电力系统仿真工具综述
电力系统运行与控制电力系统仿真软件概述
电力系统仿真软件概述一概述 (1)二软件介绍 (1)一）BPA 程序 (1)二）电磁暂态程序EMTP/ATP (2)三）直流电磁暂态计算程序( PSCAD/EMTDC) (2)四）NETOMAC程序 (3)五）电力系统分析综合程序( PSASP) (3)六）其它电力系统仿真软件 (4)三电力系统仿真软件综合分析 (4)一概述目前国内获得广泛应用的电力系统仿真软件主要有3大类：1．机电暂态仿真，如PSASP、BPA以及PSS/E等；2．电磁暂态仿真，如EMTP/ATP、PSCAD/EMTDC 、NETOMAC、SIMPOW等；3．数模混合实时仿真，如RTDS。
这些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。
目前国内外应用较广的主要有: ( 1) 邦纳维尔电力局( Bonneville Power Administration BPA) 开发的BPA 程序和EMTP ( Electromagnetic Transients Program) 程序；( 2) 曼尼托巴高压直流输电研究中心( Manitoba HVDC Research Center ) 开发的PSCAD/EMTDC( Power System Computer AidedDesign/Electromagnetic Transients Program including Direct Current) 程序；( 3) 德国西门子公司研制的电力系统仿真软件( Network Torsion Machine Control NETOMAC) ；( 4) 中国电力科学研究院开发的电力系统分系综合程序( Power System Analysis Software Package PSASP) ；( 5) Math Works 公司开发的科学与工程计算软件MATLAB。
二软件介绍一）BPA 程序1）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。
几种电力仿真软件的优缺点
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。
电力系统仿真软件综述
轴系扭振分析 变压器及并联电抗器/电容器的开断 铁磁共振现象的研究 电力电子设备的研究 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。 功能： ·可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压 · 可对包含复杂非线性元件（如直流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟， 其输入、输出界面非常直观、方便 · 进行电力系统时域或频域计算仿真 · 电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算 · 实现高压直流输电、FACTS 控制器的设计
二、EMTP/ATP
简介: EMTP 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）之后感兴趣的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，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。 ATP（The alternative Transients Program）是 EMTP 的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态 分析程序最广泛使用的一个版本, 它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广 泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。 ATP 程序正式诞生于 1984 年，由 Drs. W. Scott Meyer 和 Tsu-huei Liu,所组成的世界各地的用户组不断地发展。 ATP 还配备有比 TACS 更灵活、功能更强的通用描述语言 MODELS 及图形输入程序 ATPDraw。 功能： 雷电过电压研究 操作过电压和故障 系统过电压研究 接地等现象的快速暂态分析 设备建模 电机启动过程动态仿真
基于PSSE的电力系统仿真计算及分析综述
；
；
带入①式，并将有功、无功功率分列：
(2-2)（2） 变量的分类
由公式(2-2)可知，对于n个节点的网络，共有2n个功率方程，除了 外，共有12个变量。分别为：
扰动变量： ；
控制变量： ；
因变量：
当系统有n个节点时，上述三个变量各有2n个，总共有6n个变量。为了方便求解，给定（n-1）对控制变量 ，留下一对 待定；给定一对 ，求剩下的（n-1）对状态变量 。这样，就可以从2n个方程式中求解2n个未知变量了。
电力系统潮流计算是电力系统运行和规划的基础，对整个电力网络的运行有很大的帮助,比如在电网规划时，可通过潮流计算，设计出无功功率的补偿点、选择合适的补偿方案以达到电网的运行条件；在系统进行检修时，通过潮流计算得知电厂中发电机组的启停情况以及如何分配有功、无功；同时，还可以为预想事故、设备退出等情况作出理想的调整方案[5,9,12]。
第二章 电力系统潮流计算方法介绍
2.1电力系统潮流计算的基本介绍
1956年，Ward等人将电子计算机运用在了电力系统潮流计算中。最初的潮流计算方法是基于导纳的高斯—赛德尔法，随后发展成为了基于阻抗的高斯—赛德尔法。1961年Van Ness等人提出了牛顿法，并随之出现了许多基于该方法的改进方法。80年代Sun DI提出了最优潮流牛顿法，该方法与解耦技术结合，形成了解耦型最优潮流牛顿算法[2,3]。
Power flow calculation of power systems andanalysis ofits results based on PSS/E
Abstract
Power flow calculation is one of the important means to study power system. Through the power flow calculation, we can calculate the voltage of each node and the power distribution, so that we can check whether the voltage of nodes and current distribution satisfy demand or not. At the meantime, we can analyse the reasonable distribution of power flow. In addition, under the normal maintenance and the special operation mode, we can also through power flow calculation to know that the start-up mode of power plants, so we can make good preparations for contingency and the dropping out of equipments.
