系统的不断发展，对其稳定性和可靠性的要求也不断提高。
为了更好地研究和验证电力系统的运行情况，实时混合仿真技术逐渐成为了一个重要的研究方向。
本文将探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真技术，并分析其在电力系统研究中的应用。
一、实时混合仿真技术的发展数字计算机和实时数字仿真器（RTDS）是现代电力系统研究中常用的仿真工具。
数字计算机具有高性能的计算能力，能够模拟复杂的电力系统运行情况。
而RTDS则是一种硬件在环实时仿真器，能够在实际时间内模拟电力系统的运行情况。
两者结合起来，可以实现实时混合仿真，将数字计算机和RTDS的优势发挥到极致。
实时混合仿真技术的发展可以追溯到20世纪70年代，随着数字计算机的发展，电力系统仿真逐渐进入了数字化时代。
而RTDS的出现则进一步加速了实时混合仿真技术的发展。
如今，实时混合仿真技术已经成为了电力系统研究和应用中的重要手段，得到了广泛的应用。
实时混合仿真技术的实现，主要基于数字计算机和RTDS之间的数据交换和通信。
数字计算机负责计算电力系统的状态方程和控制策略，并通过通信接口将计算结果发送到RTDS。
RTDS则负责实时模拟电力系统的运行情况，并将模拟结果返回给数字计算机。
两者之间的通信具有高速性和实时性，保证了实时混合仿真技术的实时性和准确性。
在数字计算机和RTDS之间的数据交换中，需要考虑通信延迟和数据同步的问题。
通信延迟会影响数字计算机和RTDS之间的数据交换，从而影响仿真的实时性。
数据同步则是指数字计算机和RTDS之间的数据需要保持一致，否则会导致仿真结果的不准确。
实时混合仿真技术的实现还需要考虑通信延迟和数据同步的处理方法。
三、实时混合仿真技术在电力系统研究中的应用实时混合仿真技术在电力系统研究中具有广泛的应用价值。
在电力系统的稳定性研究中，实时混合仿真技术可以模拟电力系统在各种故障情况下的运行情况，并实时评估其稳定性。
电力系统实时功率在环仿真PHIL
实
时
功
率
在
环
仿
PAS功率放大器输出功率的监测
真
科源工业有限公司
北京市海淀区西直门北大街 5 号
科源工业有限公司
科
功率在环仿真对放大器的要求
源 工 业 有 限 公
电力系统实时功率硬件在环仿真对实时数字仿真仪以及四象限功率放大器有着较高的 要求，主要体现在实时性上，即实时数字仿真仪和四象限功率放大器要具有很好的实时性。 因为实时数字仿真仪RTDS已经是很成熟的实时数字仿真系统，所以我们更多要对四象限功率 放大器进行选择。
输出功率15kW 短时可达30kW 输入功率可达5kW
交流直流兼容 交流直流有同样的功率容量
实
PAS 功率放大器的优点
时 ●响应速度快（μs）；
功 ●变化速率快（有非常高的摆率: >52V/μS）；
率 ●稳定（极低的谐波失真）；
在 ●四象限功率放大器（可以吸收功率）；
环 ●输出范围（电压0-300V，频率0-30KHz）；
当硬件测试（HUT）是功率器件，如太阳能电池板、逆变器、换流器，这就是所谓的在 功率硬件在环仿真（PHIL）。由于实时仿真器RTDS不能提供或吸收功率，电源接口是必要的， 我们可以用四象限功率放大器来模拟电源接口。
电 力 系 统 实 时 功 率 在 环 仿 真
PHIL 模拟典型的实物图
这是一个用4象限功率放大器的作为电源接口的实时功率硬件在环仿真系统。用户在 RTDS中建立系统实际运行与电源接口模型，通过D/A和A/D转换器，采用适当的接口算法及 数模比，将大功率系统缩放，由RTDS输出低电压信号，经4象限功率放大器放大后的电压（VN） 施加到HUT（例如一个光伏逆变器，或微电网），再将HUT的电流经测量传感器反馈给RTDS 中建立的模拟，完成功率硬件在环仿真。
RTDS在电力系统稳定控制研究中的应用
RTDS在电力系统稳定控制研究中的应用王超1，高鹏2，曹玉胜3，黄志岭2（1.浙江大学电气学院，浙江省杭州市310027；2.南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市211100）（3.武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市430072）摘要：加拿大开发的实时数字仿真器（RTDS，Real-Time Digital Simulator）是优秀的数字仿真系统，本文对其进行了简单的介绍，简述了基于RTDS的系统模型搭建，并举例进行了模型搭建的说明。
