数字仿真技术在电力系统中的应用及常用的几种数字仿真工具.pdf

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1、第32卷第21期继电器VOI.32NO.212004年11月1日RELANOV.1，200471数字仿真技术在电力系统中的应用及常用的几种数字仿真工具1123王卉，陈楷，彭哲，杜刚（1.武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072；2.河北省电力勘测设计研究院，河北石家庄050000；3.开封市电业局，河南开封475003）摘要：介绍了电力系统数字仿真技术的分类、特点及其在电力系统中的应用，并介绍了几种当前较为流行的数字仿真工具及其特点，最后对电力系统数字仿真技术的发展进行了展望。关键词：电力系统；数字仿真；数字仿真工具中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1003-4897（200

2、4）21-0071-05OSIM公司引进了先进的数模混合式仿真系统；900引言年代中期，为了跟踪国际上电力系统实时仿真技术电力系统数字仿真是用数学模型代替实际电力发展的潮流和500kV系统继电保护现场调试及例系统，在计算机上用数值方法对系统的运行特性进行检验的需要，少数电力企业和电科院、国家电力公行试验和研究的过程。由于与传统的动态仿真比司电力自动化研究院以及一些高校引进了少量的较，数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性RTDS装置；目前，电科院正致力于开发全数字实时的限制，能保证被研究对象和实验系统的安全性，具仿真系统。有很好的经济性，有效性和方便性，可预测设计中未2电力系统数字仿真的

3、应用来系统性能等优点，数字仿真已逐渐取代动态仿真，在电力行业中起到举足轻重的作用。而各种电力系电力系统数字仿真发展十分迅速，应用日益广统仿真软件也已成为电力科研工作者进行系统规泛，主要包括用于培训的电力系统仿真器和用于研［2］划、设计、确定运行方式，进行事故分析，开发保护和究的电力系统数字仿真两个方面。自动装置等工作的重要工具。下面，本文将介绍数目前用于电力系统培训的仿真器有电力系统调字仿真在电力系统中的应用，并对当今流行的几种度培训仿真器、发电厂单元机组培训仿真器和变电电力系统数字仿真工具作简要的介绍。站培训仿真器等。培训用仿真器和研究用仿真器有很大区别。研究用仿真器要求精确的算法和完善

4、的1我国电力系统仿真技术的发展数学模型，对仿真环境不要求逼真。相对而言，培训我国采用系统数字仿真的方法来研究和分析电仿真器对于动态过程的计算精度和数学模型要求不力系统正常运行状态和受扰动后的动态过程，很早高，因而这方面的费用可以节省。但是也有一些电就开始了。20世纪60年代初，国内许多电力科研力系统调度培训仿真器要求具有研究仿真器的功机构和高等院校先后开发了多种电力系统潮流，暂能，这种仿真器的价格较高。态稳定和短路电流计算程序，后来发展成为各种专研究仿真工具包括各种电力系统电磁暂态和暂用计算程序和综合稳定程序。与此同时引进了国外态稳定仿真软件，如电磁暂态软件（EMTP）和国内多版本的电力系

5、统电磁暂态程序（EMTP）和许多专电力部门普遍采用的综合稳定程序。研究仿真又可用数字仿真程序。这些研究仿真软件可以研究电磁分为非实时仿真和试验用的实时仿真。暂态、电磁谐振、机电震荡、发电机组轴系扭振以及2.1非实时数字仿真由于断路器切换或雷电流冲击等引起的暂态过程。电力系统非实时仿真即离线仿真是在数字计算后来EMTP又增加了潮流计算、超高压直流输电的机上为电力系统的物理过程建立数学模型，用数学［1］换流器、控制系统及其分析等内容。方法求解，以进行仿真研究的过程，其仿真速度与实1996年，为了对我国正在建设的三峡工程的输际系统的动态过程不等。非实时的研究仿真软件种配电工程进行实时仿真研究，电

6、科院从加拿大TE-类很多，主要有电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿72继电器［2］真和中长期动态过程仿真3种。稳定计算一样，电力系统长过程稳定计算也是联立l）电磁暂态过程数字仿真求解描述系统动态特性的微分方程组和描述系统网电磁暂态过程数字仿真是用数值计算方法，采络特性的代数方程组，以获得电力系统长过程动态用瞬时值方式计算，对电力系统中从数微秒至数秒稳定的时域解。但是，电力系统长过程动态的响应之间的电磁暂态过程进行仿真模拟。电磁暂态仿时间常数从几十毫秒到l00S以上，是典型的刚性真，可以精确地模拟含有HVDC和FACTS装置的复系统，需要采用隐式积分算法。为避免计算时间过杂系统的各种元件，如晶

7、闸管、GTO甚至IGBT。电长，还必须采用自动变步长计算技术。磁暂态过程仿真必须考虑输电线路分布参数特性和2.2实时数字仿真参数的频率特性、发电机的电磁和机电暂态过程以电力系统实时仿真目前主要用于继电保护装置及一系列元件（避雷器、变压器、电抗器等）的非线和发电机励磁调节系统的实验，由于有实物参与，因性特性。因此，电磁暂态仿真必须建立这些元件和此要求仿真系统是实时的。实时仿真软件必须在一系统的代数或微分、偏微分方程。一般采