电力系统仿真软件综述
Operator
actions LFC
Prime mover control
Protection
Generator control HVDC, FACTS,
etc.
Frequency variations
Tie-line regulation
Daily load variation
Long term dynamicsLong-duration
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。
1.PSS/E
电力系统仿真软件综述
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。
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
电力系统仿真软件介绍
电力系统仿真软件电力系统仿真软件简介一、PSAPAC简介: 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。
功能：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（Voltage 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。
为了估计电压不稳定状态，使用了一种增强的潮流程序，提供了一种接近不稳定的模式分析方法。
ETMSP（Extended Transient midterm Stability Program）：EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域仿真程序。
为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技术，解网络方程时为得到最合适的排序采用了网络拓扑关系并采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。
SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序(MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS）两个子程序组成。
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。
智能电网技术的电力系统仿真与验证：探索智能电网中的电力系统仿真与验证方法与工具(十)
智能电网技术的电力系统仿真与验证：探索智能电网中的电力系统仿真与验证方法与工具随着科技的不断进步和社会的不断发展，智能电网（Smart Grid）作为一种新兴的电力系统形式，正在引起人们的广泛关注。
智能电网将信息通信技术与电力系统有机结合，致力于构建高效、可持续、安全的电力系统。
在智能电网的建设过程中，电力系统仿真与验证起着至关重要的作用，它可以帮助我们更好地理解和评估智能电网的性能，从而为其可靠运行提供技术支持。
1. 电力系统仿真的意义与作用电力系统仿真是指利用计算机技术对电力系统进行模拟与分析的过程。
它能够快速、准确地模拟电力系统的运行情况，包括电力负荷分布、电流、电压、功率因数等参数的变化。
通过电力系统仿真，我们可以预测电网的稳定性、可靠性以及对各种外界因素的响应能力，提前发现可能的故障和问题，并制定相应的应对措施。
因此，电力系统仿真在智能电网建设中具有重要的意义和作用。
2. 电力系统仿真与验证方法在进行电力系统仿真与验证时，我们需要借助一系列方法和技术。
以下是一些常用的电力系统仿真与验证方法：（1）物理模型法：将电力系统抽象成一系列数学方程，根据系统的物理特性建立网络拓扑和参数模型。
通过求解方程组，可以得到系统在不同工况下的动态响应，从而对电力系统的性能进行评估。
（2）仿真工具法：利用电力系统仿真软件，通过输入系统的拓扑结构和参数，进行仿真计算。
这些软件往往提供了丰富的功能和模块，可以模拟各种复杂的系统情况，如短路故障、过电流、过电压等，从而帮助我们更好地评估智能电网的稳定性和可靠性。
（3）试验验证法：通过实际的电力系统实验，对系统的运行情况进行验证。
这种方法能够直观地观察到系统的实际运行情况，并及时发现问题和改进措施。
3. 电力系统仿真与验证工具现在市场上有许多用于电力系统仿真与验证的工具，其中一些比较知名和常用的工具包括：（1）PSSE：PSSE（Power System Simulation for Engineering）是一款功能强大的电力系统仿真软件，具有丰富的模型库和灵活的仿真环境。
