國外一些電力系統(tǒng)分析軟件介紹

1、國外一些電力系統(tǒng)分析軟件介紹一、PSAPAC簡介：由美國EPRI開發(fā)，是一個(gè)全面分析電力系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的軟件工具。功能：DYNRED (Dynamic Reduction Progiam)：網(wǎng)絡(luò)化簡和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)等值，保留需要的節(jié)點(diǎn)。 LOADSYN (Load Synthesis Progiam)：模擬靜態(tài)負(fù)荷模型和動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型。IPFLOW (Interactive Power Flow Piogiain)：采用快速分解法和牛頓一拉夫遜法相結(jié)合的潮 流分析方法，由電壓穩(wěn)態(tài)分析工具和不同負(fù)荷、事故及發(fā)電調(diào)度的潮流條件構(gòu)成。TLIM (Transfer Limit Program)：快速計(jì)算

2、電力潮流和各種負(fù)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(bǔ)了傳統(tǒng)時(shí)域仿真工作量大、費(fèi)時(shí)的缺陷，并且提供了計(jì) 算穩(wěn)定裕度的方法，增強(qiáng)了時(shí)域仿真的能力。LTSP (Long Term Stability Piogram): LTSP是時(shí)域仿真程序，用來模擬大型電力系統(tǒng)受到擾 動(dòng)后的長期動(dòng)態(tài)過程。為了保證仿真的精確性，提供了詳細(xì)的模型和方法。VSTAB (Voltage Stability Piogiain)：該程序用來評價(jià)大型復(fù)雜電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，給出 接近于電壓不穩(wěn)定的信息和不穩(wěn)定機(jī)理。為了估計(jì)電壓不穩(wěn)定狀態(tài)，使用了一種增強(qiáng)的潮流 程序，提供了一種接近不穩(wěn)定

3、的模式分析方法。ETMSP (Extended Transient Midterm Stability Progiam): 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(shí)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(shí)為得到最合適的排序采用了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系并采用了顯式積分和隱式積分 等數(shù)值積分法。SSSP(Smallsignal Stability Piogram)：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)特征值分析程序(PEALS)兩個(gè)子程序組 成。MASS程序采用了 QR變換法計(jì)算矩陣的所有特征值

4、，由于系統(tǒng)的所有模式都計(jì)算，它 對控制的設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)是理想的工具；PEALS使用了兩種技木：AESOPS算法和改進(jìn)Ainoldi 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(bǔ)充。二、EMTP/ATP EMTP是加拿大教授首創(chuàng)的電磁暫態(tài)分析軟件,它具有分析功能多、元件模型 全和運(yùn)算結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn),對于電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)都可做仿真分析，它的典型使用是預(yù)測電 力系統(tǒng)在某個(gè)擾動(dòng)(如開關(guān)投切或故障)之后感興趣的變量隨時(shí)間變化的規(guī)律，將EMTP 的穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析相結(jié)合，可以作為電力系統(tǒng)諧波分析的有力工具。ATP (The Alternative Tiaiisie

5、nts Program)是EMTP的免費(fèi)獨(dú)立版本，是目前世界上電磁暫 態(tài)分析程序最廣泛使用的一個(gè)版本，它可以模擬復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和任意結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，數(shù)學(xué)模型 廣泛，除用于暫態(tài)計(jì)算，還有許多其它重要的特性。ATP程序正式誕生于1984年，由Drs.W. Scott Meyer和Tsu-huei Liu,所組成的世界各地的用戶組不斷地發(fā)展。ATP還配備有比TACS更靈活、功能更強(qiáng)的通用描述語言MODELS及圖形輸入程序ATPDrawo功能：雷電過電壓研究操作過電壓和故障系統(tǒng)過電壓研究接地等現(xiàn)象的快速暫態(tài)分析設(shè)備建模電機(jī)啟動(dòng)過程動(dòng)態(tài)仿真軸系扭振分析變壓器及并聯(lián)電抗器/電容器的開斷鐵磁共振現(xiàn)象的研究電力電子

