电力系统仿真分析技术的发展趋势.doc
电力系统仿真模拟
电力系统仿真模拟——应用与未来电力系统作为现代工业化社会不可或缺的能源供应系统，在改变生活方式、推动社会进步的同时也面临着严重的能源压力，如何更好地控制能源的消耗、提高电能利用率是当代电力行业必须解决的重要问题。
因此，技术的应用显得尤为必要，这不仅是因为仿真模拟技术可以帮助电力工程师们更好地了解电力系统的运行情况和特征，而且可以通过不断调整电力系统的运行参数，指导对其进行改进。
仿真模拟技术在电力系统领域应用的原理较为简单，主要是通过对电力系统内各设备进行可视化建模，并按照实际情况与实验数据对应进行仿真和模拟，模拟结果可为电力系统人员提供定量分析和合理化建议。
通过这种方式，可为电力行业推进技术发展，优化系统的效率和性能，提高派生的服务，为电力行业的健康发展提供源源不断的动力。
与手工计算模型相比，仿真模拟技术更加精准、高效、可靠和智能化。
现代电力行业采用了仿真模拟技术，更能更精确地解析与分析电力系统建设、运营和维护的一系列复杂问题，从而提高电网安全运行的能力，保障电力市场稳定供需。
电力系统仿真技术的应用，从入门学习到工程模型的复杂验证，都离不开各类仿真技术的支持。
仿真模拟技术的广泛应用带来了更快、更好、更廉价的技术支持，优化了电力线路数据库。
仿真技术已经成为现代工程设计不可或缺的一部分，如在电气产品开发过程中，仿真技术可用于多场强度分析、短路电流计算、电磁兼容性和热效应分析等。
同时，仿真模拟技术还可通过网络连接世界各地用户进行交互，远程协作，扩大了电力系统模型的适用范围和普及度。
虽然已经得到广泛应用，但仍存在一些问题。
首先是模型与实际的差异问题，由于模型的不完善，很多仿真结果与真实情况相距甚远。
其次，仿真的时间与资源消耗问题，模型的复杂度以及所需的计算设备限制了大规模数据模拟分析的速度和开销。
第三是对人员的要求问题，需要较专业的岗位人员掌握科学的电力系统模型设计和数据分析技术，人才培养与提升需要长期的书面和实践学习。
电力系统建模与仿真技术研究
电力系统建模与仿真技术研究一、引言电力系统是现代社会中不可或缺的一部分，它为人们的生活、生产提供了必要的能源支撑。
在电力系统的设计和运行管理中，建模和仿真技术一直是电力系统领域中非常重要的技术手段。
电力系统的建模和仿真技术可以帮助电力工程师更好地理解和掌握电力系统的特性，并针对实际问题进行分析和优化。
本文将介绍电力系统建模与仿真技术的研究现状和未来发展方向。
本文将按如下方式进行组织：二、电力系统建模技术电力系统建模是指将电力系统的各个部分分解为可仿真的子系统并进行各子系统间关系的描述和组合。
在电力系统建模中，应考虑电力系统的稳定性、可靠性、安全性等方面的因素。
1. 基于物理建模的技术基于物理建模的技术是电力系统建模的主要方法。
该方法需要将电力系统的各个部分分解为具有物理意义的子系统组件，并使用物理方程描述各个子系统间的相互作用关系。
基于物理建模的技术可以精确地描述电力系统的工作原理和特性。
2. 基于数据驱动建模的技术基于数据驱动建模的技术是利用大量历史数据和现场监测数据，通过数据挖掘和模式识别等技术，对电力系统进行建模。
该方法能够很好地适应不同电力系统的变化和不确定性，较为灵活。
三、电力系统仿真技术电力系统仿真是指通过模拟电力系统运行实际场景，预测电网运行情况和变化规律，探究电力系统存在问题并提出优化方案。
1. 时域仿真时域仿真是一种基于时间的仿真方法，可以模拟电力系统的瞬态过程。
该方法可以精确地模拟电力系统各个部件的动态响应过程，包括瞬态稳定、短路、过流、过电压等情况。
2. 频域仿真频域仿真是一种基于频率响应的仿真方法，可以模拟电力系统的稳定过程。
该方法可以精确地模拟电力系统的功率流和电压波动等情况，可用于分析电力系统的稳态电路、短路容限等情况。
四、电力系统建模与仿真软件电力系统建模和仿真软件是电力系统应用中不可或缺的工具。
