電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術的發(fā)展與應用

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1、電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術的發(fā)展與應用摘要：電力系統(tǒng)直接關系著國計民生，其發(fā)展己受到越來越多的人的關注和重視。同時，世界各國的電力系統(tǒng)其發(fā)展也越來越龐大，電力系統(tǒng)的運行也越來越復雜。為此，本文論述了目前電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術及其發(fā)展與應用現(xiàn)狀，為我國電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術的進一步發(fā)展和完善提供一定的幫助。關鍵詞：電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術發(fā)展應用1、引言當今，世界各國的電力系統(tǒng)發(fā)展得越來越龐大，電力系統(tǒng)的運行也隨之越來越復雜,發(fā)生的事故越來越難以用傳統(tǒng)的分析方法預測。在我國，隨著三峽屯站的建設、酋電東送工程的實施和全國聯(lián)網(wǎng)工程的推進,既有交流線路，又有直流線路,述包括諸如無功靜止補償器之類的電力電子設備和

2、FACTS裝置的全國統(tǒng)一電網(wǎng)將使電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行控制變得十分復雜。這對電力系統(tǒng)仿真技術提出了更高的要求。木文討論了電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術的發(fā)展與應用。電力系統(tǒng)數(shù)字仿真是用數(shù)學模型代替實際電力系統(tǒng)，在計算機上用數(shù)值方法對系統(tǒng)的運行特性進行試驗和研究的過程。由于與傳統(tǒng)的動態(tài)仿真比較,數(shù)字仿真具有不受原型系統(tǒng)規(guī)模和結構復雜性的限制，能保證被研究對象和實驗系統(tǒng)的安全性，具有很好的經(jīng)濟性,冇效性和方便性，町預測設計中未來系統(tǒng)性能等優(yōu)點，數(shù)字仿真已逐漸取代動態(tài)仿真，在電力行業(yè)中起到舉足輕重的作用。而各種電力系統(tǒng)仿真軟件也已成為電力科研工作者進行系統(tǒng)規(guī)劃、設計、確定運行方式，進行事故分析，開發(fā)保護和自動

3、裝置等工作的重要工具。下2、電力系統(tǒng)仿真技術系統(tǒng)數(shù)字仿真主耍是指建立在數(shù)學模型上，并在數(shù)字計算機上做試驗的一個過程。而電力系統(tǒng)數(shù)字仿真則是系統(tǒng)數(shù)字仿真的一個分支。電力系統(tǒng)數(shù)字仿真一般可以分為兩種：研究仿真和培訓仿真。研究仿真主要包括電磁暫態(tài)仿真和暫態(tài)穩(wěn)定仿真；而培訓仿真則主要包括調(diào)度員的培訓仿真器、變電站培訓人員培訓仿真器以及發(fā)電廠機組運行人員培訓仿真器。按是否離線又分為電力系統(tǒng)離線數(shù)字仿真技術、電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真技術。（1）電力系統(tǒng)離線數(shù)字仿真技術。屯力系統(tǒng)離線仿真主要是利用數(shù)字讓算機，建立相關的數(shù)學模型，用數(shù)學方法去求解電力系統(tǒng)的物理過程的仿真研究過程。根據(jù)數(shù)字仿真的冃的不同，電力系

4、統(tǒng)數(shù)字仿真所采用的數(shù)學模型可以分為以下幾種：線性模型、非線性模型、定常模型、時變模型、連續(xù)模型、離散模型、集中參數(shù)模型、分布參數(shù)模型、確定性模型以及隨機性模型等?？谇?，我國電力系統(tǒng)離線仿真軟件，根據(jù)不同的動態(tài)過程而采用不同的仿真方法，一般來說，主要有三種：電磁暫態(tài)過程數(shù)字仿真、機電暫態(tài)過程數(shù)字仿真以及中長期動態(tài)過程數(shù)字仿真。其中，電磁暫態(tài)過程數(shù)字仿真主要是用數(shù)學屮數(shù)值的計算方法來對電力系統(tǒng)屮的從數(shù)微秒到數(shù)秒Z間的一個電磁暫態(tài)過程所進行仿真模擬。對于機電暫態(tài)過程數(shù)字仿真，目前，我國常用的機電暫態(tài)仿真程序就是電力系統(tǒng)綜合程序（簡稱PSASP）o而屮長期動態(tài)過程仿真，則是屯力系統(tǒng)在受到擾動后，所

5、進行的較長過程的動態(tài)仿真。目前，國際上主要的機電暫態(tài)過程數(shù)字仿真主要有：美國電力科學研究院所研究的LTSP程序等。（2）電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真技術。電力系統(tǒng)實吋數(shù)字仿真一般可分為三種：數(shù)字仿真、物理仿真和數(shù)?；旌鲜椒抡妫N仿真的宿舍與實際系統(tǒng)的動態(tài)過程是完全一致的。20世紀60年代初，在前蘇聯(lián)的援助下，我國的電力系統(tǒng)科學研究院建立了我國最大的電力系統(tǒng)數(shù)字動態(tài)模擬實驗室；到了80年代，電力系統(tǒng)科學研究院和武漢高壓研究所率先從美國PTT公司引進了T7A設備，為我國屯力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真技術的發(fā)展提供積極的作用。目而，電力系統(tǒng)科學研究院止致力于開發(fā)電力系統(tǒng)全數(shù)字實時仿真系統(tǒng)。3、電力系統(tǒng)仿真技術的

6、發(fā)展我國采用系統(tǒng)數(shù)字仿真的方法來研究和分析電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)和受擾動后的動態(tài)過程，很早就開始了。20世紀60年代初，國內(nèi)許多屯力科研機構和高等院校先后開發(fā)了多種電力系統(tǒng)潮流，暫態(tài)穩(wěn)定和短路電流計算程序，后來發(fā)展成為各種專用計算程序和綜合穩(wěn)定程序。與此同時引進了國外多版本的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)程序（EMTP）和許多專用數(shù)字仿真程序。這些研究仿真軟件可以研究電磁暫態(tài)、電磁諧振、機電震蕩、發(fā)電機組軸系扭振以及由于斷路器切換或雷屯流沖擊等引起的暫態(tài)過程。后來EMTP又增加了潮流計算、超高壓直流輸電的換流器、控制系統(tǒng)及其分析等內(nèi)容［1］。1996年，為了對我國正在建設的三峽工程的輸配電工程進行實時仿真

7、研究,電科院從加拿大TEQSIM公司引進了先進的數(shù)?；旌鲜椒抡嫦到y(tǒng)；90年代中期，為了跟蹤國際上電力系統(tǒng)實吋仿真技術發(fā)展的潮流和500kV系統(tǒng)繼電保護現(xiàn)場調(diào)試及例行檢驗的需要，少數(shù)屯力企業(yè)和電科院、國家屯力公司屯力自動化研究院以及一些高校引進了少量的RTDS裝置；目前，電科院正致力于開發(fā)全數(shù)字實時仿真系統(tǒng)。電力系統(tǒng)實時仿真系統(tǒng)大概經(jīng)丿力了以下3個丿力史階段，主要冇下而3種類型：（1）理論的以實際旋轉電機為代表的電力系統(tǒng)動