6、設(shè)備的研究斷路器電孤、沖擊電流FACTS 設(shè)備：STATCOM, SVC, UPFC, TCSC 模型諧波分析和網(wǎng)絡(luò)共振現(xiàn)象保護(hù)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)三、PSCAD/EMTDCDemus Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水電局開發(fā)完成了 EMTDC的初版，是一 種世界各國廣泛使用的電系統(tǒng)仿真軟件，PSCAD是其用戶界面，PSCAD的開發(fā)成功，使 得用戶能更方便地使用EMTDC進(jìn)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， 而且軟件可以作為實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器的前置端?？赡M任意大小的交直流系統(tǒng)。操作環(huán)境為: UNIX OS, Wmdows95, 98,NT； Fortran 編輯器：瀏覽器

7、和 TCP/IP 協(xié)議。功能：可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中斷路器操作、故障及雷擊時(shí)出現(xiàn)的過電壓可對包含復(fù)雜非線性元件（如直流輸電設(shè)備）的大型電力系統(tǒng)進(jìn)行全三相的精確模擬，其 輸入、輸出界面非常直觀、方便-進(jìn)行電力系統(tǒng)時(shí)域或頻域計(jì)算仿真-電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子領(lǐng)域的仿真計(jì)算-實(shí)現(xiàn)高壓直流輸電、FACTS控制器的設(shè)計(jì)四、電力系統(tǒng)分析軟件BPA中國版的BPA程序是由中國電力科學(xué)院引進(jìn)、消化、吸收美國BPA程序開發(fā)而成。從1984 年開始在我國推廣使用以來，己在我國電力系統(tǒng)規(guī)劃部門、調(diào)度運(yùn)行部門、試驗(yàn)研究部門 得到了廣泛的使用，成為我國電力系統(tǒng)分析計(jì)算的重要工具之一。程序中包括詳細(xì)的發(fā)電機(jī) 模型和各種勵(lì)磁模型，

8、主要由潮流和暫態(tài)穩(wěn)定程序構(gòu)成，具有計(jì)算規(guī)模大、計(jì)算速度快、 數(shù)值穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)等特點(diǎn)。操作系統(tǒng)為DOS及Windows 9XNT/2000版。功能：-潮流計(jì)算：采用P-Q分解法和牛頓一拉夫遜法相結(jié)合，以提高潮流計(jì)算的收斂性能，可 進(jìn)行交流系統(tǒng)潮流計(jì)算，也可進(jìn)行包括雙端和多端直流系統(tǒng)的交直流混合潮流計(jì)算-自動(dòng)電壓控制：可對多種類型的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行控制，具有自動(dòng)投切電抗器和電容器 電壓控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)帶負(fù)荷調(diào)節(jié)變壓器分接頭電壓控制功能。聯(lián)絡(luò)線功率控制：通過自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）功能，自動(dòng)控制聯(lián)絡(luò)線的功率交換為給定 值-系統(tǒng)事故分析（N-1開斷模擬）：用斷線補(bǔ)償法快速檢查制定系統(tǒng)中的每個(gè)元件故障

9、 后的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，找出系統(tǒng)運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié)，為電網(wǎng)運(yùn)行、規(guī)劃提供依據(jù)-網(wǎng)絡(luò)等值：可采用REI法，對指定區(qū)域進(jìn)行靜態(tài)等值，能保證等值網(wǎng)潮流結(jié)果和原始網(wǎng) 一致靈敏度分析：能夠按指定的擾動(dòng)量，給出功角、電壓靈敏度以及線路功率、線路損耗、網(wǎng) 損等靈敏度分析報(bào)告節(jié)點(diǎn)P-V、Q-V和P-Q曲線：在統(tǒng)施加一定的電壓、無功或有功擾動(dòng)后，程序可自動(dòng)給出 P-V、Q-V和P-Q變化模擬曲線確定系統(tǒng)極限輸送水平：可方便地使系統(tǒng)發(fā)電機(jī)出力和負(fù)荷成比例地增加或減少，以預(yù)測網(wǎng)絡(luò)對負(fù)荷的適應(yīng)能力-負(fù)荷靜特性模型：可以模擬由恒定功率、恒定電流和恒定阻抗構(gòu)成的靜態(tài)綜合負(fù)荷模型， 用來模擬電壓變化對負(fù)荷的影響-分析報(bào)告靈活、檢錯(cuò)