目前，国内外市场上具有代表性的电力系统建模与仿真软件主要有PSSE、PSCAD、EMTP、MATLAB等。
电力系统电磁暂态仿真与分析技术研究
电力系统电磁暂态仿真与分析技术研究电力系统是现代社会运转的重要基础设施之一，而电磁暂态是电力系统中不可忽视的重要问题之一。
电磁暂态是指电力系统中由于突发故障、开关操作或其他原因所引起的瞬时电流和电压的变化，这会对电力设备和电力系统产生巨大的挑战。
电力系统电磁暂态仿真与分析技术的研究旨在探索如何有效地分析和解决电磁暂态问题，提升电力系统的稳定性、可靠性和安全性。
本文将深入探讨电力系统电磁暂态仿真与分析技术的研究现状和未来发展方向。
首先，电力系统电磁暂态仿真技术是研究电力系统电磁暂态问题的重要手段之一。
仿真技术可以对电磁暂态进行数字模拟，以便帮助研究人员更好地理解和分析电磁暂态问题。
电力系统电磁暂态仿真技术主要包括建立电力系统模型、选择合适的仿真方法和算法以及验证仿真结果的准确性等方面。
近年来，随着计算机硬件和软件的不断发展，电力系统电磁暂态仿真技术得到了快速的发展，为电力系统的运行和维护提供了重要的参考依据。
其次，电力系统电磁暂态分析技术是电磁暂态仿真技术的重要应用领域之一。
电磁暂态分析技术主要通过分析电磁暂态过程中的电流和电压波形，评估电力设备和电力系统的性能和可靠性。
电力系统电磁暂态分析技术一般包括建立正确的电力系统模型、选择合适的分析方法和工具、进行仿真计算和结果分析等步骤。
通过电磁暂态分析，研究人员可以了解电力系统中暂态过程中出现的过电压、过电流等问题，预测电力设备的损坏情况并提出相应的改进措施。
另外，电力系统电磁暂态仿真与分析技术在电力系统规划和设计中也起着重要的作用。
电力系统的规划和设计是保障电力系统安全运行的重要环节，而电磁暂态问题也必须在规划和设计阶段加以考虑。
电力系统规划和设计中常用的仿真和分析软件包括POWERFACTORY、PSCAD/EMTDC等，它们能够模拟电力系统中各种电磁暂态问题，并且能够输出仿真结果以供评估和决策。
除了以上提到的仿真和分析技术，近年来，电力系统电磁暂态仿真与分析技术还涌现出一些新的研究方向和技术。
新型电力系统仿真应用软件设计理念与发展路径
新型电力系统仿真应用软件设计理念与发展路径摘要：总结了新型电力系统新能源发电高渗透、电力电子设备高渗透的特性给电力系统仿真带来的挑战，提出了电力系统仿真应用软件的设计理念，即模型完备、建模准确、计算高效、场景全面、接口开放、服务灵活这6个方面；基于仿真是认识和改造新型电力系统的工具而非目的，以及仿真应适应新型电力系统背景下电力企业数字化转型需求的认知，指出了国产电力系统仿真应用软件的功能定位要从单纯的仿真工具向电力系统仿真应用软件开发平台和运行环境过渡，并提出了一条助力用户业务自动化、平台使用便捷化、应用开发生态化的发展路径。
最后，通过介绍所研发的面向新型电力系统的仿真应用软件开发平台和运行环境——CloudPSS，展示了上述设计理念与发展路径对软件研发和推广的指导作用。
关键词：新型电力系统；电力系统建模；电力系统仿真引言随着电力系统规模的不断发展扩大，人们主要通过仿真实验来获得对系统特性机理真实、完整而深刻的认知。
尤其近十几年以来，随着交直流输电多区域互联、各类电力电子设备的广泛接入，电力系统呈现出多装备动态交互耦合、机-电效应解耦、非惯性响应、随机概率等诸多复杂特性，给电力系统仿真技术提出了更高的要求。
1仿真技术现状和改进方案电力系统时域仿真包括机电暂态仿真、机电-电磁暂态混合仿真和全电磁暂态仿真。
由于电磁暂态仿真能够更详细地刻画基波及更宽范围频率的物理过程，可以更好地适应“双高”特征新型电力系统的分析计算需求，因此逐渐成为电力系统仿真的主要手段。
根据仿真进程与物理过程之间同步与否，可以分为实时仿真和非实时仿真两大模式。
实时仿真主要应用于硬件在环场景；非实时仿真可分为离线仿真（算例与实际运行数据没有交互，例如电网方式计算等）和在线仿真（算例与实际运行数据有交互，例如在线安全校核等）。
