电力系统仿真技术
0904072电力系统仿真技术教学大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《电力系统仿真技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号：0904072课程中文名称：电力系统仿真技术课程英文名称：Power system simulation课程性质：专业选修课程考核方式：考查开课专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、探测制导与控制技术、生物医学工程开课学期：7总学时：32 （其中理论32学时，实验0学时）总学分：2二、课程目的本课程是的一门专业选修课，是理论与应用相结合，重在应用的课程。
通过本课程的学习，使学生掌握PSASP、MATLAB、BPA等在电力系统中的应用，熟悉计算机仿真及相关的基本操作，熟悉主要模块的使用，掌握建立电力系统仿真的数学模型的方法，学会使用仿真软件进行电力系统问题的简单分析与设计。
三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求）通过本课程的学习，要求学生掌握电力系统机一网相互作用动态数字仿真，包括任意机端短路、输电线短路重合等各种故障、非正常运行方式下的数学模型和计算方法以及电力系统暂态稳定计算问题。
初步掌握PSASP、MATLAB、BPA软件的主要模块的使用方法。
四、教学内容与学时分配第一章绪论（1学时）了解系统数字仿真科学的研究内容、特点、发展及其特点，数字仿真的主要步骤及其它在电力系统中的应用等。
第二章电力系统各种仿真计算基本原理（3学时）掌握潮流数值计算、故障数值计算、暂态稳定数值计算的基本原理和方法第三章电力系统仿真软件PSASP的介绍（6学时）了解PSASP构件组成、掌握基础数据库的概念；熟练掌握文本方式下的数据建立和编辑，电力系统单线图的绘制及编辑环境；案例分析第四章基于PSASP的电力网络各种仿真计算（6学时）熟练掌握PSASP进行潮流计算步骤及波形分析方法；熟练掌握短路计算步骤及波形分析方法；熟练掌握暂态稳定计算步骤及波形分析方法；案例分析第五章MATLAB/SIMULINK仿真软件介绍（6学时）了解MATLAB/simulink 模块基本功能，掌握power system block 的基本功能，熟练掌握各种电力元件模型及参数设置方法，电力系统模型的搭建方法，案例分析第六章基于MATLAB的电力网络各种仿真计算（6学时）重点掌握MATLAB进行电力系统潮流仿真、电力系统暂态稳定仿真、电力系统短路故障仿真的方法与案例。
电力系统运行仿真技术的使用注意事项
电力系统运行仿真技术的使用注意事项电力系统运行仿真技术是用于模拟和分析电力系统运行情况的重要工具。
它可以帮助电力系统运行人员预测和解决潜在的问题，优化电力系统运行方案，提高系统的可靠性和稳定性。
然而，在使用电力系统运行仿真技术时，我们需要注意一些重要事项。
首先，了解电力系统的基本原理和参数是使用电力系统运行仿真技术的基础。
只有深入理解电力系统的工作方式和关键参数，才能准确地进行仿真模拟。
这包括了解电力系统的结构和拓扑，了解发电机和负荷的特性以及各种电力设备的工作原理。
只有具备这些基础知识，才能准确地分析和解决仿真过程中的问题。
其次，选择合适的仿真软件和模型也是非常重要的。
市场上存在许多不同类型的电力系统仿真软件，每个软件都有其特定的优势和适用范围。
在选择仿真软件时，需要根据需求和实际情况进行评估和比较，选择最合适的软件。
同时，选择合适的电力系统模型也是至关重要的。
电力系统的复杂性需要在仿真模型中进行适当的简化，以提高仿真的效率和准确性。
因此，需要选取合适的模型，并进行验证和校验，确保模型的可靠性和准确性。
第三，数据的准确性和完整性对仿真结果的影响极大。
在进行仿真之前，需要收集和整理各项数据，包括发电机和负荷的参数、设备的运行状态、输电线路和变电站的拓扑等。
数据的准确性和完整性对于仿真结果的影响极大，可能导致仿真结果的错误和误导。
因此，需要仔细核对每个数据的来源和准确性，并尽量完善数据的收集和整理工作。
另外，仿真的时间范围和精度也需要考虑。
在进行仿真时，需要确定仿真的时间范围和时间步长。
时间范围应包括足够长的时间段，以保证仿真结果的可靠性和准确性。
同时，时间步长也需要根据仿真对象和需求进行合理选择。
较小的时间步长可以提高仿真结果的精度，但同时也会增加计算量和仿真时间。
因此，需要在时间范围和精度之间进行权衡，并根据具体情况选择合适的设置。
此外，需要进行仿真的准备工作并进行充分的验证和测试。
在进行正式的仿真之前，需要对仿真模型和数据进行验证和测试，确保其准确和可靠。
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。
智能电网中的电力系统仿真技术综述
智能电网中的电力系统仿真技术综述智能电网是一种基于信息技术和数学模型的先进电力系统，它融合了传统电力系统与现代通信网络和控制技术，提高了电网的可靠性、可持续性和经济性。
电力系统仿真技术在智能电网的设计、规划和运行中发挥着重要的作用。
本文将对智能电网中的电力系统仿真技术进行综述，包括仿真的概念、方法、应用和未来的发展方向。
