電力系統(tǒng)仿真軟件介紹

1、電力系統(tǒng)仿真軟件的分類較為復(fù)雜，按照不同標準可分為：實時與非實時，短時與長時間等不同種類，而各個仿真軟件在功能上都具有綜合性，只是側(cè)重點有所不同，在報告的最后有各類仿真軟件功能的比較，以下為較著名的仿真軟件的介紹。1 EMTDC/PSCADEMTDC是一種世界各國廣泛使用的電力系統(tǒng)仿真軟件，PSCAD是其用戶界面，一般直接將其稱為PSCAD。使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統(tǒng)分析，使電力系統(tǒng)復(fù)雜部分可視化成為可能。PSCAD/EMTDC基于dommel電磁暫態(tài)計算理論，適用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真。EMTDC(ElectroMagneticTransientinDCSystem)即可以

2、研究交直流電力系統(tǒng)問題，又能完成電力電子仿真及其非線性控制的多功能工具。PSCAD由ManitobaHVDCresearchcenter開發(fā)。2 PSAPACPSAPAC由美國EPRI開發(fā)，是一個全面分析電力系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)性能的軟件工具。其包含多個模塊，其中部分模塊可以單獨使用。模塊和功能如下：DYNRED(DynamicReductionProgram)：網(wǎng)絡(luò)化簡與系統(tǒng)的動態(tài)等值，保留需要的節(jié)點。LOADSYN(LoadSynthesisProgram):模擬靜態(tài)負荷模型和動態(tài)負荷模型。IPFLOW(InteractivePowerFlowProgram):采用快速分解法和牛頓拉夫遜法相結(jié)合

3、的潮流分析方法，由電壓穩(wěn)態(tài)分析工具和不同負荷、事故及發(fā)電調(diào)度的潮流條件構(gòu)成。TLIM(TransferLimitProgram):快速計算電力潮流和各種負荷、事故及發(fā)電調(diào)度的輸電線的傳輸極限。DIRECT:直接法穩(wěn)定分析軟件彌補了傳統(tǒng)時域仿真工作量大、費時的缺陷，并且提供了計算穩(wěn)定裕度的方法，增強了時域仿真的能力。LTSP(LongTermStabilityProgram)：LTSP是時域仿真程序，用來模擬大型電力系統(tǒng)受到擾動后的長期動態(tài)過程。為了保證仿真的精確性，提供了詳細的模型和方法。VSTAB(VoltageStabilityProgram)：該程序用來評價大型復(fù)雜電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，

4、給出接近于電壓不穩(wěn)定的信息和不穩(wěn)定機理。為了估計電壓不穩(wěn)定狀態(tài)，使用了一種增強的潮流程序，提供了一種接近不穩(wěn)定的模式分析方法。ETMSP(ExtendedTransientMidtermStabilityProgram):EPRI為分析大型電力系統(tǒng)暫態(tài)和中期穩(wěn)定性而開發(fā)的一種時域仿真程序。為了滿足大型電力系統(tǒng)的仿真，程序采用了稀疏技術(shù)，解網(wǎng)絡(luò)方程時為得到最合適的排序采用了網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系并采用了顯式積分和隱式積分等數(shù)值積分法。SSSP(SmallsignalStabilityProgram):該程序有助于局部電廠模式振蕩和站間模式振蕩的分析，由多區(qū)域小信號穩(wěn)定程序(MASS)及大型系統(tǒng)特征值分析程

5、序(PEALS)兩個子程序組成。MASS程序采用了QR變換法計算矩陣的所有特征值，由于系統(tǒng)的所有模式都計算，它對控制的設(shè)計和協(xié)調(diào)是理想的工具；PEALS使用了兩種技術(shù)：AESOPS算法和改進Arnoldi方法，這兩種算法高效、可靠，而且在滿足大型復(fù)雜電力系統(tǒng)的小信號穩(wěn)定性分析的要求上互為補充。3PSASPPSASP由中國電力科學(xué)研究院開發(fā)。PSASP的功能主要有穩(wěn)態(tài)分析、故障分析和機電暫態(tài)分析。穩(wěn)態(tài)分析包括潮流分析、網(wǎng)損分析、最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化、靜態(tài)安全分析、諧波分析和靜態(tài)等值等。故障分析包括短路計算、復(fù)雜故障計算及繼電保護整定計算。機電暫態(tài)分析包括暫態(tài)穩(wěn)定計算、電壓穩(wěn)定計算、控制參數(shù)優(yōu)化等。

