电力系统仿真计算软件介绍
电力系统仿真计算软件介绍
电力系统仿真计算软件介绍钱鑫，李琥，施围(西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049)摘要：以电力系统仿真软件EMTP为例对其历史、计算原理及程序的功能做了较为全面的描述，另外，文中列举当前几种较为流行的电力系统仿真软件及其特点，对于提高电力工作者的工作效率有一定帮助。
关键词：仿真软件；EMTP1引言电力系统仿真就是通过建立适当的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法，随着电力系统的不断扩大和网络化，实际电力网络拓扑系统变得越来越复杂，而这时候掌握高效的模拟仿真计算软件也变得越来越重要，随着计算机技术的不断发展，电力系统仿真软件已成为电力系统工作者进行电力系统规划、保护、调度及故障研究的重要工具。
为使读者对于电力系统仿真软件有一个全面、清晰的了解，下面以在电力系统应用最为广泛的EMTP为例，介绍其历史、计算原理及程序功能，并介绍当今流行仿真软件的各自特点。
2EMTP介绍2.1EMTP的历史与现状电力系统分析程序EMTP是目前国际通用的一种数字程序。
它规模大、功能强，最初由加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)的H.W.Dommel教授创立，又经过很多专家的共同努力而不断完善。
美国邦纳维尔电力局(BPA)对程序的开发做了很大的贡献。
近年来成立的包括美国、加拿大、日本及欧洲一些国家在内的EMTP联合发展中心(DCG)和在欧洲成立的另一个EMTP用户协会(LEC)，都还在为该程序的改进提高和推广进行着大量的工作。
EMTP 的UBC版本、BPA版本、DCG版本分别为以上机构各自开发的产品［1］。
EMTP发展经历了几十年时间才日趋完整。
首先，1960～1963年H.W.Dommel在德国慕尼黑进行电磁暂态分析程序的研究工作，并对单相回路，含元件R、L、C无损线路，一个开关，一个电源，集中参数用梯形积分法，输电线路采用贝杰龙法(即特性线法)等建立相应模型算法。
而后到1969年，一些组织和个人的不断介入使程序功能不断得到完善，又建立了多相π输电线路、多相分布参数(包括不同换位情况)和随频率变化特性模型。
电力系统仿真软件简介
断路器电弧、冲击电流
FACTS 设备： STATCOM, SVC, UPFC, TCSC模型
谐波分析与网络共振现象
保护设备的实验
三、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的初版，是一种世 界各国广泛使用的电力系统仿真软件， PSCAD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。操作环境为：UNIX OS, Windows95, 98,NT；Fortran 编辑器；浏览器和TCP/IP协议。
交直流混合电力系统
固定模型库和用户自定义模型库支持
提供用户程序接口，实现与用户程序联合运行
文本和图形两种运行模式及多种形式的结果输出
七、PSS/E OPF 简介
PIT美国电力技术咨询公司在电力系统分析领域居世界之首，其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。
电力系统仿真软件综述
电力系统仿真软件综述电力系统仿真软件综述随着电力系统规模不断扩大和复杂性增加，对于电力系统的仿真和分析工作变得越来越重要。
电力系统仿真软件被广泛应用于电力系统规划、运行和维护等领域，为电力行业提供了强大的工具和支撑。
本文将综述当前市场上常见的电力系统仿真软件，并对其特点和优势进行分析。
1. PSS/EPSS/E 是一款功能强大的电力系统仿真软件，广泛应用于电气工程领域。
它具有强大的建模、仿真和分析能力，可以模拟复杂的电力系统网络，包括传输线路、变压器、发电机、电容器等设备。
PSS/E 提供了多种仿真分析功能，包括电压稳定性分析、动态稳定分析、短路分析等，可以帮助工程师进行电力系统规划和故障诊断。
2. DIgSILENT PowerFactoryDIgSILENT PowerFactory 是一款领先的电力系统仿真软件，具有广泛的应用场景和强大的建模和仿真功能。
它可以模拟各种电力系统网络，包括输电网、配电网和微电网等。
DIgSILENT PowerFactory 提供了多种分析模块，包括稳态分析、暂态分析、谐波分析等，可以帮助工程师进行电网规划和运行分析。
同时，DIgSILENT PowerFactory 还支持与其他软件的接口对接，方便系统集成和数据交换。
3. EMTP-RVEMTP-RV 是一款专业的电磁暂态仿真软件，主要用于对高压和超高压电力系统进行分析。
它具有高精度的仿真能力，可以模拟各种暂态现象，包括开关操作、故障和雷电等。
EMTP-RV 提供了丰富的元件和模型库，使得建模过程更加简便和准确。
此外，EMTP-RV 还支持并行计算和分布式仿真，提高了仿真效率。
4. PSATPSAT 是一款免费开源的电力系统分析软件，主要用于稳态和暂态分析。
它提供了多种建模元件和模型，可以模拟各种电力设备和控制装置。
PSAT 支持稳态潮流分析、动态模拟和谐波分析等多种分析功能，为电力系统设计和运行提供了强大的工具和支持。
电力仿真软件atp简介