实时仿真要求每个步长的计算、通信、延迟时间相加后小于现实时间，并在每个步长结束时进行硬件时钟同步，相比于非实时仿真，在计算效率方面更为严苛，需要额外优化。
电力系统稳定性分析与仿真
电力系统稳定性分析与仿真电力系统作为现代社会中不可或缺的基础设施，其稳定性是保障能源的可靠供应和经济运营的重要指标。
在电力系统运行过程中，不可避免地会面临各种挑战，如负荷波动、电网故障等。
为了确保电力系统的安全可靠运行，需要对其稳定性进行分析和仿真研究。
一、电力系统稳定性分析1.稳定性定义电力系统稳定性是指电力系统在发生扰动时，能够快速地恢复到原有状态，并保持一段时间的稳定运行状态。
2.稳定性分类a) 静态稳定性：指电力系统在静态负荷情况下，能够保持电压、频率等变量的稳定性。
b) 动态稳定性：指电力系统在扰动作用下，能够快速地恢复到原有状态，并保持一段时间的稳定运行状态。
3.稳定性评估指标a) 暂态稳定指标：指电力系统在电力故障扰动作用下，可恢复到原有状态的能力，如暂态稳定裕度。
b) 频率稳定指标：指电力系统在负荷波动等情况下，能否保持恒定的电力品质，如频率稳定裕度。
c) 持续稳定指标：指电力系统在经过一定时间后，能否继续保持稳定运行状态，如持续稳定裕度。
二、电力系统稳定性仿真电力系统稳定性仿真是指利用计算机软件模拟电力系统运行过程，对电力系统的稳定性进行分析和评估的一种方法。
常用的电力系统仿真工具有PSSE、MATLAB/Simulink等。
1.仿真模型电力系统的仿真模型需要包括电力设备、电力网络和电力负荷等要素。
通常使用等效电路模型或者状态空间模型进行建模，以保证仿真结果的准确性。
2.仿真技术a) 简化模型：为了提高仿真速度，可以对电力系统模型进行精简。
但需要注意不能过度简化，否则将影响仿真结果的准确性。
b) 增加扰动：为了考虑电力系统运行中可能遇到的各种扰动情况，可以增加扰动条件进行仿真。
c) 仿真结果分析：仿真后得到的结果需要进行分析和综合评估。
可以通过对仿真结果的可视化呈现、曲线对比等方法进行分析。
3.仿真应用a) 电力系统规划方案的评估和优化。
b) 电力系统运行中的故障诊断和处理。
c) 电力系统监测和诊断的兴隆，如智能电网等。
电力系统应用的仿真技术分析
羹
电力系统应用 的仿真 技术分析
刘 晓 松
（ 义乌市供 电局 ， 浙江 义 鸟 ３２ ０ ） ２０ ０ 摘 要： 针对仿真技术在 电力系统应用 的复杂多样难 于分析的情况 ， 究了电力系统仿 真技术 的分类 ， 研 探讨 了模拟仿 真、 混合仿 真、 全数字
找 理论 依据 或为 实现作 准 备工 作 。 真技 术有 很 多种 ， 仿 适用 于 电力 系 统的仿 真技 术 主要有 ３大 类—— 动 态 模拟 仿 真 、混合 式仿 真 以 及 全数字 仿真 。
它 可 以描述 系统 的内部 特性 ， 可 以描述 试验 所 必需 的环 境 条件 。 也
一
定方 式级 联 ， 并调 整有 关 的系数 完 成最 终 的仿真 功 能 ； 代 的 数 现
物 理 仿真 系统 是 电力 系统 动态 模拟 仿 真 技术 ，采 用动 态 模拟
２ ０ 采用 这 种全 物理 的动 态模 拟 装置 的模 字 计算 机运 算速 度 非常 高 ， 用 的数 字计 算机 的速 度更 高 ， 专 已能满 装置 。 ０世 纪 ６ 年 代 以前 ， 拟仿 真系 统 占据 了 电力 系统 仿真 的研 究领 域 。其 原理 是用 比例 尺 足 大部分 系统 的实时仿真 的要 求 ， 同时数 字机 人机 交互性 也 已达 到
尤其是近年来随着数字计电力系统实时数字仿真系统是基于当代数字计算机技术开发算机和并行技术的发展而出现的基于高性能pc机群的全数字仿的体系机构和大型电力系统电磁暂态仿真软件系统可以进行电真系统使得其价格低廉升级扩展方便的优势更为突出电力系力系统电磁暂态的全过程实时模拟不仅是研究电力系统规划设统全数字实时仿真得到了越来越广泛的应用
