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电力系统数字仿真技术的发展与应用 摘要：电力系统直接关系着国计民生，其发展已受到越来越多的人的关注和重视。同时，世界各国的电力系统其发展也越来越庞大，电力系统的运行也越来越复杂。为此，本文论述了目前电力系统数字仿真技术及其发展与应用现状，为我国电力系统数字仿真技术的进一步发展和完善提供一定的帮助。 关键词：电力系统数字仿真技术 发展 应用 引言 当今,世界各国的电力系统发展得越来越庞大,电力系统的运行也随之越来越复杂,发生的事故越来越难以用传统的分析方法预测。在我国,随着三峡电站的建设、西电东送工程的实施和全国联网工程的推进,既有交流线路,又有直流线路,还包括诸如无功静止补偿器之类的电力电子设备和FACTS装置的全国统一电网将使电网的安全稳定运行控制变得十分复杂。这对电力系统仿真技术提出了更高的要求。本文讨论了电力系统数字仿真技术的发展与应用。 电力系统数字仿真是用数学模型代替实际电力系统, 在计算机上用数值方法对系统的运行特性进行试验和研究的过程。由于与传统的动态仿真比较, 数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性的限制, 能保证被研究对象和实验系统的安全性, 具有很好的经济性, 有效性和方便性, 可预测设计中未来系统性能等优点, 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。而各种电力系统仿真软件也已成为电力科研工作者进行系统规划、设计、确定运行方式, 进行事故分析, 开发保护和自动装置等工作的重要工具。下 电力系统仿真技术 系统数字仿真主要是指建立在数学模型上，并在数字计算机上做试验的一个过程。而电力系统数字仿真则是系统数字仿真的一个分支。电力系统数字仿真一般可以分为两种：研究仿真和培训仿真。研究仿真主要包括电磁暂态仿真和暂态稳定仿真；而培训仿真则主要包括调度员的培训仿真器、变电站培训人员培训仿真器以及发电厂机组运行人员培训仿真器。 按是否离线又分为电力系统离线数字仿真技术、电力系统实时数字仿真技术。 （1）电力系统离线数字仿真技术。 电力系统离线仿真主要是利用数字计算机，建立相关的数学模型，用数学方法去求解电力系统的物理过程的仿真研究过程。根据数字仿真的目的不同，电力系统数字仿真所采用的数学模型可以分为以下几种：线性模型、非线性模型、定常模型、时变模型、连续模型、离散模型、集中参数模型、分布参数模型、确定性模型以及随机性模型等。目前，我国电力系统离线仿真软件，根据不同的动态过程而采用不同的仿真方法，一般来说，主要有三种：电磁暂态过程数字仿真、机电暂态过程数字仿真以及中长期动态过程数字仿真。其中，电磁暂态过程数字仿真主要是用数学中数值的计算方法来对电力系统中的从数微秒到数秒之间的一个电磁暂态过程所进行仿真模拟。对于机电暂态过程数字仿真，目前，我国常用的机电暂态仿真程序就是电力系统综合程序（简称PSASP）。而中长期动态过程仿真，则是电力系统在受到扰动后，所进行的较长过程的动态仿真。目前，国际上主要的机电暂态过程数字仿真主要有：美国电力科学研究院所研究的LTSP程序等。 （2）电力系统实时数字仿真技术。 电力系统实时数字仿真一般可分为三种：数字仿真、物理仿真和数模混合式仿真，三种仿真的宿舍与实际系统的动态过程是完全一致的。20 世纪60年代初，在前苏联的援助下，我国的电力系统科学研究院建立了我国最大的电力系统数字动态模拟实验室；到了80 年代，电力系统科学研究院和武汉高压研究所率先从美国PTI 公司引进了TNA 设备，为我国电力系统实时数字仿真技术的发展提供积极的作用。目前，电力系统科学研究院正致力于开发电力系统全数字实时仿真系统。 电力系统仿真技术的发展 我国采用系统数字仿真的方法来研究和分析电力系统正常运行状态和受扰动后的动态过程, 很早就开始了。20 世纪60 年代初, 国内许多电力科研机构和高等院校先后开发了多种电力系统潮流, 暂态稳定和短路电流计算程序, 后来发展成为各种专用计算程序和综合稳定程序。与此同时引进了国外多版本的电力系统电磁暂态程序( EMTP) 和许多专用数字仿真程序。这些研究仿真软件可以研究电磁暂态、电磁谐振、机电震荡、发电机组轴系扭振以及由于断路器切换或雷电流冲击等引起的暂态过程。后来EMTP 又增加了潮流计算、超高压直流输电的换流器、控制系统及其分析等内容[1] 。 1996 年, 为了对我国正在建设的三峡工程的输配电工程进行实时仿真研究, 电科院从加拿大TEQSIM公司引进了先进的数模混合式仿真系统; 90年代中期, 为了跟踪国际上电力系统实时仿真技术发展的潮流和500 kV 系统继电保护现场调试及例行检验的需要, 少数电力企业和电科院、国家电力公司电力自动化研究院以及一些高校引进了少量的RTDS 装置; 目前, 电科院正致力于开发全数字实时仿真系统。 电力系统实