电力仿真软件ATP简介概述电力仿真软件ATP（Alternative Transients Program）是一种广泛应用于电力系统工程领域的仿真工具。
它可以用于分析和解决各种电力系统的暂态问题，包括短路、过电压、过频、过电流等现象。
ATP软件具有灵活强大的仿真能力，能够帮助工程师们准确预测电力系统的运行情况，从而提供有效的解决方案。
功能特点1. 仿真模块ATP软件提供了多种仿真模块，包括暂态稳定模块、电磁暂态模块、电网故障分析模块等。
这些模块可以模拟电力系统运行过程中的各种变化和故障情况，帮助工程师们进行系统分析和故障排除。
2. 精确建模ATP软件支持对电力系统的精确建模，包括线路、隔离开关、变压器、发电机等设备的建模。
用户可以根据系统实际情况，设置各种参数，以获得准确的仿真结果。
3. 多种分析功能ATP软件提供了多种分析功能，包括电压、电流、功率等参数的计算和显示。
用户可以通过这些功能了解电力系统的运行情况，并对系统进行综合分析。
4. 结果可视化ATP软件支持结果数据的可视化，用户可以通过图表、曲线等方式直观地展示和分析仿真结果。
这样能够更好地理解电力系统的运行情况，为问题的解决提供参考。
5. 大规模仿真ATP软件具有强大的计算能力，可以进行大规模电力系统的仿真。
它可以同时处理大量的数据和复杂的计算，快速准确地完成仿真任务。
应用领域由于ATP软件具有强大的仿真能力和灵活的使用方式，它被广泛应用于电力系统的各个领域。
1. 设计与规划在电力系统的设计与规划阶段，ATP软件可以帮助工程师们进行系统仿真，评估系统的稳定性和可靠性。
通过模拟各种工况和故障，工程师们可以优化系统设计方案，提高系统的性能和效率。
2. 运行和维护在电力系统的运行和维护阶段，ATP软件可以帮助工程师们进行故障诊断和故障恢复。
通过模拟系统运行过程中的故障情况，工程师们可以准确判断故障原因，并采取相应的措施进行修复。
3. 教学和研究ATP软件作为一种教学和研究工具，被广泛运用于电力系统工程的教学和研究领域。
电力系统仿真软件PSSE学习手记（剧透版）
电⼒系统仿真软件PSSE学习⼿记（剧透版）1.1 PSS/E基本介绍电⼒系统仿真器（Power System Simulator/ Engineering, PSS/E）是美国电⼒技术公司（Power Technology Inc., PTI）于1976年推出的专门为输电系统分析⽽设计的电⼒系统仿真计算的综合性软件。
PSS/E采⽤⾼效建模仿真技术，它包含了主框架和⼤量的⼦程序，在进⾏计算时，PSS/E主程序调⽤各个⼦程序模块，因此，PSS/E具有强⼤的计算能⼒及计算速度，⽬前PSS/E 33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。
由于其强劲的计算功能，到⽬前为⽌，世界上已有超过 600家不同的公司和组织、100多个国家使⽤该软件，是应⽤最为⼴泛的电⼒系统分析程序。
⽬前国内引进PSS/E软件的⾼校有：清华⼤学、浙江⼤学、⼭东⼤学、华北电⼒⼤学、西南交通⼤学、哈尔滨⼯业⼤学、上海电⼒学院、新疆⼤学等。
1.2 PSS/E功能介绍PSS/E软件可以实现的功能如下：（1）潮流计算（load flow）（2）优化潮流（optimal power flow）（3）短路分析（short circuit ）（4）暂态及动态稳定（transient and dynamic stability）（5）负荷建模（load modeling ）（6）电压稳定（voltage stability）（7）传送能⼒（transfer capability）（8）甩负荷（load rejection ）（9）交直流输电（ac and dc transmission）（10）柔性电⼒系统技术（FACTS technology, Flexible AC Transmission Systems）（11）次同步谐振（sub-synchronous resonance）（12）损耗评价（loss evaluation ）（13）继电保护（relay protection）（14）串联及并联补偿（series and shunt compensation）（15）静⽌⽆功负荷器（SVC application ）（16）互连运⾏（interconnected operations）（17）低频振荡计算（low frequency oscillations ）（18）内过电压，潜供电流及恢复电压计算（19 ）单相、三相重合闸的应⽤对⼤容量汽轮发电机的影响及其计算——————————————————————————————————————————————在不久的将来可能会推出⼀本关于PSSE的学习资料的书籍，包含基本理论，基本操作及算例分析等，以上内容为第⼀章中的部分内容。
电力系统模拟与分析软件的使用方法与技巧
电力系统模拟与分析软件的使用方法与技巧在今天的电力系统中，模拟与分析软件已经成为不可或缺的工具。
这些软件可以帮助工程师们进行电力系统的建模、仿真和分析，以确保电力系统的安全性、稳定性和可靠性。
本文将介绍一些常见的电力系统模拟与分析软件，并详细阐述其使用方法与技巧。
一、PSS/E（Power System Simulation for Engineering）PSS/E是一种功能强大的电力系统模拟与分析软件，用于分析稳态、动态、短路和暂态稳定性等问题。
下面将分别介绍其使用方法与技巧。
1. 使用方法：- 建模：在PSS/E中，首先需要建立电力系统的模型。