了高性 能仿 真 的要求 ，因此数 字计 算机 已成为 现代 仿 真 的主 要 工 缩 小 的方 法对 系统 原 形进 行萎 缩 的方法 建 立物 理模 型 系统 ，通 过 具；混合计 算机把模 拟计 算机 和数 字计算 机 统筹 安排在 一起 工作 ，
浅谈仿真现状和发展
浅谈系统仿真的现状和发展一、系统仿真技术发展的现状工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部份，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯通产品的设计、创造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。
因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。
其主要特征表现为：1、控制器和被控对象的联合仿真： MATLAB＋AMESIM，可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。
2、被控对象的多学科、跨专业的联合仿真： AMESIM＋机构动力学＋CFD＋THERMAL＋电磁分析3、实时仿真技术实时仿真技术是由仿真软件与仿真机等半实物仿真系统联合实现的，通过物理系统的实时模型来测试成型或者硬件控制器。
4、集成进设计平台现代研发创造单位，特别是设计研发和创造一体化的大型单位，引进PDM/PLM 系统已经成为信息化建设的潮流。
在复杂的数据管理流程中，系统仿真作为 CAE 工作的一部份，被要求嵌入流程，与上下游工具配合。
5、超越仿真技术本身工程师不必是精通数值算法和仿真技术的专家，而只需要关注自己的专业对象，其他大量的模型建立、算法选择和数据先后处理等工作都交给软件自动完成。
这一技术特点极大地提高了仿真的效率，降低了系统仿真技术的应用门坎，避免了因为不了解算法造成的仿真失败。
6、构建虚拟产品在通过建立虚拟产品进行开辟和优化过程中，关注以各种特征值为代表的系统性能，实现多方案的快速比较。
二、系统仿真技术的发展趋势1、屏弃单专业的仿真单一专业仿真将退出系统设计的领域，专注于单一专业技术的深入发展。
作为总体优化的系统级设计分析工具，必要条件之一是跨专业多学科协同仿真。
2、尾随计算技术的发展随着计算技术在软硬件方面的发展，大型工程软件系统开始有减少模型的简化、减少模型解藕的趋势，力争从模型和算法上保证仿真的准确性。
更强更优化的算法，配合专业的库，将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性。
电力系统数字仿真技术的现状与发展
电力系统数字仿真技术的现状与发展引言随着电力系统的不断发展，各种数字化技术也被广泛应用到电力系统的各个领域中。
其中数字仿真技术就是电力系统数字化建设的重要组成部分。
数字仿真技术可以帮助电力企业更好地了解电力系统的工作流程，预测和解决潜在的技术风险，并且通过数据分析和处理为电力企业提供决策支持。
本文将详细介绍电力系统数字仿真技术的现状与发展。
电力系统数字仿真技术的现状数字仿真技术使用计算机技术来模拟电力系统的运行过程。
数字仿真技术的应用范围很广。
它可以模拟电力市场竞争情况、电力系统的规划和设计、电力系统的运行和控制、电力系统的状态分析以及故障分析等。
目前数字仿真技术在电力系统规划和设计方面的应用比较多。
数字仿真技术可以对电力系统进行逐步模拟和优化，包括调度问题、输电线路的选址和技术参数等。
而在电力系统故障分析和状态分析方面，数字仿真技术的工作往往要借助更加细致的模型和更多的实验数据来支持。
数字仿真技术在电力系统中的应用可以帮助电力企业实现更好的运行和管理，提高电力系统的效率和可靠性。
