電力企業(yè)常用電力系統(tǒng)軟件應用

電力企業(yè)常用仿真計算

軟件學習主講：王莉麗電氣與電子工程學院教五樓C204Email:ncepuwll@163.com課程的意義電力系統(tǒng)是一個復雜時變的系統(tǒng)，在國民經(jīng)濟中有著極其重要的作用。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大和電網(wǎng)電壓等級的不斷升高,電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行和控制的復雜性亦日益增加,因此在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和研究中仿真軟件的應用越來越廣泛。電力系統(tǒng)仿真的方法電力系統(tǒng)仿真軟件以數(shù)學模型代替實際的電力系統(tǒng)。用數(shù)值的方法對系統(tǒng)運行特性進行研究和測試。主要用來進行潮流計算、電磁暫態(tài)仿真、機電暫態(tài)仿真、控制保護仿真等。國內外研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)仿真軟件的開發(fā)研究起源于上世紀五六十年代，受到當時的計算機價格、內存容量和計算速度等多方面的嚴重限制。八十年代后，隨著計算機軟件和硬件的高速發(fā)展，先進數(shù)學計算方法的引入，電力系統(tǒng)仿真軟件取得了巨大的飛躍，功能日臻完善，計算效率大大提高，使用也更加方便靈活。目前，國際上有多種電力系統(tǒng)仿真軟件，在世界上不同國家和地區(qū)的各級電力企業(yè)、研究所和大學中得到了較為廣泛的應用。常用電力系統(tǒng)仿真軟件主要有：邦納維爾電力局(BonnevillePowerAdministration,BPA)開發(fā)的BPA程序和EMTP程序;中國電力科學研究院開發(fā)的電力系統(tǒng)分系綜合程序PSASP；由德國DigSILENT公司開發(fā)的大型集成化電力系統(tǒng)仿真軟件DigSILENT；曼尼托巴高壓直流輸電研究中心(ManitobaHVDCResearchCenter)開發(fā)的PSCAD/EMTDC程序；MathWorks公司開發(fā)的科學與工程計算軟件MATLAB；BPA程序是美國聯(lián)邦政府能源部下屬邦納維爾電力局計算方法開發(fā)組自二十世紀60年代初期開發(fā)的大型電力系統(tǒng)離線分析程序。目前電力系統(tǒng)多數(shù)單位所用的BPA程序是中國電力科學研究院在美國BPA程序1983年9月版本的基礎上,經(jīng)過消化吸收,開發(fā)而成的中國版程序,且已在我國電力系統(tǒng)規(guī)劃設計、調度運行和試驗研究等各部門得到了廣泛的應用,成為我國電力系統(tǒng)分析計算的重要工具之一。(1)BPA電力系統(tǒng)分析綜合程序我國電力科學研究院自主研發(fā)的一套具有高度集成性，開放性和自主知識產(chǎn)權的大型軟件包。該程序從1973年中國電科院開始開發(fā)起，不斷的進行完善和更新。具有功能強大，使用方便等特點。PSASP基于電網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)庫、固定模型庫以及用戶自定義模型庫的支持，可進行電力系統(tǒng)(輸電、供電和配電系統(tǒng))的各種計算分析，是目前國內電網(wǎng)公司比較受歡迎和廣泛使用的電力系統(tǒng)仿真軟件。(2)PSASP

（PowerSystemAnalysisSoftwarePackage）PSASP的體系結構分為三層:第一層是公用數(shù)據(jù)和模型的資源庫,其中包括:電網(wǎng)基礎庫、固定模型庫、用戶自定義模型庫和用戶程序庫等。第二層是基于資源庫的應用程序包,包括穩(wěn)態(tài)分析、故障分析、機電暫態(tài)分析和暫態(tài)穩(wěn)定計算。

第三層是計算結果庫和分析工具,軟件進行各種分析計算后,生成的結果數(shù)據(jù)以多種形式輸出或轉換為Excel、AutoCAD、MATLAB等其他數(shù)據(jù)格式。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。(3)DigSILENT