可以根据实际情况，添加发电机、负荷、变压器、线路等元件，并进行参数设置。
- 设定运行条件：设定电力系统的运行条件，包括平衡功率流、短路分析条件、稳定性分析条件等。
- 运行仿真：根据设定的运行条件，进行仿真运行，可得到仿真结果。
2. 技巧：- 仿真参数选择：合理选择仿真时间步长和仿真时间范围，以便观察最有意义的仿真结果。
- 结果分析：PSS/E提供了各种结果展示和分析工具，可以灵活选择所需的结果进行展示和分析。
例如，可以通过绘制曲线图、动画图等方式进行结果的可视化分析。
- 批处理功能：PSS/E还支持批处理功能，可以通过脚本文件或命令行模式运行多个仿真实例，提高仿真效率。
二、ETAP（Electrical Transient Analyzer Program）ETAP是一种集成的电力系统设计、模拟和分析软件。
在大型电力系统的设计和建模方面具有广泛的应用。
以下是其使用方法与技巧。
1. 使用方法：- 数据建模：在ETAP中，通过数据建模功能可以逐步建立电力系统的模型。
可以根据实际情况添加各种元件，包括发电机、负荷、变电站等，并进行参数设置。
- 运行仿真：设置电力系统的运行条件，包括平衡功率流、电气短路、暂态稳定性等，然后进行仿真运行，得到仿真结果。
2. 技巧：- 模型检测：ETAP提供了丰富的模型检测功能，可以通过模型检测功能来验证建模的正确性，以提高模拟结果的准确性。
电力系统仿真软件的运用与比较
电力系统仿真软件的运用与比较电力系统仿真软件在电力系统的规划、设计和运行中具有重要意义。
通过对电力系统的仿真模拟，我们可以预测和评估各种电力系统配置的性能表现，优化系统设计，提高系统稳定性与可靠性。
本文将介绍常用的电力系统仿真软件，分析其优缺点，并比较其在不同运用场景下的表现。
PSS/E：PSS/E是一款功能强大的电力系统仿真软件，由美国电力科学研究院开发。
它支持多种仿真模型，如发电机、变压器、负荷等，可以模拟复杂的电力系统稳态和动态行为。
PSS/E的优点是精度高、速度快、稳定性好，缺点是价格昂贵，且对用户的要求较高。
MATLAB/Simulink：MATLAB/Simulink是MathWorks公司开发的著名仿真软件，可以用于各种动态系统的建模与仿真。
它支持自定义模型库，用户可以根据需要创建自己的模型。
MATLAB/Simulink的优点是易学易用、模块丰富、功能强大，缺点是对于某些特定领域的模型库支持不够完善。
ETAP：ETAP是一款广受欢迎的电力系统仿真软件，由美国ETAP公司开发。
它支持电力系统的稳态和暂态仿真，具有强大的分析功能和广泛的设备模型库。
ETAP的优点是界面友好、操作简单、支持广泛，缺点是价格较高，且可能存在一定的学习曲线。
电力系统仿真软件在以下几个方面有广泛运用：动态模拟：通过对电力系统的动态模拟，我们可以研究不同运行条件下的系统性能，如故障恢复、负荷波动等。
稳态分析：稳态分析有助于我们了解电力系统的长期运行状态，优化系统配置，提高电力系统的稳定性。
电机启动：电机启动过程中可能会对电力系统产生较大冲击，通过仿真软件可以预测和评估不同启动方案对系统的影响。
我们将使用不同仿真软件对同一电力系统进行仿真，并对结果进行比较。
在动态模拟方面，PSS/E和MATLAB/Simulink均表现出较高的精度和速度，而ETAP在这方面略逊一筹。
在稳态分析方面，PSS/E和ETAP的结果相近，但MATLAB/Simulink在一些关键参数的模拟上存在一定误差。
电力系统仿真计算软件介绍
" 引言
电力系统仿真就是通过建立适当的数学模型来 模拟实际电路的一种研究方法， 随着电力系统的不 断扩大和网络化， 实际电力网络拓扑系统变得越来 越复杂， 而这时候掌握高效的模拟仿真计算软件也 变得越来越重要， 随着计算机技术的不断发展， 电力 系统仿真软件已成为电力系统工作者进行电力系统 规划、 保护、 调度及故障研究的重要工具。为使读者 对于电力系统仿真软件有一个全面、 清晰的了解， 下 介绍 面以在电力系统应用最为广泛的 &’() 为例， 其历史、 计算原理及程序功能， 并介绍当今流行仿真 软件的各自特点。图& Nhomakorabea节点网络图
即节点 & 有如下关系式： （ "） （ "） （ "） （ "） ! &! ’ ! &( ’ ! &) ’ ! &* + !（ & "） & （ "） ］ ! &! + ［ $（ "） , $（ ! "） # & - ! （ "） 在电感支路 $（ + % &( % "） -" ） （ $（ " ’ $ " . !" ） % % 差分化后成为 + ! （ " . !" ） ! （ "） . ! &( % &( !" 由于 $（ + $（ . $（ % "） & "） ( "） 在电阻支路 " 故得 ! &( （ "） ］ + !［ $（ "） . $（ ’ ( "） !% & （ " . !" ） & &( 其中： （ （ " . !" ） & &( " . !" ） + ! &( ’ " !［ ］ $（ " . !" ） , $（ ( " . !" ） !% & & 在电容支路 $（ + !（ ! "） -" ’ "） ’ 类似方法可得到： !’ （ "） （ $（ ］ ! &) + ［ . $（ ’ & "） ) "） !" （ " . !" ） & &) 其中 & &) （ " . !" ） （ " . !" ） + . ! &) . !’ ［ ］ $（ , $（ 万方数据 & " . !" ） ) " . !" ） !"