特别介绍了RTDS仿真器在电力系统稳定控制研究中的应用，认为RTDS可用于实现对目前各类稳定控制分析的有效模拟。
这种稳定控制系统的仿真，相当于利用RTDS仿真模拟了电力工程中的稳定控制装置和系统，非常有利于教学和实现对稳定控制装置算法的模拟、精细仿真研究和算法性能验证。
最后，基于一个失步解列和低频减载的例子对基于RTDS仿真及其有效性进行了必要的说明。
关键词：仿真分析；RTDS；稳定控制；失步；低频减载0引言电力系统计算机仿真是用数学模型代替实际电力系统，在计算机上用数值方法对系统的运行特性进行试验和研究的过程。
在电力系统的规划、设计和运行中要进行大量的计算和仿真研究，最多的是电力系统稳态潮流、暂态稳定和电磁过程计算。
通过这些计算和仿真来确定规划设计方案、拟定运行方式、进行事故分析、开发保护和自动控制装置等。
现代电力系统的规模不断扩大，线路、发电机等元件数以万计，运行方式复杂多变，许多新的动态现象的出现，新的调节和控制设备在电力系统中的应用，这些都对仿真软件的功能、精度、规模和速度提出了更高的要求，需要充分利用计算机硬件和软件技术的最新成就，开发和改进相应的计算方法和软件，来进行仿真和研究[1]。
与其他数字仿真程序一样，实时数字仿真器也是基于数学模型来实现的，但在计算速度上却有很大的优势。
实时数字仿真器通常采用多处理器并行计算，计算速度可以达到实时的要求，而数字仿真程序则采用串行计算，计算速度较慢。
电力系统仿真技术介绍
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。
不同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。
4.1 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。 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。 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。
RTDS仿真平台介绍
继电保护设备测试硬件需求
实时性：对电力系统动态过程模拟的响应时间必须与实际电力系统的响应时间相一致 接口能力：一次仿真系统必须能具备连接被测试设备运行的能力，且设备所有接口的接入应与实际运行系统相一致 仿真规模及精确性：机电暂态仿真虽然能够模拟较大规模的交直流电力系统，但对于电子式互感器、FACTS 等新 型装置的动态特性仿真精度不足；而电磁暂态仿真虽然能够较为真实地反映新型装置的动态特性，但仿真规模又受 到不小的约束。
时数字仿真试验的闭环试验环境。
与传统的物理动模相比，在 RTDS 上建模更加方便，对电力网动态特性的模拟更精确，同时可扩展性和兼容性非常好
/
RTDS 典型应用方式
方式A：混合仿真 方式 B：完全数字仿真
6
RTDS 实时闭环仿真的意义
要全面、完整、真实地模拟系统的稳态、暂态和动态过程, 并返回装置动作信号形成真正意义的闭环测试, 就需要基于系 统仿真的实时闭环测试系统。RTDS 具有对电力系统进行实时、闭环数字仿真的功能，具有较强的研究意义和应用价值，可
3
目录
继电保护测试需求 RTDS简介 RTDS硬件 RTDS软件 RTDS模型 RTDS仿真实例
4
RTDS 简介
加拿大 Manitoba 高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字动模系统。 RTDS 实质上是为实现实时数字仿真系统暂态过程而专门开发的并行计算机系统。 RTDS 硬件上基于 DSP(数字信号处理器)，并采用并行处理方式，仿真步长能达到50μ s 级别 一个循环周期的数值计算和各个模块的数据通信必须在50μ s 内完成，可以将其计算结果通过D/A 转换以模拟量输出，与 实际设备连接构成灵活方便的数字－物理闭环回路，用于各种控制或继电保护装置的实验。 优势在于实时性和带被测试设备闭环运行的能力。可以提供电力系统一次设备,各类控制系统,各种电力系统自动化设备实
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真随着电力系统的不断发展，对电力系统进行深入的研究和优化逐渐变得必不可少。