电力系统高效电磁暂态仿真技术综述
电力系统高效电磁暂态仿真技术综述摘要：电力系统，作为集发电、输电和用电多种设备于一体的综合型能源供给系统，被认为是当今世界上最复杂的人造网络之一。
电力系统的稳定运行也成为国民经济发展的命脉。
为避免系统故障引起的大停电，电力系统的规划、设计和控制离不开对其精确暂态性能的了解。
因此，电力系统电磁暂态仿真计算成为获取电力系统精确动态特性最有效的工具。
基于此，在接下来的文章中，将围绕电力系统高效电磁暂态仿真技术展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：电力系统；电磁暂态；仿真技术引言：作为电力系统仿真的重要组成部分,电磁暂态仿真具有现象刻画准确、应用广泛、数值稳定性好等特点,并与机电暂态仿真共同构成了电力系统暂态仿真的基础,其应用涵盖了电力系统规划、设计、运行及科学研究的各个方面,是了解电力系统暂态复杂行为的必要工具。
与机电暂态仿真不同,电磁暂态仿真在精确的电路层面上对系统元件进行建模、分析,并计算得到各种暂态响应的时域波形。
这使得电磁暂态仿真从模型、算法到计算结果都有别于机电暂态仿真。
一、电力系统电磁暂态仿真内容简析（一）传统并行仿真技术的局限传统电力系统的电磁暂态实时仿真，主要是在多CPU计算架构上利用网络分块实现的区域级并行仿真。
传统互联电网电磁暂态的并行仿真主要包含两类方法。
其一，是依赖长传输线的天然解耦特性实现分网并行计算；其二是利用网络分块技术。
其中徐政提出在系统分块后构建边界交接变量方程；还有学者提出的多端口戴维南等值技术；另外还有人提出了类似的基于节点分裂法的分网并行技术。
上述分块技术均通过“分区侧-协调侧”两层计算实现并行计算。
然而，此类并行技术在实现大规模复杂电力系统的电磁暂态并行计算时，仍具有如下困难:第一，系统实时仿真规模扩展性受到限制。
首先，在分块并行计算过程中，不同分区的计算结果在每一时步仿真中均需要相互通信，而传统并行计算架构的通信代价高，通信延时大。
随着分块数目及层数的增多，通信延时将成为系统实时仿真规模增大的最大瓶颈。
电力系统仿真软件综述
武汉大学电气工程学院 曹玉胜 内部交流 谢绝公开
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 ➢ 配电网仿真软件
编辑ppt
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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。
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。
编辑ppt
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我收集整理的常用电力仿真软件
名称
版本
PSS/E
v28、v29、v30、v31、v32、v33
PSS/SINCAL v5.2、v5.3、v5.4、v6.5
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，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、故障分析、网 络等值、动态仿真和安全运行优化等问题。
EMTP/ATP、PSCAD/EMTDC 、EmtpE ➢ 混合仿真工具：
NETOMAC、DIgSILENT、SimPowerSystems ➢ 电磁场仿真工具：
ANSOFT、ANSYS、CDEGS ➢ 电力电子仿真工具: PLECS、PSIM ➢ 配电网仿真工具:
ETAP 、EDSA/DesignBase、 PSS/SINCAL、 PSS/ADEPT
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。
PSCAD电力系统仿真软件介绍
PSCAD电力系统仿真软件介绍只要您能想得到，就能模拟得出随着电力系统的发展，对精确的、直观的仿真工具的需求变得越发重要了。
用PSCAD，您能够创建、仿真、并能轻易地模拟您的系统，给电力系统仿真提供了无限可能。
PSCAD包括一个完整的系统模型库，系统模型从简单的无源元件和控制功能，到电机和其他复杂的设备。
PSCAD得益于30多年的不断研究和开发。
我们从全球用户群的想法和反馈中得到启发。
这个哲理使得PSCAD成为当今最受欢迎的电力系统暂态仿真软件。
