电力系统仿真
电力系统仿真
潮流计算的输入文件存储于“*.raw”文本文件中， 可以使用文本编辑器编辑，也可以由PSS/E程序 生成。 数据文件包括17项数据内容，根据实际网络的情 况可以有所增减，但前5项数据不可缺少，它们 是： （1）母线数据； （2）负荷数据； （3）发电机数据； （4）无变压器支路数据； （5）变压器支路数据；
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。该软件元件模型全，仿真频带宽。 机电+电磁暂态
德国DIgSILENT GmbH公司推出的电力仿真软件， 被广泛应用于风电行业的电力系统的发电、传输和 风电场的模拟仿真，以及风机并网发电质量的分析。
The U.S. Government built Bonneville and Grand Coulee Dams in the 1930s and 1940s. Congress created BPA in 1937 to deliver and sell the power from Bonneville Dam. The first line connected Bonneville Dam to Cascade Locks, just three miles from the dam. Major construction from the 1940s through the 1960s created networks and loops of high-voltage wire touching most parts of BPA's service territory. During that time, Congress authorized BPA to sell and deliver power from more federal dams on the Columbia and its tributaries.
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。
电网电力行业的电力系统建模与仿真
电网电力行业的电力系统建模与仿真电力系统是指由发电机组、变电站、输电线路和配电网等组成的能源供应网络。
为了保证电力系统的正常运行，需要进行系统建模与仿真，以进行系统分析、优化调度和故障检测等工作。
本文将介绍电网电力行业中的电力系统建模与仿真的相关内容。
1. 电力系统建模：电力系统建模是指将电力系统抽象为数学模型，以描述系统的结构、参数和运行特性。
电力系统建模可以分为以下几个方面：（1）发电机组建模：将发电机组抽象为数学模型，描述其发电能力、燃料消耗和响应速度等特性。
（2）变电站建模：将变电站抽象为数学模型，描述变压器、电容器、电容器等设备的参数和运行状态。
（3）输电线路建模：将输电线路抽象为数学模型，描述线路的电阻、电抗和电容等参数，以及电流、电压的传输特性等。
（4）配电网建模：将配电网抽象为数学模型，描述各个节点之间的连接关系、电流分配和功率损耗等。
2. 电力系统仿真：电力系统仿真是指利用电力系统的数学模型，通过计算机模拟系统状态的变化和运行特性，以便进行系统分析、优化调度和故障检测等工作。
电力系统仿真可以分为以下几个方面：（1）稳态仿真：通过计算系统的节点电压、线路功率和电流等参数，以模拟系统的稳态运行状态。
稳态仿真可以用于系统的功率分配、损耗计算和负荷预测等工作。
（2）暂态仿真：通过计算系统的节点瞬时电压、电流和功率等参数，以模拟系统的暂态运行过程。
暂态仿真可以用于系统的故障分析、电力质量评估和设备保护等工作。
（3）电磁暂态仿真：通过计算系统的电磁场分布、电磁参数和耦合效应等，以模拟系统的电磁暂态行为。
电磁暂态仿真可以用于系统的雷击分析、电磁干扰评估和设备抗扰性设计等工作。
（4）动态仿真：通过计算系统的节点动态响应、发电机动作和功率变化等，以模拟系统的动态运行过程。
动态仿真可以用于系统的频率响应、电压稳定和系统稳定性评估等工作。
3. 电力系统建模与仿真工具：电力系统建模与仿真工具是指利用计算机软件实现电力系统建模与仿真的工具。
电力系统仿真
电力系统仿真引言：随着社会的快速发展和人民对电力供应质量的要求不断提高，电力系统的稳定性和可靠性变得尤为重要。
为了确保电力系统的正常运行，电力系统仿真成为一种重要的工具。
本文将从电力系统仿真的定义、应用、模型构建和仿真结果分析等方面进行论述。