数字仿真技术不但可以为电力系统的运营管理提供科学决策，也可以为电力系统优化提供技术支持。
此外，数字仿真技术还可以用来进行电力系统的技术培训。
利用数字仿真技术进行模拟培训，不仅可以增强电力工程师的实践能力，也可以提高他们的工作效率。
电力系统数字仿真技术的发展趋势数字仿真技术作为一种新型的电力系统管理技术，已经具有了广阔的前景。
未来，数字仿真技术在电力系统中的应用越来越深入，在以下几个方面发展前景十分广阔。
1. 数字仿真技术在电力系统中的更加广泛的应用随着电力系统的不断建设和功能的不断完善，数字仿真技术在电力系统中的应用范围也在不断扩大。
今后，数字仿真技术将广泛应用于电力系统规划、电力设备运行和控制、电力市场竞争以及电力系统实时操作管理等方面，其中运行控制系统和电力市场竞争方面的应用将得到更加广泛的推广和普及。
2. 数字仿真技术在电力系统中的模型更新和优化电力系统是一个非常复杂的系统，其建模过程需要大量的数据与计算资源。
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电力系统仿真分析技术的发展趋势0 引言随着化石能源逐渐枯竭,发展利用清洁能源和可再生能源成为世界各国的必然选择,也是新能源变革的主要内容。
中国新能源变革的目标可以归纳为：以可再生能源逐步替代化石能源,提高化石能源的清洁高效利用水平,实现可再生能源(水能、风能、太阳能、地热能、生物质能)和核能利用在一次能源消耗占较大份额。
在新能源变革形势下,电网的使命也将发生变化,智能电网是适应新能源变革和承担电网新使命的新一代电网。
中国自 21 世纪初就提出了建设特高压电网的设想,并逐步加以实施,近两年根据国际电力系统发展的最新动向,又进一步提出了建设智能电网的宏伟蓝图。
中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,具有信息化、自动化、互动化特征,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的现代电网。
与此同时,随着电网规模的不断扩大,新能源、新设备的不断加入,当今电力系统已经日益变得复杂,这使得运行人员更加难于对其进行监视、分析和控制。
近些年,国内外不断发生大规模的停电事故,这些事故都造成了很大的经济损失和社会影响,不断地为人们敲响警钟,也给电网的安全稳定运行提出了更高的要求。
在上述的大停电事故中,电力系统从第一次元件故障,到整个系统崩溃,一般会有一个较长的过程,如果这期间运行人员能够进行正确的处理,大停电是可以避免的。
换言之,电网缺乏有效的在线监测和预警系统,不能及时掌握实时电网稳定情况并采取有效的控制措施是导致大停电事故发生的重要原因。
电力系统仿真分析是电力系统规划设计和调度运行的基础,涵盖的范围非常广泛,包括从稳态分析、动态分析到暂态分析的各个方面。
根据实时电力系统动态过程响应时间与系统仿真时间的关系,可分为非实时仿真和实时仿真；根据仿真的数据来源,又可分为离线仿真、在线仿真。
其中在线仿真是实现在线预警和决策支持的必要手段。
电力系统仿真分析涵盖电力系统、数学、计算机、通信等多学科技术领域,面对智能电网建设提出的要求,需要不断地引入先进的计算机和通信技术以及数学方法等,推动仿真分析技术在仿真的准确性、快速性、灵活性等方面的发展。
具体体现在以下几个方面：1）可实现更大规模电网的仿真计算,同时仿真数据的粗细程度可根据需要自动调整。
2）仿真计算应具有更快的速度及更高的准确性。
3）仿真计算应具备更多的效用,并与环境、经济等相关领域相结合。
4）仿真建模应具备更大的灵活性,以适应智能电网中层出不穷的新元件、新设备建模的需要。
5）需加强对电力系统智能建模方法的应用以及仿真结果的智能化分析。
6）电网自愈对实时决策控制的要求。
要求能实时跟踪评价电力系统行为,一旦发生故障,立即进行快速仿真并提供决策控制支持,防止大面积停电,并快速从紧急状态恢复到正常状态。