提供知识、专业技术和解决方案我们的专家在电力系统行业为我们的客户提供一系列全面的技术服务。
我们为全球的电力行业提供专业的知识、技术和解决方案，包括电力系统研究和项目管理服务。
作为加拿大最大公共事业公司之一的子公司Manitoba HVDC Research Centre ，将多年的经验和独特的视角跟技术研究结合到一起，是公认的应用电力系统分析和建模的世界领导者。
Man itoba HVDC Research Centre 所能提供的项目研究以及给世界各地的公司提供过的服务。
电力系统研究作为世界知名的PSCAD仿真软件的开发者，我们有独特的优势和对仿真研究的深刻理解，这是很多其他技术服务提供商所不具备的。
在电力系统规划和业务研究方面，我们对使用各种软件工具有着丰富的经验，比如PSCAD, PSS/E, DSA Power Tools, ETAP , CYME, Risk_A 等等。
我们给公用事业，顾问公司，工业客户，设备制造商和行业领导者等提供过服务，并与研究学术机构, 运营商以及监管机构有着密切的合作。
我们在以下领域为客户提供了一系列的解决方案:.负载流、短路和动态研究.系统规划研究.运筹规划研究（短期规划）.转让限制.系统影响研究（HVDC，风能，太阳能）.基于FACTS的解决方案.次同步谐振（SSR）.电磁暂态研究.绝缘配合研究（雷电、开关SOV，TOV）.断路器TRV.GIS站的快速瞬变.费罗共振，网共振和变压器励磁涌流.电容器组的设计.电动机启动.详细故障与保护系统分析.系统恢复（黑启动）研究.电能质量谐波、闪变.传输线场效应和电晕分析自定义模型的开发HVDC研究我们拥有经验丰富，熟悉多学科的专家团队，并且为世界各地的HVDC电力系统社区提供专门的工程解决方案。
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。
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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
《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。
电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
EMTP/ATP介绍
功能： ➢雷电过电压研究 ➢操作过电压和故障 ➢系统过电压研究 ➢接地等现象的快速暂态分析 ➢设备建模 ➢电机启动过程动态仿真 ➢轴系扭振分析 ➢变压器及并联电抗器/电容器的开断
电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
EMTP/ATP介绍
功能： ➢铁磁共振现象的研究 ➢电力电子设备的研究 ➢断路器电弧、冲击电流 ➢FACTS （Flexible AC Transmission Systems）设备： STATCOM （Static Synchronous Compensator）, SVC（Static Var Compensator 静止型动态无功补偿装置）, UPFC, (统一潮流控制器Unified Power Flow Controller)，TCSC（Thyristor controlled series compensators， 可控串联补偿器 ）模型 ➢谐波分析与网络共振现象 ➢保护设备的实验 电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
PSS/E 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年推出的电力系统仿真计算的综合性软件。20多年来，该 软件追随电力系统技术的发展不断更新、升级，现今已推出 30.1版本。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。
适合少节点系统、教学研究用
电力系统仿真经典详解第二讲常用软件总体介绍
NETOMAC介绍
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８
＜ 电气开关＞ ２ １． ｏ４） （０ ０ Ｎ ．
文章编号 ： ０ ２ ９ ２ １ ） — ０ ８一 ４ １ ４— ８ Ｘ（０ ０ ０ ０ ０ ｏ ０ ４
电力系统仿真工具综述
糜作维 ， 周遥 ， 王林
（ 迁供 电公 司， 宿 江苏
摘
宿迁
２３ ０ ） ２ ８ ０
