电力系统仿真软件介绍(作业)

电力系统分析软件介绍

1 EMTDC/PSCAD

EMTDC是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件， PSCAD是其用户界面，一般直接将其称为PSCAD。使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能。

PSCAD/EMTDC基于dommel电磁暂态计算理论，适用于电力系统电磁暂态仿真。

EMTDC（Electro Magnetic Transient in DC System）即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能工具。

PSCAD由Manitoba HVDC research center开发。

2 PSAPAC

PSAPAC由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。其包含多个模块，其中部分模块可以单独使用。

模块和功能如下：

DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。

LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。

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IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。

TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。

DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。

LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。

VSTAB（Voltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。为了估计电压不稳定状态，使用了一种增强的潮流程序，提供了一种接近不稳定的模式分析方法。

ETMSP（Extended Transient Midterm Stability Program）： EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域仿真程序。为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技术，解网络方程时为得到最合适的排序采用了网络拓扑关系并采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。

SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序(MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS）两个子程序组成。MASS程序采用了QR变换法计算矩阵的所有特征值，由于系统的所有模式都计算，它对控制的设计和协调是理想的工具；PEALS使用了两种技术：AESOPS算法

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和改进Arnoldi方法，这两种算法高效、可靠，而且在满足大型复杂电力系统的小信号稳定性分析的要求上互为补充。

3 PSASP

PSASP由中国电力科学研究院开发。PSASP的功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。

稳态分析包括潮流分析、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析和静态等值等。

故障分析包括短路计算、复杂故障计算及继电保护整定计算。

机电暂态分析包括暂态稳定计算、电压稳定计算、控制参数优化等。

4 SYMPOW

ABB公司的SYMPOW是机电暂态仿真程序。

5 RTDS

RTDS由加拿大RTDS公司出品，一个CPU模拟一个电力系统元器件，CPU间的通讯，采用并行－串行－并行的方式。RTDS具有仿真的实时性，主要用于电磁暂态仿真。目前RTDS应用规模最大的是韩国电力公司(KEPCO)的装置, 有26个RACK，可以模拟400多个三相结点。RTDS仿真的规模受到用户所购买设备(RACK)数的限制。这种开发模式不利于硬件的升级换代，与其它全数字实时仿真装置相比可扩展性较差。由于每个RACK

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的造价很高, 超过30万美元, 因此仿真规模一般不大。基于上述原因，RTDS目前主要用于继电保护试验和小系统实时仿真。

6 ARENE

法国电力公司(EDF)开发的全数字仿真系统ARENE, 有实时仿真和非实时仿真版本。实时版本有：

（1）RTP版本，硬件为HP公司基于HP-CONVE工作站的多CPU并行处理计算机，该并行处理计算机的最大CPU数量已达32个，可以用于较大规模系统电磁暂态实时仿真；

（2）URT版本，HP-Unix工作站，用于中小规模系统电磁暂态实时仿真；

（3）PCRT版本，PC-Linux工作站，用于中小规模系统电磁暂态实时仿真。

ARENE实时仿真器可以进行如下物理装置测试：继电保护，自动装置，HVDC和FACTS控制器，可以用50微秒步长进行闭环电磁暂态实时仿真。ARENE不作机电暂态仿真。采用基于HP工作站的并行处理计算机，其软硬件扩展也受到计算机型号的制约。目前国内没有单位引进该系统，因此该系统的投资情况并不清楚。

7 HYPERSIM

该系统是由加拿大魁北克TEQSIM公司开发的电力系统数字实时仿真产品，可用于机电暂态实时仿真和电磁暂态实时仿真，但目前还不能进行电磁暂态和机电暂态混合仿真。

8 DDRTS

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深圳殷图科技发展有限公司开发的数字动态实时仿真系统DDRTS，基于高速PC机，是全数字化的动态模拟实验及测试系统。DDRTS是基于微机开放式的体系结构和自主开发的全中文图形化电力系统仿真软件，用于模拟电力系统的电磁暂态和机电暂态过程以及对装置进行实时闭环测试。