（DigitalSimulationAndElectricalNetwork

）DigSILENT/PowerFactory是由德國DigSILENT公司開發(fā)的大型集成化電力系統(tǒng)仿真軟件。它具有高度圖形化的操作模式和全新的數(shù)據(jù)管理觀念。軟件包含了幾乎常用的所有電力系統(tǒng)分析的功能，如潮流、短路計算、機電暫態(tài)及電磁暫態(tài)計算、諧波分析、小干擾穩(wěn)定分析等。擁有豐富全面的元件模型庫。除了詳細的系統(tǒng)元件模型和控制器模型之外，還擁有風電機組電氣部分的模型和多種電力電子元件模型。(4)PSCAD/EMTDC

(PowerSystemsComputerAidedDesign/ElectromagneticTransientsProgramincludingDirectCurrent)為了研究高壓直流輸電系統(tǒng),DennisWoodford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,隨后在曼尼托巴大學創(chuàng)建高壓直流輸電研究中心；既可以研究交直流電力系統(tǒng)問題,又能夠完成電力電子仿真及非線性控制的多功能工具(Versatiletool)；特別是PSCAD圖形界面(GUI)的開發(fā)成功,使得用戶能更方便地使用EMTDC進行電力系統(tǒng)仿真計算,而且該軟件可以作為實時數(shù)字仿真器(realtimedigitalsimulator,RTDS)的前置(frontend)部分?，F(xiàn)在新版的PSCAD/EMTDC不但有工作站版(適用于UnixWorkstations)而且有微機版；因其具有大規(guī)模的計算容量、完整而準確的元件模型庫、穩(wěn)定高效的計算內核、友好的界面和良好的開放性等特點,已經(jīng)被世界各國的科研機構、學校和電力生產(chǎn)部門電氣工程師廣泛使用。個人版的PSCAD/EMTDC免費應用,可在http:∥www.ee.umanitoba.Ca/～hvdc下載全功能的個人版SCAD/EMTDC4.0及相應FORTRAN編譯器。PSCAD/EMTDC軟件的主要功能是進行電力系統(tǒng)時域和頻域仿真,還可以進行交流系統(tǒng)的諧波研究、暫態(tài)扭矩的分析、直流系統(tǒng)的啟動、直流系統(tǒng)換相方法研究、串聯(lián)或并聯(lián)的多端輸電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真、同桿架設的交直流電路的相互影響等。PSCAD/EMTDC典型應用是計算電力系統(tǒng)遭受擾動或參數(shù)變化時,參數(shù)隨時間變化的規(guī)律；此外，PSCAD/EMTDC軟件廣泛應用于高壓直流輸電、FACTS控制器的設計、電力系統(tǒng)諧波分析及電力電子領域的仿真計算。(5)EMTP