要： 电力系统仿 真作 为电力 系统规划 、 计、 设 运行 和管理过 程 中重要 的手段 ， 绍 了几 种 目前应 用 比较 广泛的 介
＜ 电气开关＞ ２ １ ． ｏ４） （０ ０ Ｎ ．
９
广泛 ， 除用于暂态计 算 ， 有许 多其它重 要 的特性。 还
Ａ Ｐ程 序 正 式 诞 生 于 １ ８ 年 ， 要 由 Ｄ ｓ Ｗ． ｃｔ Ｔ ９４ 主 ｒ． Ｓｏｔ
电力系统仿真工具， 分析 了各 自的特点和功能， 为研究电力 系统的工作人 员选用适 当的仿真工具提供 了参考， 对
于提 高工作效率有一 定的帮助 。 关键词 ： 电力 系统 ； 仿真 工具 ； 实时仿 真 ； 离线仿 真
中图分类号 ：Ｍ ４ Ｔ ７ 文献标识码 ： Ｂ
Ｓ ｍ ｍ ａ ｙ ｏ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｕ ｒ ｎ Ｐｏ ｒ Ｓ ｓｅ Ａｎａ ｏ ｕ ｏ ｓ ｌ ｇ ｅ Ｔｏ ｌ
ｈ ｎ ｉｇ ｔ ｅ ｅｆ ｉｎ ｙ ｏ ｏｋ ｎ ｎ ｐ ｗ ｒｓ ｓ ｍｓ ａ ｅｎ ｈ ｆ ｃｅ ｃ ｆｗ ｒ ｉ ｇ ｉ ｏ ｅ ｙ ｔ ． ｉ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｏ ｅ ｙｔｍ ；ｎ ｌｇ ｅｔｏ ；ｅ ｌｔ ｎ ｌｇ ｅ ｏｆｌ ｅａ ａｏ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｐ ｗ ｒｓｓｅ ａ ａｏ ｏ ｌｒａ— ｍｅ ａ ａｏ ；ｆ ｉ ｎ ｌｇ ｕ ｉ ｕ －ｎ ｕ
包含 的（Ｓ ） Ｐ Ｂ 工具 箱 、 国 电力科 学 研究 院开发 的 电 中
力 系统分析 综合程序 （ Ｓ Ｓ ） 。 ＰＡ Ｐ 等
２， ＥＭ Ｐ ＡＴ １ ｒ／ Ｐ
Ｅ Ｔ （ ｌ ｔｍ ｇｅｃＴａｓ ｎｓ ｒｇａ 是 加拿 Ｍ Ｐ Ｅｅ ｒ ａ ｔ ｒｎｉ ｔＰｏｒｍ） ｃｏ ｎ ｉ ｅ 大 Ｈ． Ｄ ｍ ｌ Ｗ． ｏ ｍｅ教授 首创 的电磁暂态 分析 软件 ， 具有 分析 功能 多、 元件 模型 全 等优 点 。对 于 电网 的稳 态 和
２ 电力 系统 离 线仿 真 工 具
电力系统离线 仿真是 指在数字计算 机上为 电力系 统 的物理过程建立 数学模 型 ， 用数学方 法求解 ， 以进行
仿真过程研究， 其仿真速度与实际系统的动态过程不 同。电力系统的离线仿真分析 ， 主要有电磁暂态过程 仿真、 机电暂态过程仿真 ， 中长期动态过程仿真及发电
机组 的轴系扭振 等。 当今 比较流行 的 电力系 统 仿真 软 件¨。 有 ： 拿 加
其计算速度快、 结果准确度高、 功能强大， 几乎可以为 任意 复 杂 电力 网 络 进 行 模 拟 ， Ｔ Ｔ ｅＡ ｅ ｔｅ Ａ Ｐ（ ｈ ｈｍａｖ ｉ Ｔａｓ ｎｓ ｒｇａ 是 Ｅ Ｔ ｒｎｉ ｔＰｏｒｍ） Ｍ Ｐ的免 费 独立 版本 ， 目前 ｅ 是 世界上电磁暂态分析程序最广泛使用 的一个版本 ， 它 可 以模拟 复杂 网络 和任 意结 构 的 控制 系统 ， 学模 型 数
暂态都可作仿真分析 ， 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） 之后感兴趣 的变量 随时 间变 化 的规律 ， Ｅ Ｔ 将 Ｍ Ｐ的稳 态分 析 和暂态 分析 相 结合 ， 以作 为 电力系统 谐波分 析 的有力工 具 。 可
Ｅ Ｐ是世 界 范 围 内通用 的 电力 系统 仿 真软 件 ， ＭＴ
１ 引言
电力 系统仿 真是通过建 立适 当的数 学模型来模 拟
大 Ｈ． Ｄ ｍ ｌ 授创 立 的 电力 系统 电磁 暂态 计 算 Ｗ． ｏ ｍｅ教 程序 （ Ｍ Ｐ 、 国西 门子 公 司 开 发 的 Ｎ Ｔ ＭＡ Ｅ Ｔ ）德 Ｅ Ｏ Ｃ软
件 、 国 电力 技 术公 司 （ Ｔ ） 发 的 由西 门子公 司 收 美 ＰＩ开 购 了的 Ｐ Ｓ Ｅ、 ｔｗ ｒｓ 司 开发 的 Ｍ Ｔ Ａ 中所 Ｓ ／ Ｍａ ｏｋ 公 ｈ ＡＬＢ
实际系统 的一种 研究 方 法 。为 了保 证 电力 系统 安 全 、
优质、 经济的运行 ， 在规划、 分析和研究电力系统时必 须确切完 整地考察实 际 电力 系统 的特性 。由于 电力 系 统仿真不受原 有系统 规模 和 结构 复杂 性 的 限制 ， 已 现 成为分析 、 研究 电力 系统 必不 可 少 的工具 。为 了对 电 力系统仿真工具有 一个 系 统 的 了解 ， 面 以 电力 系 统 下 应用 比 较广泛的几个仿真工具为例， 介绍其历史、 主要 功能 以及各 自特点 。