10、信息詳細(xì)：用戶可自定義分析報(bào)告，程序提供900多種檢錯(cuò)信息，便 于用戶根據(jù)檢錯(cuò)信息發(fā)現(xiàn)和校正錯(cuò)。五、電力系統(tǒng)分析軟件NETOMAC簡介：德國西門子公司在上個(gè)世紀(jì)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，功能口益強(qiáng)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(dá)式等，用戶遍及世界各地。該軟件元件模型全，仿真頻帶寬，運(yùn)行和Windows 環(huán)境下。功能：-潮流計(jì)算：可進(jìn)行單相、三相潮流計(jì)算，計(jì)算時(shí)可以考慮負(fù)荷電壓特性、變壓器分接頭、 HVDC及SVC；也可進(jìn)行電感、電容耦合的多相線路潮流計(jì)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(jì)算

11、：分為電磁暫態(tài)計(jì)算和機(jī)電暫態(tài)計(jì)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(diǎn)、非線性連接等問題；機(jī)電暫態(tài)部分可 用自定義地負(fù)荷模型考慮頻率、電壓特性，自定義的繼電保護(hù)斷開線路仿真。在暫態(tài)計(jì)算中 不同的時(shí)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(shí)域內(nèi)使用QuasNewton, Modified Powell或最小二乘法進(jìn) 行辨識；能在等式、不等式約束條件下對用戶自定義的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：能對發(fā)電機(jī)電壓 調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化甚至可以解決一些較難優(yōu)化的數(shù)學(xué)問題-頻率響應(yīng)：計(jì)算網(wǎng)絡(luò)和電機(jī)的頻率特性以便于為發(fā)電機(jī)勵(lì)磁等的參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)、計(jì)算

12、無源網(wǎng)結(jié)的諧波分布、分析網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的周期性干擾、研究和頻率和電壓有關(guān)的負(fù)荷的影響 等-動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析：使用收斂性較好的QR算法求出全部特征值，來判斷系統(tǒng)在小擾動(dòng)下的 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性；若考慮發(fā)電機(jī)軸系方程后，也可進(jìn)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(jī)勵(lì)磁，原動(dòng)機(jī)調(diào)速器、汽輪機(jī)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韓禎祥.張琦.徐政.一個(gè)大型集成化的電力系統(tǒng)仿真計(jì)算軟件一一NETOMAC,電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1997.9六、PSASP電力系統(tǒng)分析綜合程序（Power System Analysis Software Package,PSAS

13、P）是一套歷史長 久、功能強(qiáng)大、使用方便的電力系統(tǒng)分析程序,它具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，是資源共享，使 用方便，高度集成和開放的大型軟件包PSASP是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員確定經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的重要工具；是 運(yùn)行調(diào)度人員確定系統(tǒng)運(yùn)行方式、分析系統(tǒng)事故、尋求反事故措施的有效于段：是科研人員 研究新設(shè)備、新元件投入系統(tǒng)等新問題的得力助手:是高等院校用于教學(xué)和研究的軟件設(shè)施。 PSASP基于電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，可進(jìn)行電力系統(tǒng)（輸 電、供電和配電系統(tǒng)）的各種計(jì)算分析。計(jì)算程序模塊潮流暫態(tài)穩(wěn)定短路電流網(wǎng)損分析電壓穩(wěn)定靜態(tài)安全分析靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等值直接法暫態(tài)穩(wěn)定小干

14、擾穩(wěn)定最優(yōu)潮流和無功優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化協(xié)調(diào)繼電保護(hù)整定和仿真主要特點(diǎn)：交直流混合電力系統(tǒng)固定模型庫和用戶自定義模型庫支持提供用戶程序接口，實(shí)現(xiàn)和用戶程序聯(lián)合運(yùn)行文本和圖形兩種運(yùn)行模式及多種形式的結(jié)果輸出七、PSS/E OPF簡介PIT美國電力技術(shù)咨詢公司在電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域居世界之首，其PSS/E OPF （用于電力系統(tǒng) 工程的仿真器的優(yōu)化潮流)是個(gè)功能強(qiáng)大，使用方便的電力網(wǎng)絡(luò)分析工具。它突破了常規(guī) 的潮流分析，為用戶提供了全面優(yōu)化和調(diào)整輸電系統(tǒng)運(yùn)行的能力。PSS正OPF完全跋入在 PSSJE的潮流程序中，使得這種優(yōu)化和調(diào)整更為容易。PSSJEOPF把職能融入潮流求解過程中，大大提高了分析電力系統(tǒng)性能

