第一章电力系统仿真软件介绍
第一讲 电路仿真软件PSPICE
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电路仿真软件PSPICE • • • • • 电路原理图输入程序Schematics 电路仿真程序Pspice 输出结果绘图程序Probe 激励源编辑程序Stimulus Editor 模型参数提取程序Parts 优化设置程序Optimizer
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电路仿真软件PSPICE > 操作入门及应用举例
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电路仿真软件PSPICE > PSPICE9.1简介
OrCAD PSpice A/D在整个OrCAD设计环境中负责电路 的仿真和验证工作。 它可以当作一个软件的电路面包板，用户在上面建立电 路模型和设置激励信号后，可根据要求来测试设计的电路。 如果仿真结果顺利通过检测，就可以进入后续的Layout Plus的程序，进行印刷电路板（PCB)的设计；或者进入 Express程序，进行可编程逻辑阵列（PLD)的设计。
电路仿真软件PSPICE > PSPICE9.1简介
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。
《MATLAB Simulink 电力系统建模与仿真(第2版)》第1章 MATLAB基本知识
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第1章 MATLAB基本知识
第1章 MATLAB基本知识
1.2 MATLAB工作环境 1. 菜单和工具栏
【File】菜单 New：用于建立新的.m文件、图形、模型和图形用户界面。 Open：用于打开的.m文件、.fig文件、.mat文件、.mdl文 件、.cdr文件等。 Close Command Window：关闭命令窗口。 Import Data：用于向工作空间导入数据。 Save Workplace As：将工作空间的变量存储在某一文件中。 Set path：打开搜索路径设置对话框。 Preferences：打开环境设置对话框。
第1章 MATLAB基本知识
当前MATLAB对PC机系统的要求为：
支持SSE2指令集的Intel或者AMD处理器； 仅安装MATLAB需要1GB的硬盘空间，典型安装需要 3~4GB； 最小1GB的内存空间，推荐2GB；
2. 安装过程
安装前的设置（包括填写安装密钥、选择安装类 型及确定安装目录等） 安装MATLAB和相应模块 激活MATLAB三个阶段
第1章 MATLAB基本知识
1.4.2 常用运算和基本数学函数
MATLAB中常用的运算符号
算术运算符 + * ^ \
．/ 或 ．\
说明 加 乘
乘方 反斜杠或左除
数组除
算术运算符 -
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 & " . !" ） ) " . !" ） !"
电力系统建模与仿真软件开发
电力系统建模与仿真软件开发第一章介绍随着科技的发展，电力系统建模与仿真软件已经成为电力工业一个非常重要的方向。
目前，电力系统已经广泛应用于各个领域，例如电力工业、交通、通讯、环保等。
在电力工业中，电力系统建模与仿真软件可以模拟各种电力系统状态，实现电力系统稳定运行的预测和优化。
因此，电力系统建模与仿真软件开发将成为电力工业未来的一个重要趋势。
第二章电力系统建模电力系统建模是为了模拟电力系统的各种特性而进行的建模。
这种建模可以用各种不同的技术来完成，例如物理建模、状态空间建模、计算机建模等。
物理建模是指使用物理理论，通过对电力系统的物理描述建立模型。
状态空间建模是指建立电力系统各种状态的数学描述，然后对其进行模拟。
计算机建模是指使用计算机软件对电力系统进行建模。
电力系统的建模流程包括数据采集、数据预处理、模型建立、模型校验和模型检验等步骤。
数据采集涉及关于电力系统的各种数据的收集，例如电路拓扑、电力设备参数等。
数据预处理是对数据进行处理，以使其与电力系统模型相适配。
模型建立是为了建立电力系统的详细模型，以便可进行仿真模拟。
模型校验是指对模型的可靠性进行验证。
检验是通过实际的电力系统数据，检验模型输出的准确性。
第三章仿真软件开发仿真软件开发是将电力系统建模转化为可执行的仿真软件的过程。
它涉及各种编程技术，例如C++、Java、Python等。
其中，C++是目前最常用的电力系统仿真软件开发语言。
在电力系统仿真软件开发过程中，先需要设计仿真软件的图形界面，以便用户可以更好地操作其功能。
此后，程序需要编写相关代码，以实现仿真软件的各种功能，例如电力系统数据输入、仿真模拟结果输出等。
重点关注代码的编译优化和调试过程，以确保程序在运行时没有出现任何问题。
第四章常见电力系统仿真软件1. MATLAB/SimulinkMATLAB是一种用于数据分析的高级语言和交互式环境。
Simulink是一个MATLAB工具箱，用于设计和模拟各种化学、机械和电力系统。
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