在此过程中，实时混合仿真技术逐渐发展，成为了一种有力的工具。
实时混合仿真是将数字仿真和实验室测试相结合的技术，其中数字仿真通过计算机对电力系统建立虚拟模型进行仿真，而实验室测试则通过真实设备和工具对电力系统进行测试。
这种技术可以大大缩短测试周期，减少实验关键点的遗漏，提高测试的可靠性和实用性。
实时混合仿真中最关键的是实时数字仿真平台，通常使用的是RTDS（Real-Time Digital Simulator）系统。
RTDS系统是一种能够模拟电力系统运行状态的数值模型仿真系统，可以实现相对独立的计算、控制、仿真和测试。
它可以模拟电力系统中各种设备的运行状态，包括线路、变压器、发电机、负载和控制系统等，使仿真结果达到与实际系统运行状态相近的程度。
RTDS系统的另一个重要优势是可以在实验室环境下对电力系统的不同分析场景进行模拟。
可以模拟电力系统的繁忙运行状态和应急状态，以及各种电网不稳定因素的影响。
这样可以为电力系统运行的决策和管理提供有力的依据，避免不必要的风险。
为了实现实时混合仿真，需要在数字仿真平台和实验室测试之间建立一种有效的通信方式。
在数字仿真平台中，采用了一种称为PSCAD（Power System Computer-Aided Design）的软件，它可以对电力系统进行建模和仿真。
在实验室测试中，通常采用真实的设备和传感器来收集实验数据。
两者之间的通信则需要由中央控制器进行处理。
中央控制器负责将实验数据发送到数字仿真平台中，同时将数字仿真平台的结果转发给实验设备进行验证。
实时混合仿真技术的应用可以带来不少优势。
它可以缩短测试周期，从而提高产品的开发速度和质量。
此外，该技术还可以加速新技术的推广和应用，包括新型电力系统设备和控制策略。
总之，实时混合仿真技术在电力系统领域内具有重要的应用前景。
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RTDS仿真装置包括一个广泛的电力系统控制系统元件模块库。用户能够通过连续现有的元件模块而组建起电力系统的回路和相关的控制回路。电力系统电路和控制系统电TDS是“实时的”模似装置。实时是指电力系统的运算法则能被计算得足够快，因而能连续地产生输出，这些输出结果真实地代表了在实际网络中的情形。实时仿真使用户能测试物理设备和更有效更快地完成实时仿真的许多研究。
由于RTDS模似器是实时的，因此它能被直接地连接到电力系统控制和保护装置上。例如，RTDS模似器能用于测试HVDC (高压直流)控制器或继电保护装置。在RTDS上的测试比其他测试方法更全面，因为它能模拟许多恶劣的但很现实的情况，而这对于物理系统来说是不可能达到的。
数字仿真
RTDS不是实现系统元件的物理小型化，其元件参数和电路结构以软件模型为基础。RTDS的研究能被迅速而且方便地修改，从一个问题切换到另一个问题只需要最短的时间。研究序列能被设定并自动运行，批模拟只需要极少甚至不需要用户交互作用。
由于RTDS模似器在有无用户交互作用 (交互式的或批处理形式运行)时都能运行。因此，装置能接受成千上万次的批处理测试而不需要监控。RTDS模似器对装置的每个对测试的回应都将提供详细的报告。不论用户是对装置进行测试或只是运行模拟研究，RTDS都能提供很大的帮助。
RTDS全称为实时数字仿真仪（Real Time Digital Simulator），由加拿大曼尼托巴RTDS公司开发制造，是一种专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置。
仿真
RTDS模拟器与一个飞行模拟器很相似。不同之处在于RTDS模拟器不是测试人类的反应，而是测试电力系统的装备或网络反应。RTDS模拟器使用户可以研究电力系统装置和网络上的干扰所带来的影响从而防止断电或故障。
在国际上RTDS已经得到广泛应用，逐步替代传统的物理模拟方式，如西门子、ABB等知名企业都有自己的RTDS实验室，将RTDS作为产品功能测试的重要手段，在国内RTDS也已经有20余家RTDS用户，其中有诸多电力供应商和主要保护制造厂家如许继、南瑞、国电南自、北京四方等，RTDS也在国内得到越来越多的认可。
RTDS仿真装置是一个理想的工具对保护和控制方案进行彻底的设计、研究和试验。当进行闭环试验的时候，应用大量的数学量和模拟量的输入/输出接口，实际的保护和控制装置能与RTDS的仿真装置相连以便与模拟的电力系统相互作用。