一、电力系统仿真的定义电力系统仿真是指通过建立电力系统的动态数学模型，使用计算机软件模拟电力系统的运行状态，从而分析电力系统的稳定性和可靠性。
二、电力系统仿真的应用1.电力系统规划：通过仿真分析电力系统的运行情况，为电力系统的规划提供基础数据和决策支持。
2.电力系统运行：仿真可以模拟电力系统的运行状态，实时监控系统运行情况，预测潮流和稳定性等问题，为运营商提供决策依据。
3.电力系统调度：仿真可以模拟电力系统的负荷变化和发电机出力，帮助调度员进行优化调度，提高电力系统的运行效率。
三、电力系统仿真的模型构建1.电力系统建模：电力系统仿真需要建立电力系统的各个组成部分的模型，包括发电机、变压器、线路、负荷等。
这些模型需要准确地描述电力系统的行为规律。
2.电力系统参数估计：建立模型需要准确的参数数据，参数估计是保证模型准确性的关键环节。
需要收集实际运行数据，并进行处理和分析，估计模型中的各项参数。
3.电力系统模型验证：建立模型后，需要对模型进行验证。
通过与实际运行数据进行比对，验证模型的准确性和可靠性。
四、电力系统仿真结果分析1.电力系统稳定性分析：通过仿真可以分析电力系统的稳定性，找出系统中的潜在问题，并提出相应的解决方案。
2.电力系统可靠性分析：仿真可以对电力系统的可靠性进行评估，预测系统中可能出现的故障和异常情况，并提出相应的预防和应对措施。
3.电力系统优化分析：通过仿真可以优化电力系统的运行策略，提高系统的效率和经济性。
结论：电力系统仿真是一项重要的技术手段，可以对电力系统的稳定性和可靠性进行评估和优化。
通过合理的模型构建和仿真结果分析，可以为电力系统的规划、运行和调度提供科学的决策依据。
(完整版)电力系统仿真
电力系统分析与设计例子：电力系统可视化仿真介绍EXAMPLE1-1：题目：双总线电力系统初始条件：总线1电压为16kV，总线2为15.75KV，负载功率为5MW，发电机功率为5.1MW。
总线1与总线2之间由一条传输线连接。
实验步骤：保持其他参数不变，依次调节负载功率参数，观察其他参数的变化。
实验现象：①当负载功率为5MW时，发电机的输出功率为5.1MW。
②当负载功率调整为6MW时，发电机的输出功率为6.1MW。
③当负载功率调整为4MW 时，发电机的输出功率为4.0MW。
实验结论：在双总线电力系统中，当其他线路装置参数不变时，负载功率增大时，发电机的输出功率相应增大，负载功率减小时，发电机的输出功率相应减小。
EXAMPLE1-2：题目：植入新的总线初始条件：在上图中保持其他条件不变，植入新的总线”Bus3”。
实验步骤：在powerworld选择edit mode，在Draw中选择Network---bus，将”Bus”放置图中，双击”Bus”，将对话框中的名称改为”Bus3”，电压改为16kV。
实验结果：如下图所示EXAMPLE1-3：题目：三总线电力系统初始条件：在EXAMPLE2的基础上，通过传输线路将Bus1和Bus2与Bus3连接在一起。
实验步骤：在edit mode下，选择draw选项，选择Network中的transmission line，单击Bus1，然后将线路连接到Bus3，双击完成连接。
并调节字体大小和线路的颜色。
在Network中选择load选项，选择load的大小。
最后把系统名字改为Three Bus Powr system。
实验结果：如下图所示②对新系统进行调节参数实验：实验步骤：⑴调节新总线Bus3下负载参数，观察对其它参数的影响：①当负载功率为11MW时，如图②当负载功率为9MW时，如图实验结论：当Bus3下负载功率增大时，Bus2和Bus3上的电压降低，发电机的输出功率增大；当Bus3下负载功率减小时，Bus2和Bus3上的电压增大，发电机的输出功率变小。
电力系统仿真实习报告
一、前言随着电力系统规模的不断扩大和复杂性的增加，对电力系统的运行和维护提出了更高的要求。
为了更好地理解电力系统的运行原理，提高对电力系统故障的快速响应能力，我们选择了电力系统仿真软件进行实习，通过模拟电力系统的运行状态，分析电力系统的稳定性、故障特性以及运行效率。
以下是我在这段仿真实习过程中的总结和心得。
二、实习目的与内容1. 实习目的（1）掌握电力系统仿真软件的基本操作和功能；（2）了解电力系统运行的基本原理和故障特性；（3）提高对电力系统故障的快速响应能力；（4）培养团队协作和问题解决能力。