etap 培训讲义
etap 培训讲义一、ETAP概述ETAP是一款先进的电力系统仿真软件，用于电力系统的规划、设计和运行。
通过ETAP，用户可以对电力系统进行精确的建模和仿真，从而优化系统性能、提高运行效率、降低运行成本。
二、ETAP的主要功能1. 电力系统的建模与仿真：ETAP提供了丰富的元件库和强大的仿真引擎，可对各种规模的电力系统进行精确建模和仿真。
2. 潮流计算：ETAP具备强大的潮流计算功能，可以快速准确地求解电力系统的电压、电流和功率分布。
3. 短路电流计算：ETAP可以计算短路电流，帮助用户评估系统的短路容量和电气设备的安全性。
4. 可靠性分析：ETAP可以对电力系统的可靠性进行评估，帮助用户制定合理的运行策略。
5. 负荷建模与预测：ETAP提供了多种负荷建模方法，可对电力负荷进行精确预测。
6. 优化功能：ETAP具备多种优化算法，可以帮助用户优化系统运行、降低运行成本。
7. 实时监控与控制：ETAP可以与实际电力系统进行集成，实现实时监控和控制。
三、ETAP的优点1. 精确度高：ETAP采用先进的数值算法，能够实现高精度的仿真计算。
2. 适用性强：ETAP适用于各种规模的电力系统，包括大型电网、分布式电源和微电网等。
3. 易用性佳：ETAP的用户界面友好，操作简单，易于学习和使用。
4. 开放性高：ETAP支持与其他软件的集成，方便用户进行二次开发和定制。
5. 实时性强：ETAP具备实时监控和控制功能，能够实现快速响应和自动化控制。
四、ETAP的应用领域1. 电力系统规划：通过ETAP进行电力系统的规划和设计，提高电网的可靠性和经济性。
2. 电力市场分析：利用ETAP进行电力市场的分析和预测，为电力企业的运营提供决策支持。
3. 能源管理：通过ETAP实现电力系统的能源管理，降低能源消耗和运行成本。
4. 分布式电源接入：利用ETAP评估分布式电源接入对电力系统的影响，优化电源配置和运行策略。
5. 智能电网建设：将ETAP应用于智能电网的建设和运行中，提高电网的智能化水平和运行效率。
电力系统仿真软件综述
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 development）。
PSS/E功能结构 图
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 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。 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。
STEPS软件介绍
STEPS软件介绍STEPS是一款具有强大功能的仿真软件，主要用于建模和模拟电力系统和电气网络。
它是由Opal-RT Technologies开发的，可以模拟各种电力系统，包括发电机、变压器、电机、线路、控制器等。
该软件通过数值计算和电路仿真技术，可以准确地模拟和预测系统的动态行为和性能。
1.多领域建模：STEPS可以模拟多个领域的系统，包括电力系统、电子系统和机械系统等。
它可以用来建立电力系统的整体模型，也可以用来建立部分模型来研究特定的问题。
2.高精度仿真：STEPS采用先进的数值计算算法和电路仿真技术，能够进行精确的仿真和计算。
它可以模拟复杂的电力系统，考虑到电力系统的非线性、时变和非恒定特性，使仿真结果更加准确可靠。
3.可视化建模和仿真：STEPS提供了直观的可视化界面，用户可以通过图形化界面进行系统的建模和仿真。
用户可以直接在界面上添加和配置元件、设置参数，然后运行仿真并观察结果。
这种可视化的建模和仿真方式使用户更容易理解和分析系统的行为和性能。
4.实时仿真和控制：STEPS支持实时仿真和控制功能，可以与实际硬件系统进行实时连接。
它通过硬件接口和实时操作系统实时获取和处理数据，实现与实际系统的交互和控制。
这种实时仿真和控制功能可以用于测试和验证控制策略、优化系统性能等。
5.多种分析工具：STEPS还提供了丰富的分析工具，用于分析和评估系统的性能。
它可以进行稳态分析、动态分析、暂态分析、短路分析等。
用户可以根据需要选择适当的分析工具来评估系统的稳定性、可靠性和安全性等。
总之，STEPS是一款功能强大的电力系统仿真软件，它可以帮助用户建立精确的电力系统模型，进行准确的仿真和预测。
它提供了直观的可视化界面和丰富的分析工具，使用户能够更容易地理解和分析系统的行为和性能。
它还支持实时仿真和控制，可以与实际系统进行实时连接，用于测试和验证控制策略。
因此，STEPS在电力系统领域有着广泛的应用前景。
电力系统仿真MATPOWER潮流计算
电力系统仿真MATPOWER潮流计算电力系统仿真是一种重要的工具，用于研究、分析和优化电力系统的运行和规划。
MATPOWER是一种常用的电力系统仿真软件，可以进行潮流计算，即计算电力系统中各节点的电压和功率分布情况。
本文将对MATPOWER潮流计算进行介绍，并探讨其在电力系统仿真中的应用。
MATPOWER潮流计算是基于Kirchhoff电流定律和Ohm电压定律的数学模型，通过求解一组非线性方程来求解电力系统中各节点的电压和功率。
MATPOWER潮流计算的输入包括系统拓扑结构、节点负荷、发电机功率以及发电机和负荷的节点电压限制等。
通过求解这些方程，MATPOWER可以得到电力系统中各节点的电压、功率和电流的数值解，从而可以分析系统的稳定性、电压控制以及潮流分布等重要参数。
MATPOWER潮流计算在电力系统中有着广泛的应用。
首先，MATPOWER潮流计算可以用于电力系统的规划和运行。
通过仿真各种负荷和发电机的组合以及网络拓扑结构的变化，可以确定最优的发电机出力和负荷调度策略，以保证电网的稳定性和可靠性。
其次，MATPOWER潮流计算还可以用于电力市场的模拟和优化。
通过模拟电力市场的各种市场机制和参与者行为，可以研究电力市场的竞争情况以及市场价格的形成和变化。
最后，MATPOWER潮流计算还可以用于电力系统的故障分析和应急响应。
通过模拟电力系统中的故障情况，可以分析系统的响应能力以及故障导致的影响和损失。
MATPOWER潮流计算具有以下几个特点。