DDRTS 系统包含了发电机、发电机的励磁调节器和调速器、PSS、电动机、变压器、输电线、断路器、电抗器、CT、PT、CVT、负荷和各种无源元件，还有包括饱和电抗器等非线性元件，但由于DDRTS 系统的直流系统模型和FACTS 模型几乎空白，所以DDRTS 系统只应用在交流系统仿真中。

9 ADPSS

中国电力科学研究院开发的电力系统全数字实时仿真装置ADPSS是世界上首套可模拟大规模电力系统（1000台机、10000个节点）的全数字实时仿真装置。该仿真装置基于高性能机群服务器，采用网络并行计算技术实现了大规模复杂交直流电力系统的机电暂态实时仿真和机电、电磁暂态混合实时仿真以及外接物理装置试验。该装置可与调度自动化系统相连接取得在线数据进行仿真，可进行继电保护、安全自动装置、FACTS控制装置和直流输电控制装置的闭环仿真试验。

10、NETOMAC简介

德国西门子公司在上个世纪70年代开发的电力系统分析软件，经过多年的发展，该软件不断 完善，功能日益强大，具有良好的开放性，可嵌入用户自行编制的FORTRAN语言子程序、数学表达 式等，用户遍及世界各地。该软件元件模型全，仿真频带宽，运行与Windows环境下。

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功能：

· 潮流计算：可进行单相、三相潮流计算，计算时可以考虑负荷电压特性、变压器分接头、

HVDC及SVC；也可进行电感、电容耦合的多相线路潮流计算，得到分布式多相线路上的电压随距离的变化曲线

· 暂态计算：分为电磁暂态计算和机电暂态计算。电磁暂态部分采用差分导纳法、变积分步 长等方法和技巧有效地处理了开关操作产生间断点、非线性连接等问题；机电暂态部分可用自定义地负荷模型考虑频率、电压特性，自定义的继电保护断开线路仿真。在暂态计算中不同的时段可采用不同的数学模型，可变积分步长

· 参数辨识和优化：在频域或时域内使用Quas－Newton，Modified Powell或最小二乘法进 行辨识；能在等式、不等式约束条件下对用户自定义的目标函数进行优化；能对发电机电压调节器的参数进行优化甚至可以解决一些较难优化的数学问题

· 频率响应：计算网络和电机的频率特性以便于为发电机励磁等的参数设计提供依据、计算无源网络的谐波分布、分析网络中出现的周期性干扰、研究与频率和电压有关的负荷的影响等

· 动态稳定性分析：应用收敛性较好的QR算法求出全部特征值，来判断系统在小扰动下的动态稳定性；若考虑发电机轴系方程后，也可进行次同步振荡的研究

· 面向模块的仿真语言：采用模块化语言来模拟发电机励磁，原动机调速器、汽轮机等。具有80多种模块，其中有积分、惯性等基本积分环节，也有较大的组合模块

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11、PSS/sincal

不单单针对电力系统的分析，同样适用于

是PSS/E和NETOMAC的最新合成版，兼有机电和电磁仿真的功能。同样为西门子公司开发。此软件我们也是第一次听说，具体的比较仅就有英文官方网站上的简介，同时我们在相关论坛是下载到了其中文详尽说明书，但对其学术方面的概括未能发现，这应该同该软件破解版本难以找到相关。目前可以确定的是，其兼具PSS和NETOMAC的功能，功能强大。

12、 PSD电力系统分析软件工具

概况： PSD电力系统分析软件工具用于大规模电力系统的多时标和全过程仿真计算分析。

结构：

主要支撑环境包括：

 电网计算数据库系统

 数字平台、集成数据编辑系统

 地理接线图做图、单线图做图、稳定曲线做图及比较工具

 快速分布式计算系统

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功能：

（1）稳态计算分析：

 潮流计算、

 灵敏度分析、

 静态电压稳定分析、

 网损分析、

 最优潮流和无功优化计算、

 谐波分析；

（2）暂态稳定计算分析：

 暂态稳定计算分析、

 稳定极限求取；

（3）全过程计算分析：

 电力系统电磁、机电暂态及中长期的全过程动态仿真;

