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
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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 。