6、4SYMPOWABB公司的SYMPOW是機電暫態(tài)仿真程序。5RTDSRTDS由加拿大RTDS公司出品，一個CPU模擬一個電力系統(tǒng)元器件，CPU間的通訊，采用并行-串行-并行的方式。RTDS具有仿真的實時性，主要用于電磁暫態(tài)仿真。目前RTDS應(yīng)用規(guī)模最大的是韓國電力公司(KEPCO)的裝置，有26個RACK,可以模擬400多個三相結(jié)點。RTDS仿真的規(guī)模受到用戶所購買設(shè)備(RACK)數(shù)的限制。這種開發(fā)模式不利于硬件的升級換代，與其它全數(shù)字實時仿真裝置相比可擴展性較差。由于每個RACK的造價很高，超過30萬美元，因此仿真規(guī)模一般不大。基于上述原因，RTDS目前主要用于繼電保護試驗和小系統(tǒng)實時仿真。

7、6ARENE法國電力公司(EDF)開發(fā)的全數(shù)字仿真系統(tǒng)ARENE,有實時仿真和非實時仿真版本。實時版本有：(1) RTP版本，硬件為HP公司基于HP-CONVE工作站的多CPU并行處理計算機，該并行處理計算機的最大CPU數(shù)量已達32個，可以用于較大規(guī)模系統(tǒng)電磁暫態(tài)實時仿真；(2) URT版本，HP-Unix工作站，用于中小規(guī)模系統(tǒng)電磁暫態(tài)實時仿真；(3) PCRT版本，PC-Linux工作站，用于中小規(guī)模系統(tǒng)電磁暫態(tài)實時仿真。ARENE實時仿真器可以進行如下物理裝置測試：繼電保護，自動裝置，HVDC和FACTS控制器，可以用50微秒步長進行閉環(huán)電磁暫態(tài)實時仿真。ARENE不作機電暫態(tài)仿真。采用

8、基于HP工作站的并行處理計算機，其軟硬件擴展也受到計算機型號的制約。目前國內(nèi)沒有單位引進該系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)的投資情況并不清楚。7HYPERSIM該系統(tǒng)是由加拿大魁北克TEQSIM公司開發(fā)的電力系統(tǒng)數(shù)字實時仿真產(chǎn)品，可用于機電暫態(tài)實時仿真和電磁暫態(tài)實時仿真，但目前還不能進行電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)混合仿真。8DDRTS深圳殷圖科技發(fā)展有限公司開發(fā)的數(shù)字動態(tài)實時仿真系統(tǒng)DDRTS,基于高速PC機，是全數(shù)字化的動態(tài)模擬實驗及測試系統(tǒng)。DDRTS是基于微機開放式的體系結(jié)構(gòu)和自主開發(fā)的全中文圖形化電力系統(tǒng)仿真軟件，用于模擬電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)過程以及對裝置進行實時閉環(huán)測試。DDRTS系統(tǒng)包含了發(fā)電機、

9、發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器和調(diào)速器、PSS、電動機、變壓器、輸電線、斷路器、電抗器、CT、PT、CVT、負荷和各種無源元件，還有包括飽和電抗器等非線性元件，但由于DDRTS系統(tǒng)的直流系統(tǒng)模型和FACTS模型幾乎空白，所以DDRTS系統(tǒng)只應(yīng)用在交流系統(tǒng)仿真中。9ADPSS中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的電力系統(tǒng)全數(shù)字實時仿真裝置ADPSS是世界上首套可模擬大規(guī)模電力系統(tǒng)（1000臺機、10000個節(jié)點）的全數(shù)字實時仿真裝置。該仿真裝置基于高性能機群服務(wù)器，采用網(wǎng)絡(luò)并行計算技術(shù)實現(xiàn)了大規(guī)模復(fù)雜交直流電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)實時仿真和機電、電磁暫態(tài)混合實時仿真以及外接物理裝置試驗。該裝置可與調(diào)度自動化系統(tǒng)相連接取得在線數(shù)

10、據(jù)進行仿真，可進行繼電保護、安全自動裝置、FACTS控制裝置和直流輸電控制裝置的閉環(huán)仿真試驗。PSS?已經(jīng)成為了西門子公司系列產(chǎn)品名稱前綴，以下為其產(chǎn)品列表及相關(guān)軟件系列說明:WiththePowerSystemSimulator(PSS?)productsuite,SiemensPTIprovidesarangeofanalysistools,includingourpremierproductPSS?Eforelectricaltransmissionplanning,whichhasbeensignificantlyupgradedwithmoderngraphics,eg