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（4）故障计算：

 短路电流计算、

 小干扰稳定分析、

 电压稳定分析。

技术特点

 软件包稳定性好、适应面广、满足大网工程计算的需求、适用于中国电网工程应用；

 电力系统模型丰富：

1) 具有多种火电、水电以及风电机组模型；

2) 励磁系统基于现场实测随时扩充更新；

3) 具有采用统计综合法、总体辨测法、故障拟合法等多项技术提出的SLM综合负荷模型；

 全过程动态仿真程序，包含多种中长期元件模型，准确仿真大电网机电暂态以及中长期过程及系统响应；

 电力系统机电/电磁暂态混合仿真程序，具备国内外主要直流厂家的详细控制系统模型，可实现电网对称及不对称故障条件下的直流和FACTS的电磁暂态仿真；

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 电网计算数据库提供电网基础数据，数据权威性好、准确度高，在中国网省公司及地区级电网大规模应用；

13、PSASP（Power System Analysis Software Package）

概要

电力系统分析综合程序(PSASP)是中国电力科学研究院开发的电力系统分析工具，具备自主知识产权。

功能

（1）稳态分析：

 潮流计算、

 网损分析、

 最优潮流和无功优化、

 静态安全分析、

 谐波分析、

 静态等值；

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（2）故障分析：

 短路计算、

 继电保护整定计算；

（3）暂态和动态分析：

 暂态稳定计算、

 直接法暂态稳定计算、

 电压稳定计算、

 小干扰稳定计算、

 控制系统参数优化。

技术特点

 体系结构集成、共享；

 人机界面友好、方便；

 单线图、地理图、厂站图支持的图模一体化平台；

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 用户自定义(UD)和用户程序接口(UPI)开放接口；

 具备与SCADA/EMS在线数据的通信接口，具备离线计算转为在线分析功能

 具备与Excel、AutoCAD、Matlab等软件通信的接口。

应用情况和主要业绩

 1973年开始长期开发应用；

 1985年荣获首届国家科技进步一等奖；

 中国国家重大电力系统工程计算分析，例：

4) 中国第一条500千伏(东北元锦辽)系统的设计和运行方案

5) 中国华中电网-华东电网联网运行方案；

 中国各网、省、地、县的运行、设计及科研单位和大型企业等600家用户购买；

 国内外70余所大学购买

14、ATP-EMTP（免费电磁暂态分析程序）

概况

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ATP程序(The Alternative Transients Program)是目前世界电磁暂态分析程序(EMTP)最广泛使用的一个版本,ATP-EMTP程序几乎可为世界上的每一个人所免费使用,并可在大多数类型的计算机上运行。

功能

EMTP程序的基本功能是进行电力系统仿真计算。

典型应用：

 预测电力系统在某个扰动(如开关投切或故障)之后所关心的变量随时间变化的规律;

 EMTP的稳态分析和电磁暂态分析相结合,常用来作为电力系统谐波分析的工具。

 EMTP程序同时广泛应用于电力电子领域的仿真计算。

版权

ATP-EMTP不是公共域内免费软件。ATP的版权属于加拿大/美国EMTP用户协会,获取和使用ATP程序必须通过授权。

各类仿真软件比较：

EMTP主要用来进行电磁暂态过程数字仿真，PSCAD／EMTDC、NETOMAC主要进行电磁暂态和控制环节的仿真，BPA，PSASP主要进行潮流和机电暂态数字仿真。MATLAB

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主要进行控制环节的数字仿真研究。法国电力公司等开发的EUROSTAG程序，美国电力科学研究院开发的LTSP程序，美国通用电气公司和日本东京电力公司共同开发的EXTAB程序等主要进行长过程动态稳定分析计算。美国PTI的PSS／E程序，捷克电力公司的MODES程式序等到也具有长过程动态稳定计算功能。加拿Manitoba直流研究中心RTDS公司的RTDS，法国电力公司的ARENE，加拿大来魁北克TEQSIM 公司的HYPERSIM 等主要进行电力系统全数字实时仿真。由于目前电力系统仿真研究工作主要集中在潮流分析、电磁暂态分析、机电暂态分析，新装置、新电气现象的原理特性分析等，长过程分析和实时分析进行的相对较少，因此这类软件应用亦不太普遍。

刘鹏 2009301390078

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