7）仿真试验应具备更大的灵活性。
未来的仿真试验将可实现对多个异地试验设备的同步测试。
8）仿真计算应适应新的计算模式,如云计算、协同计算等。
9）可实现智能人机交互仿真,显著提高用户操作的便捷性和仿真系统的使用效率。
10）数据融合技术在仿真分析中应用,提高对仿真分析中对多源海量数据的整合能力。
本文将依据计算机、网络、通信等技术当前和未来可能的发展,探讨和预测新的先进计算技术(如云计算等)及其在电力系统仿真分析中的应用。
1 发展现状1.1 电力系统仿真分析技术概述如图 1 所示,电力系统仿真分析技术可分为电力系统建模、电力系统数字仿真分析方法、电力系统在线仿真分析和电力系统实时仿真等4项技术,其中电力系统建模技术包括建模方法和模型研究技术,电力系统数字仿真分析方法主要指针对各类仿真应用的基础方法,后2种技术则分别针对在线应用和实时应用。
其中先进计算技术包括计算机及网络、与电力系统仿真分析相关的计算数学和计算模式这3项技术。
下文分别描述上述各项技术的发展现状。
图1 电力系统仿真分析和先进计算技术分类2）相关计算数学。
与电网仿真分析相关的计算数学领域既有传统的数值计算方法,也包括新兴的人工智能、模糊数学和概率类等方法。
1.2 电力系统建模技术1）建模方法。
目前,电力系统建模方法研究以机理分析法为主,结合统计学、运筹学及人工智能等理论,又发展了数据分析法、层次分析法、智能建模法等方法。
作为机理分析法的重要补充,模型实测是指导建模、进行模型校验及修正的主要手段。
目前,模型实测主要在发电机及其调节系统建模、负荷建模、新能源发电建模等方面有所应用。
数据分析法主要用于建立电力系统可靠性分析模型及功率预测模型、电力市场分析模型等。
层次分析法主要用于负荷预测建模等。
近年来,随着人工智能技术的发展,智能建模方法如专家系统法、神经网络系统法、模糊辨识法以及基于遗传算法的非线性系统辨识法等,在同步机建模、负荷建模、电网规划建模中得到应用。
电力系统模型参数的获取,主要采用取典型值和实际测量 2 种方法。
2）模型研究。
①传统发输配用电系统模型传统发电系统模型包括同步机、励磁系统、调速系统、电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)等模型,均较为成熟,全国范围内绝大部分机组励磁系统和 PSS 模型已采用实测参数,调速系统模型实测工作正在开展。
交流输电系统模型以等效电路为基础,根据仿真要求的不同进行相应处理。
直流输电系统模型包括主电路模型和控制系统模型,可分为机电暂态仿真模型和电磁暂态仿真模型,前者一般为准稳态模型。
直流输电系统控制系统模型目前大都采用典型结构和参数,迫切需要建立与实际工程相一致的控制系统模型和参数。
②灵活交流输电元件模型、新型电力系统元件模型。
③新能源发电系统、分布式电源及微电网模型。
3）建模技术中尚待解决的问题。
①电力系统模型的精确度有待进一步提高,特别是如何利用 WAMS、WASA 技术进行模型的校验与修正。
②风光发电系统、储能系统等各种新元件的模型有待进一步研究并实用化。
③智能建模方法有待进一步发展,或与传统方法相结合,提升模型的精确性和适应性。
④目前各类仿真软件中模型各自独立,重复建模工作时有发生,有待建立模块化、通用化、标准化程度较高的模型,实现模型的“即插即用”和共享。
1.3 电力系统数字仿真分析方法电力系统数字仿真分析方法,包括稳态分析(潮流、网损分析、最优潮流、静态安全分析、谐波潮流)、动态和暂态分析(电磁暂态仿真、机电暂态仿真、中长期动态仿真、小干扰稳定计算、电压稳定计算等)等。
电力系统潮流计算主要是非线性方程组求解问题,现有算法有牛顿–拉夫逊法、PQ 分解法、保留非线性潮流算法和最优因子法等。
其中,牛顿–拉夫逊法因其具有较好的收敛性和较快的收敛速度,应用较为广泛。
为提高潮流计算的收敛性,有时将 2 种方法相结合,如 PQ 分解转牛顿法。