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第1章 概 述
电力电子子库中含有二极管、简化/复杂晶闸管、GTO、 开关、MOSFET、IGBT和通用桥式电路模型。
第1章 概 述
附加子库中包含内容较多，主要和系统离散化、控制、计算 和测量有关，包括RMS测量、有效和无功功率计算、傅里 叶分析、HVDC 控制、轴系变换、三相V-I测量、三相脉冲 和信号发生、三相序列分析、三相 PLL 和连续/离散同步 6/12脉冲发生器等。
第1章 概 述
(3) 德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC (Network Torsion Machine Control)；
德国西门子公司在上个世纪70年代开发的电力系统分析 软件，经过多年的发展，该软件不断完善，功能日益强大， 具有良好的开放性，可嵌入用户自行编制的 FORTRAN语言 子程序、数学表达式等，用户遍及世界各地。
第1章 概 述
此外，SimPowerSystems 4.0 中还含有一个功能强大的图形 用户分析工具Powergui和一个 废弃的“相量子库”(Phasor Elements)。这些模块可以与标 准的SIMULINK模块一起，建 立包含电气系统和控制回路的 模型，并且可以用附加的测量 模块对电路进行信号提取、傅 里叶分析和三相序分析。
以上各个电力系统仿真软件的结构和功能不同，它们各 自的应用领域也有所侧重。 EMTP主要用来进行电磁暂态过 程数字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用来进行电 磁暂态和控制环节的仿真，BPA、PSASP主要用来进行潮流 和机电暂态数字仿真。
第1章 概 述
近年来，MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设 计开发思路，在多个领域都有广泛的应用。
第1章 概 述
第1章 概 述
应用子库中含有适合于普通风能发电系统的分布式能源 模型、特种电机模型和FACTS模型。
注：柔性交流输电系统（FACTS）的英文表达为：Flexible Alternative Current Transmission Systems，是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、 通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。
MATLAB的特点可概括为以下七点： (1) 提供了便利的开发环境。MATLAB提供了一组可供 用户操作函数和文件的具有图形用户界面的工具，包括 MATLAB主界面、命令窗口、历史命令、编辑和调试、在 线浏览帮助、工作空间、搜索路径设置等可视化工具窗口。
第1章 概 述
(2) 提供了强大的数学应用功能。MATLAB可进行包括 基本函数、复杂算法、更高级的矩阵运算等非常丰富的数学 应用功能，特别适合矩阵代数领域。它还具有许多高性能数 值计算的高级算法，库函数极其丰富，使用方便灵活。
目前常用的电力系统仿真软件有：
第1章 概 述
(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； 中国版的BPA程序是由中国电力科学院引进、消化、吸收美国 BPA程序开发而成，是我国电力系统分析计算的重要工具之一。程 序中包括详细的发电机模型和各种励磁模型，主要由潮流和暂态稳 定程序构成，具有计算规模大、计算速度快、数值稳定性好、功能 强等特点。 EMTP是具有分析功能多、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。 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。
在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的 科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊物上(尤其是信 息科学刊物)，都可以看到MATLAB的应用。
在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、 数字信号处理、模拟与数字通信、时间序列分析、动态系统 仿真等课程的教科书都把MATLAB作为授课内容。这几乎 成了20世纪90年代教科书与旧版教科书的标志性区别。在这 些学校里，MATLAB是攻读学位的本科生、硕士生、博士 生必须掌握的基本工具。
这些模块，有些将在后面几章中进行介绍，但是大多数 模块还需要读者对照MATLAB提供的帮助文件进行学习。
第1章 概 述
1.2.2 MATLAB/SIMULINK的特点 1. MATLAB的特点 自从MathWorks公司推出MATLAB后，MATLAB以其
优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力很快在数学软 件中脱颖而出。随着版本的不断升级，它在数值计算及符号 计算功能上得到了进一步完善。
第1章 概 述