1. 电力系统仿真的概念电力系统仿真是利用计算机对电力系统进行数学建模和仿真，以分析电力系统的性能、评估系统的稳定性和可靠性，并优化系统的运行。
电力系统的仿真可以分为静态仿真和动态仿真两种类型。
静态仿真主要用于电力系统的稳态分析，而动态仿真则用于考虑系统的时序性质和非线性特征。
2. 电力系统仿真的方法电力系统仿真的方法包括潮流计算、短路计算、稳定性分析和可靠性评估等。
潮流计算是电力系统仿真中最基本的方法之一，用于求解系统的电压幅值和相位角等参数。
短路计算则用于分析系统的短路电流和短路电压等参数，以评估系统的安全性。
稳定性分析可以分为动态稳定性分析和静态稳定性分析两种类型，用于评估系统的动态响应和稳态特性。
可靠性评估则用于分析电力系统的可靠性指标，如失电率和平均停电时间等。
3. 电力系统仿真的应用电力系统仿真在智能电网中的应用十分广泛。
首先，仿真技术可以用于电力系统的规划和设计。
通过仿真分析，可以评估电力系统的稳定性和可靠性，并优化系统的结构和配置。
其次，仿真技术可以用于电力系统的运行和控制。
通过仿真模拟，可以预测系统的运行情况，进行故障分析和故障恢复，并实现对系统的远程监控和自动调整。
此外，仿真技术还可以用于新能源的集成和并网。
通过仿真模拟，可以评估新能源的发电能力和电网的接入能力，优化电力系统的运行策略。
4. 电力系统仿真技术的未来发展方向随着智能电网的不断发展，电力系统仿真技术也面临着新的挑战和机遇。
未来的发展方向主要包括以下几个方面。
首先，随着智能电表和智能电器的广泛应用，仿真技术需要与智能设备进行融合，提高系统的仿真精度和实时性。
电力行业的电力系统仿真与优化
电力行业的电力系统仿真与优化在电力行业中，电力系统的仿真和优化技术在电力系统规划、运行和调度等方面具有重要作用。
电力系统仿真是通过计算机模拟电力系统的各种运行状态，以评估和验证系统的性能和稳定性。
而电力系统优化则是通过数学建模和优化算法，寻找最佳的系统操作策略，以实现能源利用的最大化和系统运行的最优化。
一、电力系统仿真技术电力系统仿真技术是通过建立电力系统的数学模型，利用计算机进行仿真计算和分析的技术手段。
其主要目的是对电力系统的各种运行状态进行模拟，并进行电网稳定性、电压稳定性、暂态响应和电磁暂态等方面的分析和评估。
通过仿真技术，可以全面了解电力系统的性能，为系统规划、设计和运营提供科学依据。
电力系统仿真技术中的主要方法包括潮流计算、暂态稳定计算、电磁暂态仿真和电力系统经济仿真等。
潮流计算是电力系统仿真中的基础环节，通过求解系统节点的电压幅值和相角，得到电力系统各个节点的电流和功率变化情况。
暂态稳定计算主要用于评估系统在发生故障等突发事件后的稳定性，包括发电机的转子转速、电压偏差等参数的变化情况。
电磁暂态仿真主要用于分析和评估系统在电磁暂态过程中的电流、电压和电场等参数的变化情况。
电力系统经济仿真则是通过建立电力系统的运行模型，考虑各种经济因素，寻求最佳的系统操作策略和调度方案。
二、电力系统优化技术电力系统优化技术是通过数学建模和优化算法，对电力系统的运行状态进行优化分析，以达到提高能源利用效率、降低运行成本和优化系统性能的目的。
电力系统优化主要针对电力系统的经济性、可靠性和稳定性等方面进行优化，包括发电计划优化、电力市场运营优化和电力系统调度优化等。
发电计划优化是指通过建立发电计划模型，考虑各种因素如电源产能、运行费用、环境约束等，在满足供电需求的前提下，寻找最佳的发电策略和调度方案，以实现电力系统的经济运行。
电力市场运营优化则是通过建立电力市场模型，考虑供需关系、能源价格、市场规则等因素，寻找最佳的市场运营策略，以提高市场效益和资源配置效率。
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。
电力系统仿真技术研究
电力系统仿真技术研究随着国民经济的发展，电力系统扮演着越来越重要的角色。
电力系统中的变压器、开关、线路等元件的状态及其运行参数就成为保证电力系统正常运行的重要因素。
为了有效地提高电力系统的运行效率和可靠性，电力系统仿真技术得到了广泛的应用。
电力系统仿真技术是指利用计算机模拟电力系统的运行过程，旨在预测和评估电力系统的运行性能、电力系统的正常和异常运行情况下的电压、电流、功率等参数的变化。
早期电力系统仿真仅限于概念化的方法，它们不仅耗时、耗力，而且精度很低。
它们不能解决非常复杂的电力系统问题。
而目前仿真技术已经得到很大的发展，已经超越了单纯的概念理解。
现在电力系统仿真技术主要分为四种类型: 电路仿真、状态仿真、大规模仿真和混合仿真。
在此，本文将着重介绍其中的电路仿真和大规模仿真。
一、电路仿真电路仿真是指对某一个电力系统元件的电气行为进行仿真，以分析对电力系统及气候条件的响应。
电路仿真模拟元件的行为，以更好地了解二者之间的相互影响。
在仿真的过程中，各元件的电气行为须根据实际电气参数及联接方式进行模拟。
电路仿真的基础是元件的模型及参数，其中元件的模型分类很多，本文仅列举几种实用的模型。
(一) 传输线模型传输线的仿真是电路仿真中最复杂的部分之一。
在传输线仿真过程中，需要建立电缆的等效电路和导体损耗等。
计算程序分五个步骤:类比元件模型的建立;计算原始系数;计算传输线分布参数;计算传输线中的瞬时电磁场;利用模型解决电路行为。