2. 实习内容（1）电力系统仿真软件的学习和使用；（2）电力系统稳态和暂态仿真的操作和结果分析；（3）电力系统故障仿真及故障分析；（4）电力系统优化运行策略的研究。
三、实习过程1. 电力系统仿真软件的学习和使用在实习初期，我们首先学习了电力系统仿真软件的基本操作和功能。
通过阅读相关资料和实际操作，掌握了软件的界面布局、参数设置、仿真运行以及结果分析等功能。
2. 电力系统稳态和暂态仿真的操作和结果分析在掌握了仿真软件的基本操作后，我们进行了电力系统稳态和暂态仿真。
首先，建立了电力系统的基本模型，包括发电机、变压器、线路、负载等元件。
然后，通过设置不同的运行参数，如负荷、电压、频率等，分析了电力系统的稳态运行特性。
在暂态仿真方面，我们模拟了电力系统发生故障的情况，如短路故障、断路器故障等，分析了故障发生时电力系统的响应和恢复过程。
通过仿真结果，我们了解了电力系统故障对系统稳定性的影响，以及故障恢复过程中需要采取的措施。
3. 电力系统故障仿真及故障分析为了提高对电力系统故障的快速响应能力，我们进行了电力系统故障仿真。
通过设置不同的故障类型和故障位置，模拟了电力系统发生故障时的运行状态，并分析了故障原因和影响。
在故障分析过程中，我们重点关注了以下内容：（1）故障对系统稳定性的影响；（2）故障对负荷供电的影响；（3）故障恢复过程中需要采取的措施。
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。
电力系统运行的仿真与优化
电力系统运行的仿真与优化一、引言电力系统是现代社会中的重要组成部分，其运行状态稳定性和可靠性对于社会的经济、安全、生产等方面都具有不可替代的影响。
电力系统运行的仿真与优化技术能够有效提高电力系统的运行效率和稳定性，对于实现节能减排、提升电力系统的可持续性发挥着重要作用。
二、电力系统的仿真技术1.电力系统的仿真模型电力系统仿真模型一般由网络拓扑模型、发电机模型、负载模型、变压器模型、输电线路模型、保护装置模型等多个方面组成。
这些模型的建立需要根据电力系统的实际情况进行参数调节和模型验证。
2.电力系统的仿真软件电力系统仿真软件通常是基于电力系统仿真模型建立起来的，其主要功能是对电力系统进行实时监控、故障检测、仿真分析等方面。
目前在国内外常用的电力系统仿真软件有PSASP、PSCAD、PSS/E等。
3.电力系统的仿真应用电力系统的仿真应用主要包括运行模拟、网络规划、故障分析等方面。
通过对电力系统的仿真运行模拟可以对电力系统的潜在问题进行研究，网络规划可以帮助实现电力系统的可持续性发展，故障分析可以有效排除电力系统中出现的故障问题。
三、电力系统的优化技术1.电力系统的优化模型电力系统的优化模型一般由负荷优化模型、输电网优化模型、发电方案优化模型等组成。
通过对电力系统的多方面优化，可以实现能源的最大利用和系统的最佳运行。
2.电力系统的优化方法电力系统的优化方法主要包括传统优化方法和智能优化方法。
传统优化方法如梯度法、线性规划等，其主要局限性在于对于非线性、高度耦合系统的优化效果并不好。
而智能优化方法如遗传算法、粒子群算法、人工免疫算法等，则可以更好地解决这些问题。
3.电力系统的优化应用电力系统的优化应用包括发电调度优化、输电网规划优化、负荷分配优化等方面。
在实际应用中，通过对电力系统的优化可以最大限度地提高电力系统的供电能力和可靠性，为社会经济发展做出贡献。
四、电力系统仿真与优化结合的应用案例河北省某电力公司为了提高其发电效率和降低排放量，采用电力系统仿真与优化技术对其电力系统进行重新设计和实施。
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如图所示为一无穷大功率供电的三相对称系统，短路发生前系统处于稳定运行状态。
假设a 相电流为)sin(i |0|0
ϕαω-+=t (1-1) 式中，222|0|m )'()'(L L R R U I m
+++=ω,)
'()'(arctan 0R R L L ++=ωϕ
假设t=0s 时刻，f 点发生三相短路故障。
此时电路被分成俩个独立回路。
由无限大电源供电的三相电路，其阻抗由原来的)'()'(L L j R R +++ω突然减小为L j R ω+。
由于短路后的电路仍然是三相对称的，依据对称关系可以得到a 、b 、c 相短路全电流的表达式 式中，22m )(L R U I m
ω+=为短路电流的稳态分量的幅值。