首先，MATPOWER潮流计算是一种高效的计算方法，可以在短时间内求解电力系统中大规模节点的潮流分布情况。
其次，MATPOWER潮流计算是一种灵活的仿真工具，可以根据实际需要对电力系统的各种参数进行调整和优化。
最后，MATPOWER潮流计算是一种可扩展的计算方法，可以根据需要进行多场景的仿真，并进行不同方案的比较和评估。
总之，MATPOWER潮流计算是一种重要的电力系统仿真工具，可以用于分析和优化电力系统的运行和规划。
电力系统仿真软件介绍
BPA 9 Bonneville Power Administration，简称BPA 9 美国联邦政府能源部下属邦纳维尓电力局 （BPA）计算方法开发组
4
1 电力系统仿真软件概述
1.1 主要的电力系统仿真软件****
EMTP 9 电磁暂态程序 9 Electromagnetic Transients Program，EMTP 9 在美国邦纳维尔电力局（BPA）编制的电磁暂 态程序（EMTP）基础上，由W.Sxott Meyer 等 进一步开发完善 9 ATP-EMTP （The Alternative Transients Program，ATP）电磁暂态分析程序广泛使用 的一个版本
14
3 PSCAD/EMTDC介绍
3.2 PSCAD/EMTDC的主程序结构
15
3 PSCAD/EMTDC介绍
3.3 PSCAD/EMTDC的功能* 电力系统时域和频域计算，典型应用是计算电力
系统受扰动或参数变化时，电气量随时间的变化 可用于HVDC、VSC-HVDC、FACTS控制器设
计、谐波分析、电力电子领域等的仿真计算 具体的研究为以下几方面
电力系统仿真软件介绍(作业)
电力系统分析软件介绍1 EMTDC/PSCADEMTDC是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，一般直接将其称为PSCAD。
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可视化成为可能。
PSCAD/EMTDC基于dommel电磁暂态计算理论，适用于电力系统电磁暂态仿真。
EMTDC（Electro Magnetic Transient in DC System）即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能工具。
PSCAD由Manitoba HVDC research center开发。
2 PSAPACPSAPAC由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。
其包含多个模块，其中部分模块可以单独使用。
模块和功能如下：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。
LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。
IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。
TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。
DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。
LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。
为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。
VSTAB（V oltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。
几种电力仿真软件的优缺点
几种电力仿真软件的优缺点！EMTP和NETOMAC都是世界范围通用的电力系统仿真软件，其特点为计算速度快、结果准确度高、功能强大，几乎可以对任何复杂电力网络进行模拟。
2)PSS/E是一个集成化的交互式软件，主要用于电力系统的潮流计算，界面友好，可与多种输出设备相连，输入输出可根据用户要求进行设计，它要求使用者有一定的编程基础，输入不如EMTP和PSASP方便［7］。
? 3)PSB特点为可以对复杂的控制方法进行仿真，如神经网络、模糊控制、鲁棒特性等，而且界面相当友好，有在线帮助等功能，但其运算速度比其它软件要慢。
4)PSASP 特点在于其使用简单，功能简单齐全，但计算模式有局限性，不易进行复杂模型的算法仿真。
EMTP和PSCAD基本上属于电磁暂态仿真的范畴，对于稳定性的研究比较有限。
但EMTP或ATP是免费软件，PSCAD对于交直流系统的仿真非常适合。
而PSS/E，BPA和PSASP是一种很专业性的综合仿真程序，用于机电暂态的仿真，对于电力系统暂稳定的研究很专业。
其中PSS/E还可以做中长期稳定仿真。
BPA里面的模型现在也比较全面了，里面增加了各种励磁、调速器、PSS（包括水轮机组和汽轮机组）、直流、电力电子等模型。
中国电力科学研究院以BPA程序为基础，已形成一套大型电力系统分析软件包——PSD电力系统分析软件工具（PSD Power T ools）PSD-BPA潮流计算程序PSD-BPA暂态稳定程序PSD-FDS电力系统全过程动态仿真程序PSD-SSAP电力系统小干扰稳定性分析程序PSD-VSAP电力系统电压稳定分析软件PSD-SCCP电力系统短路电流程序PSD-OPF无功优化程序PSD-EMTPE电力电子与电磁暂态仿真软件包PSD-PSDB电网计算数据库系统PSD-PCS电力系统数字平台PSD-PSAW系统分析集成平台PSD地理接线图格式潮流图程序PSD电力系统单线图格式潮流图程序PSD-MyChart稳定曲线对比工具PSASP=>PSD-BPA潮流及稳定数据转换程序综合仿真选PSS/E，BPA，PSASPPSS/E用起来很复杂，很难学。
电力系统仿真软件介绍
电力系统仿真软件介绍电力系统仿真软件是一种可以模拟电力系统运行和故障情况的软件。
在电力系统工程中，电力系统仿真软件拥有广泛的应用，可以用于电力系统的规划、设计、运行和故障诊断等方面。