(4) 中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP(Power System Analysis Software Package)； 是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序,它具有我 国自主知识产权，是资源共享，使用方便，高度集成和开放的大型软件 包
PSASP是电力系统规划设计人员确定经济合理、技术可行的规划设 计方案的重要工具；是运行调度人员确定系统运行方式、分析系统事故、 寻求反事故措施的有效手段；是科研人员研究新设备、新元件投入系统 等新问题的得力助手；是高等院校用于教学和研究的软件设施。 PSASP基于电网基础数据库、固定模型库以及用户自定义模型库的支持， 可进行电力系统(输电、供电和配电系统)的各种计算分析。
第1章 概 述
(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 Aided Design/Electromagnetic Transients Program including Direct Current)程序； 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。
第1章 概 述
1998年MathWorks公司推出了MATLAB 5.2版本，针对 电力系统设计了电力系统模块集(Power System Block，PSB)。 该模块集包含大量电力系统的常用元器件，如变压器、线路、 电机和电力电子等，功能也比较全面，逐渐被电力系统的研 究者接受，并将它作为高效的仿真分析软件。
第1章 概 述
1.2 MATLAB/SIMULINK概述
1.2.1 MATLAB/SIMULINK 1. MATLAB
第1章 概 述
2. SIMULINK SIMULINK是MathWorks公司开发的又一个产生重大影 响的软件产品。起初是为了准确地分析控制系统的复杂模型， 包括仿真平台和系统仿真模型库两部分，主要用于仿真以数 学函数和传递函数表达的系统。该软件有两个特别明显的功 能：仿真与链接。也就是说，可以直接利用鼠标在模型窗口 中画出所需要的控制系统模型，然后再利用该软件提供的功 能来对控制系统直接进行模拟。SIMULINK的出现，使得 MATLAB在控制系统仿真以及电脑辅助设计(CAD)中的应用 开创了崭新的一页。
第1章 概 述
第1章 概 述
前言 1.1 电力系统常用仿真软件简介 1.2 MATLAB/SIMULINK概述 1.3 简单电路演示 习题
第1章 概 述
前言 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。
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。
第1章 概 述 动模实验室
第1章 概 述
实时仿真装置
ห้องสมุดไป่ตู้ 第1章 概 述
1.1 电力系统常用仿真软件简介
电力系统数字仿真已成为电力系统研究、规划、运行、 设计等各个方面不可或缺的工具，特别是电力系统新技术的 开发研究、新装置的设计、参数的确定更是需要通过仿真来 确认。
第1章 概 述
PSASP功能结构
第1章 概 述
PSASP操作界面
第1章 概 述
(5) MathWorks公司开发的科学与工程计算软件 MATLAB(Matrix Laboratory，矩阵实验室)。
第1章 概 述
电力系统分析软件除了以上几种，还有美国加州大学伯 克利分校研制的PSPICE ( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)、美国PTI公司开发的PSS/E、美国EPRI公 司开发的ETMSP、ABB公司开发的SYMPOW 程序和美国 EDSA公司开发的电力系统分析软件EDSA等。
(3) 编程语言简易高效。MATLAB提供了和C语言几乎 一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变 得极为简短。 MATLAB既具有结构化的控制语句(如for循环、 while循环、break语句和if语句)，又有面向对象编程的特性。 MATLAB程序书写形式自由，利用丰富的库函数避开繁杂 的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。程序限 制不严格，程序设计自由度大，并且有很强的用户自定义函 数的能力。
第1章 概 述
第1章 概 述
第1章 概 述
第1章 概 述 MATLAB/SIMULINK的主要产品及其相互关系
第1章 概 述
3. SimPowerSystems库发展简史 SimPowerSystems库是SIMULINK下面的一个专用模块 库，是在SIMULINK环境下进行电力、电子系统建模和仿真 的先进工具。 SimPowerSystems库提供了一种类似电路建模的方式进 行模型绘制，在仿真前自动将仿真系统图变化成状态方程描 述的系统形式，然后在SIMULINK下进行仿真分析。它为电 路、电力电子系统、电机系统、发电、输变电系统和配电计 算提供了强有力的解决方法，尤其是当设计开发内容涉及控 制系统设计时，优势更为突出。