短路电流最大可能瞬时值称为短路电流的冲击值，以m i 表示。
冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过容许值，即所谓的动稳定度。
由此可得冲击电流的计算式为
式中，im K 称为冲击系数，即冲击电流值对于短路电流周期性分量幅值的倍数；αT 为时间常数。
短路电流的最大有效值m I 是以最大瞬时值发生的时刻（即发生短路经历约半个周期）为中心的短路电流有效值。
在发生最大冲击电流的情况下，有
短路电流的最大有效值主要用于检验开关电器等设备切断短路电流的能力。
无穷大功率电源供电系统仿真模型构建
假设无穷大功率电源供电系统如图所示，在0.02s 时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。
线路参数为;km 17.0,km 4.0,5011Ω=Ω==r x km L 变压器额定容量A MW S N ⋅=20，电压U s %=10.5，短路损耗KW P s 135=∆,空载损耗KW P 220=∆，空载电流I 0%=0.8，变比11110=T K ，高低压绕组均为Y 形联结；并设供点电压为110KV 。
其对应的Simulink 仿真模型如图所示
无穷大功率电源供电系统的Simulink 仿真图
在Simulink 仿真图中各模块名称及提取路径见表。
表 仿真电路中各模块名称及提取路径
在图中，电源采用Three-phase source 模型，其参数设置如图所示
图 电源模块的参数设置
变压器T 采用Three-phase transformer 模型。
根据给定的数据，并折算到110KV 测的参数如下：
变压器电阻为
变压器电抗为
则变压器漏感：
变压器的励磁电阻为
变压器的励磁电抗为
变压器的励磁电感为 H H f X L m 8.24050
14.3275625)2(m =⨯⨯==π变压器模块中的参数设置如图所示 输电线路L 采用“Three-Phase Series RLC Branch ”模型。
根据给定的参数计算可得 输电线路模块的参数设置如图所示。
三相电压电流测量模块“Three-Phase V-I Measurement ”将在变压器低压侧测量到的电压、电流信号转变成Simulink 信号，相当于电压、电流互感器的作用，其参数设置如图所示。
仿真”时，故障点的故障类型等参数采用三相线路故障模块Three-Phase Fault 来设置，如无穷大功率电源10000MV.A ，110KVsource
SimpowerSysterm/Eletrical Source 三相并联RLC 负荷模块5MW
SimpowerSysterm/Elements 串联RLC 支路Three-PhaseSeries RLC Branch SimpowerSysterm/Elements 双绕组变压器模块Three-PhaseTransformer(Two Windings)
SimpowerSysterm/Elements 三相故障模块Three-Phase Fault SimpowerSysterm/Elements
三相电压电流测量模块Three-Phase V-I Measurement SimpowerSysterm/Measurement
示波器模块
SimpowerSysterm/Sinks 电力系统图形用户截面Powergui
SimpowerSysterm
图所示
仿真结果及分析
得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量的幅值和冲击电流的大小。
短路电流周期分量的幅值为
时间常数T a为
则短路冲击电流为
3无穷大功率电源供电系统仿真模型构建
2无穷大功率电源供电系统三相短路暂态过程
根据实例及给定数据推算所得，上述的冲击电流大
小和电流周期分量幅值分别为17.3KA和10，63KA，这是
理论上计算的准确量!而我们根据数据搭建模型仿真
后，可以通过示波器中所得到的冲击电流，即图7中的
最高瞬时电流处的电流值，经过放大后很清楚地看到冲
击电流值为17.33KA，而短路电流周期分量值为10.58KA。
所以，通过模型得到的冲击电流值以及短路电流周期分量值分别和其对应的理论值间的误差为
0.17%和0.47%，这充分说明了所搭模型的准
确性。
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