本文将介绍几种常见的电力系统仿真软件。
PSS/EPSS/E（Power System Simulator for Engineering）是一款由美国General Electric公司开发的电力系统仿真软件。
PSS/E提供了包括潮流、短路、稳定性和动态分析等在内的多种仿真模型，易于使用且具有可扩展性。
PSS/E的最新版本支持计算大电网的稳定性和控制。
ATPATP（Alternative Transients Program）是一款由美国Electric Power Research Institute公司开发的电力系统仿真软件。
ATP主要用于模拟电力系统的暂态过程，包括瞬态稳定性、过电压和电磁暂态等。
ATP的特点是承载能力强，可以处理大规模系统模型，适用于复杂的电力系统场景。
EMTPEMTP（Electromagnetic Transients Program）是一款由瑞士电力公司和瑞士联邦理工学院合作开发的电力系统仿真软件。
EMTP主要用于模拟电力系统的电磁瞬态过程，包括雷电、开关操作、过电压和电磁干扰等。
EMTP可处理数百个设备并同时运行故障模拟。
PSASPPSASP（Power System Analysis Software Package）是一款由美国Power Technologies公司开发的电力系统仿真软件。
PSASP是一个功能齐全的全功率电力系统分析软件，提供了多种电网模型和计算方式。
PSASP可以进行短路、潮流、稳定性和动态分析等多种电力系统仿真。
PSCADPSCAD（Power System Computer Aided Design）是一款由加拿大Manitoba Hydro公司开发的电力系统仿真软件。
电力系统仿真软件综述
武汉大学电气工程学院 曹玉胜
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
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1μ s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。 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。
电力仿真的时间尺度
Electromagnetic transient modeling and simulation LFC Prime mover control Protection
Operator actions
Generator control
HVDC, FACTS, etc. Frequency variations Daily load variation Tie-line regulation Long term dynamics Long-duration variations Transient stability Short-duration variations Subsynchronous resonance Oscillatory transients Voltage fluctuations Switching Impulsive transients Imbalance, harmonics, inter-harmonics, notching, noise Lightning 10-7 10-5 Timescale (seconds) 10-3 1 cycle 10-1 1 sec 101 1 min 103 1 hr 105 1 day
电力系统仿真软件
电力系统仿真软件简介电力系统是一个大规模、时变的复杂系统,而且在国民经济中有非常重要的作用,电力系统数字仿真已成为电力系统研究、规划和设计的重要手段。
常用的电力系统仿真软件有如下几种：1.电力系统分析综合程序(PSASP)。
电力系统分析综合程序是一套具有高度集成性、开放性和自主知识产权的大型软件包。
PSASP与Excel、AutoCAD、MATLAB等通用的软件包分析工具有方便的接口,可充分利用其它软件包的资源。
该软件在我国高校研究人员和电力系统现场都有广泛应用。
PSASP结构分为三层,第一层是公用数据和模型的资源库,其中包括:电网基础库、固定模型库、用户自定义模型库和用户程序库等。
第二层是基于资源库的应用程序包,包括稳态分析、故障分析、机电暂态分析和暂态稳定计算。
第三层是计算结果库和分析工具,软件进行各种分析计算后,生成的结果数据以多种形式输出或转换为Excel、AutoCAD、MATLAB等其他数据格式。
PSASP的功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。
稳态分析包括潮流分析、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析和静态等值等。
故障分析包括短路计算、复杂故障计算及继电保护整定计算。
机电暂态分析包括暂态稳定计算、电压稳定计算、控制参数优化等。
2.BPA程序BPA程序概述BPA程序是美国联邦政府能源部下属邦纳维尔电力局(BPA)计算方法开发组自二十世纪60年代初期开发的大型电力系统离线分析程序。
该程序采用稀疏矩阵技巧的牛顿-拉夫逊法,并将梯形积分法运用于暂态稳定的计算,形成较为稳定的数值解。
目前电力系统多数单位所用的BPA程序是中国电力科学研究院在美国BPA程序1983年9月版本的基础上,经过消化吸收,开发而成的中国版程序,且已在我国电力系统规划设计、调度运行和试验研究等各部门得到了广泛的应用,成为我国电力系统分析计算的重要工具之一。
BPA潮流程序的结构和功能特点中国版BPA2.0程序采用的基本的解法是:微分方程线性化后用梯形积分法求解,网络方程应用导纳矩阵三角分解后迭代求解。
电力电子系统仿真软件介绍及实例分析
MATL AB/Simulink为运行环境,
3
熟悉Simulink的用户,会很轻松的掌
握PLECS软件的编辑原理。
5
当仿真既含有电路部分又含有复杂的
控制方案的系统时，
2
作为Simulink的工具箱,和
Simulink下的其他模块并列存在.