11、rationwithmodelingtools.Sincethemid1980swehavealsosuppliedutilityandindustryplanningsoftwareandcurrentlyofferPSS?SINCAIasourstrategicproductinthisfield.Besideselectricalnetworks,PSS?SINCAIalsoiscapableofdealingwithgas,wateranddistrictheatingsystemplanningtasks.SiemensPTIhasalsodevelopedtoolsformaint

12、ainingandintegratingtransmissionoperationswithtransmissionplanningincludingtheintegrationofreal-timeinformationtoourPSS?ODMSperationalDatabaseManagementSystemsoftwarethatisfullyCIM(CommonInformationModel)compliant.Softwareproducts: PSS?E-transmissionsystemplanning PSS?SINCAIutilityandindustrysystema

13、nalysis PSSNETOMAQynamicsystemanalysis,PSS?ODMSbperationaldatamanagement PSS?MUSTtransmissionsystemanalysis MOD?modelondemand10、NETOMAC簡介德國西門子公司在上個世紀70年代開發(fā)的電力系統(tǒng)分析軟件，經(jīng)過多年的發(fā)展，該軟件不斷完善，功能日益強大，具有良好的開放性，可嵌入用戶自行編制的FORTRAN語言子程序、數(shù)學(xué)表達式等，用戶遍及世界各地。該軟件元件模型全，仿真頻帶寬，運行與Windows環(huán)境下。功能：潮流計算：可進行單相、三相潮流計算，計算時可以考慮負荷電壓特性、

14、變壓器分接頭、HVDC及SVC;也可進行電感、電容耦合的多相線路潮流計算，得到分布式多相線路上的電壓隨距離的變化曲線暫態(tài)計算：分為電磁暫態(tài)計算和機電暫態(tài)計算。電磁暫態(tài)部分采用差分導(dǎo)納法、變積分步長等方法和技巧有效地處理了開關(guān)操作產(chǎn)生間斷點、非線性連接等問題；機電暫態(tài)部分可用自定義地負荷模型考慮頻率、電壓特性，自定義的繼電保護斷開線路仿真。在暫態(tài)計算中不同的時段可采用不同的數(shù)學(xué)模型，可變積分步長參數(shù)辨識和優(yōu)化：在頻域或時域內(nèi)使用QuasiNewton,ModifiedPowell或最小二乘法進行辨識；能在等式、不等式約束條件下對用戶自定義的目標函數(shù)進行優(yōu)化；能對發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)進行優(yōu)化甚至

15、可以解決一些較難優(yōu)化的數(shù)學(xué)問題頻率響應(yīng)：計算網(wǎng)絡(luò)和電機的頻率特性以便于為發(fā)電機勵磁等的參數(shù)設(shè)計提供依據(jù)、計算無源網(wǎng)絡(luò)的諧波分布、分析網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的周期性干擾、研究與頻率和電壓有關(guān)的負荷的影響等動態(tài)穩(wěn)定性分析：應(yīng)用收斂性較好的QR算法求出全部特征值，來判斷系統(tǒng)在小擾動下的動態(tài)穩(wěn)定性；若考慮發(fā)電機軸系方程后，也可進行次同步振蕩的研究面向模塊的仿真語言：采用模塊化語言來模擬發(fā)電機勵磁，原動機調(diào)速器、汽輪機等。具有80多種模塊，其中有積分、慣性等基本積分環(huán)節(jié)，也有較大的組合模塊11、PSS/sincal不單單針對電力系統(tǒng)的分析，同樣適用于是PSS/E和NETOMAC的最新合成版，兼有機電和電磁仿真的功能

16、。同樣為西門子公司開發(fā)。此軟件我們也是第一次聽說，具體的比較僅就有英文官方網(wǎng)站上的簡介，同時我們在相關(guān)論壇是下載到了其中文詳盡說明書，但對其學(xué)術(shù)方面的概括未能發(fā)現(xiàn)，這應(yīng)該同該軟件破解版本難以找到相關(guān)。目前可以確定的是，其兼具PSS和NETOMAC的功能，功能強大。12、PSD電力系統(tǒng)分析軟件工具概況：PSD電力系統(tǒng)分析軟件工具用于大規(guī)模電力系統(tǒng)的多時標和全過程仿真計算分析。結(jié)構(gòu)：主要支撐環(huán)境包括：電網(wǎng)計算數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)字平臺、集成數(shù)據(jù)編輯系統(tǒng)潮流計算、靈敏度分析、靜態(tài)電壓穩(wěn)定分析、網(wǎng)損分析、最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化計算、諧波分析；（2）暫態(tài)穩(wěn)定計算分析：暫態(tài)穩(wěn)定計算分析、穩(wěn)定極限求??；（3）全過程計算