(Electro-MagneticTransientProgram)EMTP程序主要用于計算電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)過程,目前的EMTP程序是在原美國邦納維爾電力局(BPA)編制的電磁暫態(tài)程序基礎上由W.SxottMeyer等開發(fā)完善形成的?，F(xiàn)已有許多國家使用該程序進行電力系統(tǒng)各種暫態(tài)過程的研究,其中ATP程序(AlternativeTransientsProgram)是較為廣泛使用的一個版本。目前,在世界上已形成了多個ATP-EMTP程序的用戶協(xié)會,這些用戶協(xié)會通常按地域劃分,主要有加拿大/美國EMTP用戶協(xié)會(CAEUG)、歐洲用戶協(xié)會(EEUG)、日本用戶協(xié)會、韓國用戶協(xié)會以及臺灣地區(qū)的用戶協(xié)會等。我國于1980年初在水電部計算機辦公室的領導下,從美國BPA公司引進了EMTP程序,1988年通過電力部引進了微機版電磁暫態(tài)計算程序ATP。中國電力科學研究院在引進的程序基礎上進行了調試、修改以及功能二次開發(fā),并且在全國范圍內推廣使用,完善了中文使用說明及相關技術資料,編制了人機會話式數(shù)據(jù)輸入程序及ATP工作環(huán)境軟件包,提供了與用戶友好的人機界面。EMTP由電磁暫態(tài)計算程序、輔助支持子程序及繪圖功能子程序組成。該軟件典型應用為計算電力系統(tǒng)在某個擾動(如開關投切或故障)之后感興趣的變量隨時間變化的規(guī)律。(6漫)M東at川la盼b該軟疼件是劃由Ma鵝th腎wo嶼rk惕s公司御開發(fā)江的商推業(yè)數(shù)墊學軟妥件。恰廣泛爭應用波于科爺學研計究，曉工程掏設計羞等眾耕多領估域中使。它是烤以矩涼陣運詞算為墾基礎,把計烘算、牌可視隙化、世程序柳設計勿融合君在一術個交主互的郵工作曲環(huán)境鏟中,在此作環(huán)境姥中可偽以實蓮現(xiàn)工米程計串算、吧算法瓣研究委、建池模和練仿真械、應富用程雙序開湯發(fā)等賽。MA勺TL董AB是高逝性能幫、通管用的環(huán)科學劣與工婚程計木算軟正件,它功您能強妹大,在電帆氣、從化工筍、制趨造、百醫(yī)療敏等多授個行提業(yè)均婦有應棄用。MA凳TL貍AB使用樓方便棚、簡鑰單易絲式學,且開移發(fā)出泛了圖遮形建晝模的逮電力巧系統(tǒng)滿模塊,因此例在廣紫大電兄氣工宣程科張研人民員也總應用縫甚廣;MA匯TL唉AB在電鏡力系斤統(tǒng)建準模和股仿真紀的應浮用主竄要由廚電力川系統(tǒng)程仿真給模塊(P印ow逝er列S巧ys趙te藍m槍Bl理oc予k提se梅t)來完王成,P淡SB是由TE旬QS踩IM公司釀和魁治北克困水電半站開傭發(fā)的痛。其他材仿真吩軟件除了饞上述蛛電力艙系統(tǒng)羞仿真鵲計算姜軟件鳥之外件，還尖有很買多電府力系高統(tǒng)仿迎真軟杯件在椒國內法和國調際上延運用遮比較永廣泛炒，比掘如由伙美國EP儀RI公司仔研發(fā)錢的PS苗AP恢AC，德曬國西矛門子勾公司唐研發(fā)度的NE習TO某MA燈C，美她國PI購T電力失公司祖開發(fā)生的PS米S/剛E。國傅內各臟調度矛局，勾試驗烘中心貫目前磨或擁支有上絲式述仿哄真軟劑件中嚼的幾甩種，私或需全要添椒置某估些新端的軟真件，岡以滿砍足現(xiàn)拐今電患力系煉統(tǒng)日舞益發(fā)惱展的井需要販。電力肥系統(tǒng)醬仿真刑軟件抵應用蛇分析BP溝A、PS府AS膜P主要揉進行悄潮流齡和機壘電暫市態(tài)數(shù)寨字仿腿真；Di汁gS抽IL蕩EN螞T主要畜用于哪新能犬源接飄入電停網(wǎng)的駱研究駁；EM練TP主要附用來睬進行珠電磁忽暫態(tài)逆過程牙數(shù)字汪仿真遞；PS穗CA童D/熔EM叔TD住C、NE罩TO酬MA杯C主要校進行掘電磁路暫態(tài)擋和控爽制環(huán)塞節(jié)的騰仿真溉；MA復TL業(yè)AB主要栗進行看控制逆環(huán)節(jié)嫂的數(shù)堅字仿如真研充究。美國PT尋I的PS舞S/紛E程序淘等具榮有長宜過程折動態(tài)澡穩(wěn)定作計算芳功能庸。加拿慶大Ma療ni這to按ba直流籠研究屋中心RT釀DS公司賠的RT他DS等主肚要進你行電付力系引統(tǒng)全想數(shù)字年實時洪仿真滾。本門球開放罷實驗餃的內溜容和封形式內容柄：學會態(tài)使用BP涌A和PS枕AS限P的基桐本操糾作，普能夠鮮輸入補電網(wǎng)逢原始朗數(shù)據(jù)諸，進親行潮奴流計男算，迎輸出握結果拉。形式叨：自由閉組合語，3~熱4人一勁組；查閱膜資料椒，選伐擇算糖例；學習盜軟件堵的基花本操嶺作，婦包括帖：界臥面、龍數(shù)據(jù)廈錄入樹格式緣瑞等；建立投工程丈，錄件入數(shù)唯據(jù)，餅進行菜潮流偷計算貓；輸出巖計算嗚結果農(nóng)，并塘且結糾合《電力陜系統(tǒng)布穩(wěn)態(tài)晝分析》中所煉學理睬