4
PLECS是特别为电力电子系统的仿真
而开发的，
6
它同样是一个非常有效实用的工具。
单击此处 添加大标 题内容
MATL AB是MATrix L ABorator y的缩写，是一款由美国 The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATL AB是一种 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级 技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据 图像等常用功能外，MATL AB还可以用来创建用户界面及与 调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。 尽管MATL AB主要用于数值运算，但利用为数众多的附加工 具箱（Toolbox）它也适合不同领域的应用，例如控制系统 设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析 等。另外还有一个配套软件包Simulink，提供了一个可视化 开发环境，常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
Controller simulation result
Simulation diagram
Controller simulation result
添加标题
DC voltage
2.PMSM speed
添加标题
PMSM current A)
4.Grid voltage/current(ph.
Matlab 控制工具箱
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电力系统仿真计算软件介绍钱鑫，李琥，施围(西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049)摘要：以电力系统仿真软件EMTP为例对其历史、计算原理及程序的功能做了较为全面的描述，另外，文中列举当前几种较为流行的电力系统仿真软件及其特点，对于提高电力工作者的工作效率有一定帮助。
关键词：仿真软件；EMTP1引言电力系统仿真就是通过建立适当的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法，随着电力系统的不断扩大和网络化，实际电力网络拓扑系统变得越来越复杂，而这时候掌握高效的模拟仿真计算软件也变得越来越重要，随着计算机技术的不断发展，电力系统仿真软件已成为电力系统工作者进行电力系统规划、保护、调度及故障研究的重要工具。
为使读者对于电力系统仿真软件有一个全面、清晰的了解，下面以在电力系统应用最为广泛的EMTP为例，介绍其历史、计算原理及程序功能，并介绍当今流行仿真软件的各自特点。
2EMTP介绍2.1EMTP的历史与现状电力系统分析程序EMTP是目前国际通用的一种数字程序。
它规模大、功能强，最初由加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)的H.W.Dommel教授创立，又经过很多专家的共同努力而不断完善。
美国邦纳维尔电力局(BPA)对程序的开发做了很大的贡献。
近年来成立的包括美国、加拿大、日本及欧洲一些国家在内的EMTP联合发展中心(DCG)和在欧洲成立的另一个EMTP用户协会(LEC)，都还在为该程序的改进提高和推广进行着大量的工作。
EMTP 的UBC版本、BPA版本、DCG版本分别为以上机构各自开发的产品［1］。
EMTP发展经历了几十年时间才日趋完整。
首先，1960～1963年H.W.Dommel在德国慕尼黑进行电磁暂态分析程序的研究工作，并对单相回路，含元件R、L、C无损线路，一个开关，一个电源，集中参数用梯形积分法，输电线路采用贝杰龙法(即特性线法)等建立相应模型算法。
而后到1969年，一些组织和个人的不断介入使程序功能不断得到完善，又建立了多相π输电线路、多相分布参数(包括不同换位情况)和随频率变化特性模型。
1969年4月IEEE PASH.W.Dommel的一篇文章标志着EMTP雏形的完全建立，当时有十多种计算机版本。
此后到1973年出现了不少使用组织，除了北美外，还有南美(巴西)，欧洲，日本，澳大利亚，印度等，中国台湾大约1980年引入，中国大陆1982年初引入。
同时出现了微机版本。
大约在1984年，美国EPRI(电力科学研究院)成立了DCG，改用OS/2系统。
形成了DCGEM TP。
欧洲一些公司、大学，在欧洲成立了A TPEMTP(微机版本)一直发展到现在，在世界范围内有许多用户，特别是最近开发了A TPdraw，通过绘电路图，在界面上输入数据，借助微机建立数据文件，使用非常方便。
但获得A TPEMTP表面上不要费用，但必须买他们的使用手册及相关资料并要写保证书(不做商业目的)，才能给你口令，从网上下载。
2.2EMTP的模型与算法原理电力系统包含有电机、变压器、输电线路、电缆、断路器、电抗器、电容器组、逆变器组、互感器、避雷器等设备，它们结构与功能、特性上千差万别，但从电路的角度来讲，除电源外，总可以用R，L，C(单个或组合，常量或变量)来表征它们的这些功能、特征。
如果该系统处于稳定状态下运行，即在某种能量分配状态工作，设备上的电压和电流的关系是确定的，也可以说用上述参数表示某一设备的特性是确定的。
但当系统发生能量分配状态改变时，即从一种能量分配状态过渡到另一种能量分配状态，我们说发生了暂态过程—电磁暂态。
在电磁暂态过程中，由于储能元件L、C的存在，电压、电流在传输线上的传播，使得某些设备上出现高电压或大电流(即过电压或过电流)，给电力系统中电气设备带来危害。
研究这一暂态过程称之为电磁暂态。
EMTP就是研究这一过程的有效工具。
以下通过一节点网络的变换模拟过程简单介绍EMTP基本原理。