15、的效率。常規(guī)的潮流 依賴于工程師系統(tǒng)地研究各個(gè)解后才能找到一個(gè)滿意的“良好”解，而PSS正OPF直接改 變各種控制從而迅速地確定最優(yōu)”解。幾乎對于任何一個(gè)合理的初始點(diǎn)，OPF肯定能求 得唯一的全局最優(yōu)解，并同時(shí)滿足系統(tǒng)約束，使成本減少到最小或使系統(tǒng)性能最佳。PSSJEOPF除了能夠進(jìn)行通常的優(yōu)化分析外(比如使運(yùn)行費(fèi)用減到最小)，還適用于解決和 當(dāng)今電力市場環(huán)境更密切相關(guān)的許多問題，這包括：運(yùn)行費(fèi)用減到最小(Minimizing operating costs)；無功規(guī)劃(Reactive power scheduling):電壓崩潰分析(Voltage collapse analysis):輸

16、送能力分析(Transfer capability investigation)；基于地點(diǎn)的邊際電價(jià)分析(Location based margmal cost assessment):隨時(shí)需要的輔助服務(wù)費(fèi)用分析(Ancillary seivice opportunity cost assessment):建立用作對系統(tǒng)影響評估的常規(guī)潮流(Impact assessment base case development)oPSS正OPF提供經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的使用簡單的圖形斷面。該斷面可以幫助迅速定義和建立即使 是最為復(fù)雜的電力系統(tǒng)優(yōu)化問題。PSS/EOPF完全集成在PSS/E的潮流程序中，可以直接

17、從PSS/E獲得所有必要的潮流數(shù)據(jù)模型，并在每次一個(gè)優(yōu)化潮流求解過程完成后立即自動(dòng) 更新這些潮流數(shù)據(jù)。因此，這個(gè)過程非常有效。優(yōu)化潮流的數(shù)據(jù)編輯器可以方便地用來輸 入和修改所有的約束和控制變量。整個(gè)過程的操作是通過一組完整的視窗構(gòu)成的現(xiàn)代圖形 斷面進(jìn)行的。程序的每一個(gè)功能都可以從驅(qū)動(dòng)菜單中選擇。PSS正OPF可以提供的目標(biāo)函數(shù)為(可以同時(shí)滿足一個(gè)或多個(gè)目標(biāo))：使燃料費(fèi)用減到最小(Minimize fuel costs):使平衡母線發(fā)電機(jī)有功出力減到最小(Minimize active power slack generation)； 使平衡母線發(fā)電機(jī)無功出力減到最小(Minimize reac

18、tive power slack generation)；使有功損耗減到最小(Minimize active power loss)；使無功損耗減到最小(Minimize reactive power loss):使支路電抗調(diào)整量減到最小(Minimize adjustable branch reactance )；使母校并聯(lián)電容調(diào)整量減到最小(Minimize adjustable bus shunts)：使母線負(fù)荷調(diào)整量減到最小(Minimize adjustable bus loads)；使斷面潮流減到最小(Muiiinize interface flows):使斷面有功潮流傳輸最大(Maximize mterface active power transfer )。PSS正OPF允許用戶任意選擇上述目標(biāo)函數(shù)的組合，只要點(diǎn)擊圖形斷面上的功能鍵就可容易 實(shí)現(xiàn)。優(yōu)化潮流問題的陳述是通過將目標(biāo)函數(shù)和任意數(shù)目的約束和控制結(jié)合起來而形成的, 這些約束和控制可以是：母線電壓幅值限制(Bus voltage magnitude limits):支路潮流限制(有功、無功、視在功率、電流)(Branch flow linuts (MW, MVar,MVA, Ampere)；斷面潮流限制有