此外,还提出了潮流计算中的自动调整方法、适合实时计算的直流潮流算法、考虑不确定性因素的随机(概率)潮流方法、适合系统参数不对称情况的三相潮流算法,以及应用于电力系统电压稳定计算的多种病态潮流算法。
电力系统最优潮流计算实质是一个非线性规划问题,主要算法有线性规划法、牛顿法、内点法以及遗传算法、人工神经网络法等智能算法。
其中内点法在可行域的内部寻优,收敛性好、收敛速度快,适用于大规模电网的优化计算。
智能算法由于具有全局收敛性和擅长处理离散变量而日益得到重视,但还处在发展阶段。
研究小扰动电压稳定问题的电力系统静态电压稳定计算方法常用的有奇异值分解法、灵敏度法、崩溃点法、非线性规划法、连续潮流法、非线性动力学方法等,其中连续潮流法应用较多。
电压稳定的动态分析方法,包括小干扰分析法和对大扰动电压稳定的时域仿真分析法、能量函数法等。
电力系统暂态稳定计算需要求解系统的网络方程和微分方程,一般采用数值积分方法交替迭代求解,有时也采用直接法,应用最多的直接法为扩展等面积准则法。
电力系统小干扰稳定计算的主要方法有特征值分析法、小干扰频域响应分析、小干扰时域响应分析,其中特征值分析法应用最为广泛。
电力系统中长期动态过程仿真要计入在一般暂态稳定过程仿真中不考虑的电力系统长过程和慢速的动态特性,采用数值积分的方法,主要有隐式梯形积分法和 Gear 类方法,为避免计算时间过长,一般还采用自动变步长计算技术。
电力系统电磁暂态仿真通常采用时域瞬时值计算,多采用隐式梯形积分法,计算规模一般不超过百余条母线,计算步长通常为 20~200s。
为提高仿真精度,有学者提出了电磁暂态与机电暂态混合仿真方法。
近年来,随着分网并行算法的提出和电磁-机电接口的完善,混合仿真已实现了实用化。
综上,上述针对输电网的电力系统仿真分析方法都较为成熟,为提高仿真分析速度,近年来,并行和分布式计算方法逐渐在电力系统潮流计算、最优潮流、静态安全分析、电磁暂态仿真、机电暂态仿真、小干扰稳定计算等分析方法中得到应用。
1.4 电力系统在线仿真分析随着电网大停电事故的不断发生,各国对电网安全愈加重视,电力系统在线仿真分析也成为了研究的重点。
2005 年的调研报告表明,当时国际上已有 6 个电力系统在线软件生产厂家,可以提供不同程度的在线暂态稳定评估软件。
国内在智能电网建设的新环境下,为确保电网安全稳定运行,建立和健全电网安全防御体系,中国电力科学研究院、国网电力科学研究院、清华大学等单位就在线仿真分析开展了研究与应用工作。
1.5 电力系统实时仿真电力系统实时仿真的发展经历了从物理实时仿真、数模混合式实时仿真到全数字实时仿真的3个历史阶段。
物理实时仿真由于其仿真规模不大和建模工作复杂,主要用于设备级的仿真和试验,如继电保护装置、安全自动装置、电力电子设备及新技术、新设备的基本原理验证和性能指标检验等。
数模混合式实时仿真系统(如 HYPERSIM目前主要用于直流输电控制保护系统试验。
RTDS等全数字实时仿真限于仿真算法和计算能力,只能进行小规模系统的实时仿真,主要用于继电保护装置、安全自动装置验证试验,近年来也有应用于电力电子设备验证试验、直流输电控制保护系统试验等方面,加拿大 Opal-RT 公司的 RT-LAB 全数字实时仿真软件在高频电力电子的精确仿真以及分布式并行计算等方面具有优良的性能；新近出现的全数字实时仿真装置 ADPSS,因其具有大电网实时仿真的能力,因此用途较为广泛。
2 先进计算技术发展趋势2.1 计算机及网络未来的计算机和网络的发展趋势将是通信技术、网络与计算机技术的进一步融合,朝着超高速、超小型、高性能、平行处理和智能化方向发展。
发展高性能计算技术有 2 条途径：一条是通过多核、多机并行计算或分布式计算技术来实现；另一条途径是发展非传统的新技术,包括超导计算、光计算、量子计算、生物计算与纳米计算等。
2.2 相关计算数学数值计算方法未来的发展主要集中在提高算法效率、计算结果精度和非线性方程求解的收敛性等方面。