这些步骤中，前两个步骤是设计传输线仿真必要的条件，将电缆等效电路转换成等效行波电路。
后三个步骤是利用计算机分析传输线的复杂变化过程。
由于计算方法和电路的特性不同，因此传输线仿真通常是个性化的，每个仿真程序需要一个独特的解决方案。
(二) 变压器模型变压器模型是电路仿真中较为常见的模型之一。
变压器作为电力系统中的重要元件，在某些仿真应用中变得尤为重要。
变压器运行特性是决定电力系统中的电压、电流、功率和整体电气负载的关键因素。
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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
电力仿真的时间尺度
Electromagnetic transient modeling and simulation
Operator actions LFC
10-
10-
7 Timescale 5(seconds)
10-
10-
101
3
1 cycle 1 1 sec
1 min
103 1 hr
105 1 day
二.动态模拟仿真技术
电力系统动态模拟仿真技术采用物 理仿真，其原理是用比原型系统在规 格上缩减一定比例的方法建立物理模 型系统，通过在物理模型上做试验代 替在实际系统中的试验。
Prime mover control
Protection
Generator control
HVDC, FACTS, etc.
Frequency variations
Daily load variation
Tie-line regulation
Long term dynamics Long-duration variations
ADPSS实时规模和 复杂程度的增加，采取物理模拟的方 法对实际系统进行仿真受到限制。全 数字仿真系统内所有元件都采用数字 仿真模型。由于其具有不受原有系统 规模和结构复杂性的限制、保证被研 究和试验系统的安全性、具有良好的 经济性和便利性、可用于对设计未来 系统性能的预测等优点，现已成为分 析、研究电力系统必不可少的工具。
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。
ETAP 、EDSA/DesignBase、 PSS/SINCAL、
PSS/ADEPT 实时物理仿真工具:
ADPSS、ARENE、DDRTS 、 HYPERSIM、RTDS、RT-LAB、dSPACE 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
Transient stability Short-duration variations
Subsynchronous resonance
Oscillatory transients
Switching
Voltage fluctuations
Impulsive transients
Lightning
Imbalance, harmonics, inter-harmonics, notching, noise
电力系统数模混合仿真是仿真的时 间刻度与真实物理时间进度严格同步 的实时物理仿真。这样可以把仿真与 现实物理系统对接起来，把纯软件仿 真嵌入到真实世界中，成为在实时仿 真器中运行的“虚拟电网”。
混合仿真的优点在于综合了数字仿
电力系统实时仿真器主要有：ADPSS、ARENE、DDRTS、 HYPERSIM、RTDS、RT-LAB、dSPACE。
电磁暂态仿真工具： EMTP/ATP、PSCAD/EMTDC 、EmtpE
混合仿真工具： 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:
主要分类
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、电 磁暂态过程和中长期动态过程仿真 。
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。
机电暂态仿真工具： PSS/E 、 PSASP 、BPA 、Simpow、Eurostag、PowerWorld Simulator、POWERTECH DSA、CYME、NEPLAN、ETMSP
电力系统仿真技术
内容
➢ 电力系统仿真概述 ➢ 动态模拟仿真技术 ➢ 数模混合仿真技术 ➢ 全数字仿真技术 ➢ 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
一. 电力系统仿真概述
二.
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
20世纪60年代以前，电力系统仿真 主要采用这种全物理的动态模拟装置。
其优点是可以较真实的反映被研究 系统的全动态过程，现象直观明了， 物理意义明确；
动模实验室
三.数模混合仿真技术
计算机和数值计算技术的飞速发展， 使得电力系统数字仿真技术得到了迅 速地发展。电力系统数字仿真包括全 数字仿真和电力系统数模混合仿真。
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。