17、分析：電力系統(tǒng)電磁、機電暫態(tài)及中長期的全過程動態(tài)仿真（4）故障計算：短路電流計算、小干擾穩(wěn)定分析、電壓穩(wěn)定分析。技術(shù)特點軟件包穩(wěn)定性好、適應(yīng)面廣、滿足大網(wǎng)工程計算的需求、適用于中國電網(wǎng)工程應(yīng)用；電力系統(tǒng)模型豐富：1）具有多種火電、水電以及風(fēng)電機組模型；2）勵磁系統(tǒng)基于現(xiàn)場實測隨時擴充更新；|3）具有采用統(tǒng)計綜合法、總體辨測法、故障擬合法等多項技術(shù)提出的SLM綜合負荷模型；全過程動態(tài)仿真程序，包含多種中長期元件模型，準確仿真大電網(wǎng)機電暫態(tài)以及中長期過程及系統(tǒng)響應(yīng)；電力系統(tǒng)機電/電磁暫態(tài)混合仿真程序，具備國內(nèi)外主要直流廠家的詳細控制系統(tǒng)模型，可實現(xiàn)電網(wǎng)對稱及不對稱故障條件下的直流和FACTS的電磁

18、暫態(tài)仿真；電網(wǎng)計算數(shù)據(jù)庫提供電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)權(quán)威性好、準確度高，在中國網(wǎng)省公司及地區(qū)級電網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用；軟件版權(quán)中國電力科學(xué)研究院擁有PSD軟件合法版權(quán)。PSD電力系統(tǒng)分析軟件V1.0（簡稱：PSD）于2006年6月13日獲得中華人民共和國國家版權(quán)局授予的計算機軟件著作權(quán)登記證書（軟著登字第BJ2389號）。13、PSASP(PowerSystemAnalysisSoftwarePackage)概要電力系統(tǒng)分析綜合程序（PSASP）是中國電力科學(xué)研究院開發(fā)的電力系統(tǒng)分析工具，具備自主知識產(chǎn)權(quán)。功能（1）穩(wěn)態(tài)分析：潮流計算、網(wǎng)損分析、最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化、靜態(tài)安全分析、諧波分析、靜態(tài)等值；（2）故

19、障分析：短路計算、繼電保護整定計算；（3）暫態(tài)和動態(tài)分析：暫態(tài)穩(wěn)定計算、直接法暫態(tài)穩(wěn)定計算、電壓穩(wěn)定計算、小干擾穩(wěn)定計算、控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化。技術(shù)特點體系結(jié)構(gòu)集成、共享；人機界面友好、方便；單線圖、地理圖、廠站圖支持的圖模一體化平臺；用戶自定義（UD）和用戶程序接口（UPI）開放接口；具備與SCADA/EMS在線數(shù)據(jù)的通信接口，具備離線計算轉(zhuǎn)為在線分析功能具備與Excel、AutoCAD>Matlab等軟件通信的接口。應(yīng)用情況和主要業(yè)績1973年開始長期開發(fā)應(yīng)用；1985年榮獲首屆國家科技進步一等獎；中國國家重大電力系統(tǒng)工程計算分析，例：4）中國第一條500千伏（東北元錦遼）系統(tǒng)的設(shè)計和運

20、行方案5）中國華中電網(wǎng)-華東電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行方案；中國各網(wǎng)、省、地、縣的運行、設(shè)計及科研單位和大型企業(yè)等600家用戶購買；國內(nèi)外70余所大學(xué)購買14、ATP-EMTP（免費電磁暫態(tài)分析程序）概況ATP程序（TheAlternativeTransientsProgram）是目前世界電磁暫態(tài)分析程序（EMTP）最廣泛使用的一個版本，ATP-EMTP程序幾乎可為世界上的每一個人所免費使用，并可在大多數(shù)類型的計算機上運行。功能EMTP程序的基本功能是進行電力系統(tǒng)仿真計算。典型應(yīng)用：預(yù)測電力系統(tǒng)在某個擾動（如開關(guān)投切或故障）之后所關(guān)心的變量隨時間變化的規(guī)律；EMTP的穩(wěn)態(tài)分析和電磁暫態(tài)分析相結(jié)合，常用來作為電力系統(tǒng)諧波分析的工具。EMTP程序同時廣泛應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域的仿真計算。版權(quán)ATP-EMTP不是公共域內(nèi)免費軟件。ATP的版權(quán)屬于加拿大/美國EMTP用戶協(xié)會，獲取和使用ATP程序必須通過授權(quán)。各類仿真軟件比較