图1为节点1附近的网络详图，假定前一时刻的电流、电压为已知，要求现在时刻的电流和电压。
在任何时刻，从节点1经各支路流出的电流必须等于注入的电流i1。
即节点1有如下关系式：对无损均匀长线，忽略R0、G0时为如果x－ct＝常数，则u＋zi＝常数其含义为：如果观察者沿线以速度c运动，则时间为t时它走了：式中i1(t)也可以是零。
经过上述等值处理，对任何复杂的电网都可以变为只包含电源，电阻性元件，可能还有开关的等值网络。
这样就可以依据电路定律得到下面的公式，用离散的时间间隔，求解整个暂态的过程。
整个等值网络的导纳方程式为：［Y］［u(t)］＝［i(t)］－［I］其中：［Y］为节点导纳矩阵；［u(t)］为n节点电压列向量；［i(t)］为电流源列向量；2.3EMTP的功能EMTP可用来计算单相或多相网络如：(1)某一频率电源作用下的线性系统相量值，即可计算电力系统中的工频过电压；稳态值的计算可作为电磁暂态计算的初始条件。
(2)程序自动地用步长Δf由fmin到fmax电源频率的变化，求解某一网络的自振频率。
(3)能计算电路网络的暂态过程。
(4)可求解各种非线性网络。
EMTP允许模拟下列网络元件任意组合的网络：4)多相π—网络，这时前述的标量R、L、C变成矩阵［R］、［L］、［C］。
5)波在换位或不换位的分布参数输电线路上传播的线路，线路可分为无损耗、集中参数电阻、频率特性等类型。
6)具有单值单调增的非线性电阻。
7)具有单值单调增的非线性电感。
9)具有各类型的开关(时控，气控等)，可模拟断路器、间隙放电、以及网络联接的变化。
10)电压源和电流源。
除了标准函数表达式牡缭?正弦脉冲阶、跃斜角等十多种函数)外，用户可以通过逐点给出随时间变化的函数，来确定电源。
程序的输出电压、电流、功率(能量)，以及开关的动作时间。
程序的内存单元是可以重新定位的。
电磁暂态的初始值可以自动地由程序决定，也可以人为地送入，或二者结合。
由上述可知EMTP是一种进行电力系统仿真的强大工具，其对研究对象的限制微乎其微，可以用来求解电力系统单相或多相的稳态解与各种类型的暂态解，它可以包含有多个集中元件、分布参数、线性与非线性元件、依赖于频率变化的线路［2］、各类型开关、电力电子元件［3］［4］、变压器［5］及电机、多种类型电源、控制电路的任意组合而成的不同网络结构。
并且根据电网建立起来有很多零元素的导纳矩阵，程序使用了稀疏矩阵技术，不但简化了计算，而且大幅度减少了存储单元及计算时间。
总而言之，它不仅用来研究电力系统的电磁暂态过程，而且可以用来求解一般的电气电子线路，以及能等价地用电气电路来分析任何问题，都可以用EMTP来求解。
近年来EMTP与实测结果的对比吻合，也证明了其计算结果的可信性。
3当今流行的电力系统仿真软件除了以上介绍的EMTP外，当今比较流行的电力系统仿真软件还有德国西门子公司开发的NETO MAC软件，美国电力公司(PTI)开发的PSS/E(Power System Simulator for Engineering)，Mathworks公司开发的MA TLAB(大于5.2版本)中所包含的Power System Blockset (PSB)工具箱，以及中国电力科学院给出的基于DOS系统的电力系统潮流，暂态稳定和短路电流计算的仿真软件PSASP［6］。
上述几种软件各有各的特点：1)EMTP和NETOMAC都是世界范围通用的电力系统仿真软件，其特点为计算速度快、结果准确度高、功能强大，几乎可以对任何复杂电力网络进行模拟。
2)PSS/E是一个集成化的交互式软件，主要用于电力系统的潮流计算，界面友好，可与多种输出设备相连，输入输出可根据用户要求进行设计，它要求使用者有一定的编程基础，输入不如EMTP和PSASP方便［7］。
3)PSB特点为可以对复杂的控制方法进行仿真，如神经网络、模糊控制、鲁棒特性等，而且界面相当友好，有在线帮助等功能，但其运算速度比其它软件要慢。
4)PSASP特点在于其使用简单，功能简单齐全，但计算模式有局限性，不易进行复杂模型的算法仿真。
参考文献［1］［加拿大］Dommel H W著，李永庄，林集明，曾昭华译.电力系统电磁暂态计算理论［M］.北京：水力电力出版社，1991.［2］Dufour C,Le Huy H.Highly accurate modeling of frequency dependent balanced transmission lines［Ｊ］. IEEE T POWER DELIVER, APR 2000,15(2):610 615.［3］Chida T, Sato Y,Sugawara J, et al. Simulation study of unified power flowcontroller［Ｊ］. ELECTR ENG JPN, 1999,127(1):23 30.［4］Han BM, Karady GG, Park JK, et al. Interaction analysis model for transmission static compensator with EMTP［Ｊ］. IEEE T POWER DELIVER, OCT 1998，13(4)：1297 1302.［5］Tziouvaras DA, McLaren P,Alexander G,et al.Mathematical models for current, voltage, and coupling capacitor voltage transformers［Ｊ］. IEEE T POWER DELIVER, JAN 2000, 15(1):62 72.［6］陆超，唐义良，等.仿真软件MA TLAB PSB与PSASP模型及仿真分析［Ｊ］.电力系统自动化，2000，(5).［7］张扬，陆承宇，杜振东.电力系统仿真软件PSS/E简介［Ｊ］.华东电力，1997，(1).。