电力系统仿真技术

1、10-710-510-310-1101103105LightningSwitchingSubsynchronous resonanceTransient stabilityLong term dynamicsTie-line regulationDaily load variationTimescale (seconds)HVDC, FACTS, etc.Generator controlProtectionPrime mover controlLFCOperator actions1 cycle1 sec1 min1 hr1 dayImpulsive transientsOscillator

2、y transientsShort-duration variationsLong-duration variationsImbalance, harmonics, inter-harmonics, notching, noiseVoltage fluctuationsFrequency variations动模实验室ADPSS实时仿真装置 根据仿真研究的对象，分为输电网和配根据仿真研究的对象，分为输电网和配电网仿真。电网仿真。 根据对元件描述的精细程度，分为集根据对元件描述的精细程度，分为集总元件仿真和分布参数电磁场仿真。总元件仿真和分布参数电磁场仿真。 NETOMAC、DIgSILENT、

3、SimPowerSystems件进行分析研究件进行分析研究, 但选取适合的软件工具能够减少不必要的工作量。红色标注了使用频率高的软但选取适合的软件工具能够减少不必要的工作量。红色标注了使用频率高的软件。件。PSS/E操作界面PSS/E仿真规模PSS/E OPF 简介 PSD-BPA是一个大型电力系统分析软件包，是中国电力科学研究院系统所电力系统分析软件包的统一标志，简称PSD 软件或PSD 程序，PSD 是电力系统研究所的英文缩写，PSD 软件主体由下述程序组成：u（1） PSD-BPA 潮流及暂态稳定程序（原中国版BPA 程序）；u（2） PSD-PSDB 电网计算数据库系统；u（3） EM

4、TPE 电力电子与电磁暂态仿真程序；u（4） PSD-FDS 电力系统全过程动态仿真程序；u（5） PSD-SCCP 电力系统短路电流计算程序；u（6） PSD-DEQU 电力系统动态等值程序；u（7） PSD-SSAP 电力系统小干扰稳定性分析程序；u（8） PSD-OPF 无功优化程序；u（9） PSD-VSAP 电压稳定分析程序；u（10）PSD-NET 电力系统快速分布式统一计算平台u（11）PSD 软件辅助分析工具系统： PSD-PCS 电力系统数字平台； PSD-Clique 地理接线图格式潮流图绘制程序； PSD-Joy 单线图格式潮流图绘制程序； PSD-CurveMaker

5、曲线绘制工具； PSD 数据编辑器（PSD-PSAW 系统分析集成平台、PSD-TextEdit）Hydro-Qubec的支持下，Reference in transients simulationSolution for large networksProvide detailed modeling of the network component including control, linear and non-linear elementsOpen architecture coding that allows users customization and implementatio

6、n of sophisticated modelsNew steady-state solution with harmonics New three-phase load-flow Automatic initialization from steady-state solution New capability for solving detailed semiconductor models Simultaneous switching options for power electronics applicationsEMTP-RV key features:EMTP-RV Appli

7、cations:Lightning surgesSwitching surgesTemporary overvoltagesInsulation coordinationPower electronics and FACTSGeneral control system designPower Quality issuesCapacitor bank switchingSeries and shunt resonancesFerroresonanceMotor startingSteady-State analysis of unbalanced systemDistribution netwo

8、rks and Distributed generationPower system dynamic and load modelingSubsynchronous resonance and shaft stressesPower system protection issues EMTP-RV组织结构图 ScopeView可视化数据处理程序能够对Matlab、Comtrade和EMTP-RV格式的数据文件进行处理。它提供了基本的图形缩放、叠印、多列和多页图形显示功能；能够动态跟踪显示光标所在处数据值，显示节选图形区域内的最大值、最小值、均值和有效值。内建的函数编辑器可以对数据进行后处理，实

9、现从简单的加减乘除类算术运算到复杂的离散傅立叶变换、谐波分析等函数功能。支持线性和指数形式的坐标轴表示，并能方便地使用属性页编辑显示曲线的标题、坐标轴标签、显示线型和图例等属性。能够将当前显示模式和数据处理过程保存为模版，方便今后载入对多组数据进行处理。支持Windows剪贴板功能，能够将图形拷贝到其他程序进行处理；并可使用Matlab binary、Comtrade、pdf、jpg、png、eps等多种图形格式导出显示数据，供其他程序进一步进行处理。 advanced.clfadvanced.clf：提供包括：提供包括STATCOMSTATCOM、SVCSVC、可变负荷模型等一、可变负荷模型

10、等一系列电力电子设备模型系列电力电子设备模型 。RLC branches.clfRLC branches.clf：提供电阻：提供电阻R R、电容、电容C C、电感、电感L L和它们相互和它们相互组合而成一系列组合而成一系列RLCRLC电力设备。电力设备。control.clfcontrol.clf：包含比较器、增益、延迟、积分、微分、采：包含比较器、增益、延迟、积分、微分、采样、保持、加法器等基本控制元件的元件库。样、保持、加法器等基本控制元件的元件库。control functions.clfcontrol functions.clf：提供了对常用控制算法的支持，：提供了对常用控制算法的支持

11、，包含包含PIPI、PIDPID、PWMPWM、PLLPLL等控制算法实现。等控制算法实现。control of machies.clfcontrol of machies.clf：这是包含多种励磁调节器和调速：这是包含多种励磁调节器和调速器在内的设备库。器在内的设备库。flip flops.clfflip flops.clf：各种：各种D D、J-KJ-K、S-RS-R和和T T触发器模型库。触发器模型库。hvdc.clfhvdc.clf：收集了常用的：收集了常用的6 6脉冲和脉冲和1212脉冲触发高压直流应用脉冲触发高压直流应用的控制信号发生装置。的控制信号发生装置。lines.clfli

12、nes.clf：各种传输线和电缆模型的集合。：各种传输线和电缆模型的集合。machines.clfmachines.clf：包含同步机、异步机、直流电机、永磁电机、：包含同步机、异步机、直流电机、永磁电机、双相感应电机在内的电机模型库。双相感应电机在内的电机模型库。meters.clfmeters.clf：集合了各种电压、电流和控制信号输出测量元：集合了各种电压、电流和控制信号输出测量元件。件。meters periodic.clfmeters periodic.clf：用于测量电压、电流有效值和有功、：用于测量电压、电流有效值和有功、无功输出等周期量的元件集合。无功输出等周期量的元件集合。n

13、onlinear.clfnonlinear.clf：提供了：提供了SiCSiC和和ZnOZnO避雷器、时变电阻、非线避雷器、时变电阻、非线性电阻和电感等非线性元件。性电阻和电感等非线性元件。phasors.clfphasors.clf：提供极坐标系的加减乘除、旋转、坐标变换：提供极坐标系的加减乘除、旋转、坐标变换等矢量运算功能。等矢量运算功能。sources.clfsources.clf：各种交直流标准电流源、电压源和脉冲电流：各种交直流标准电流源、电压源和脉冲电流源、电压源模型库。源、电压源模型库。switches.clfswitches.clf：包含断路器、放电间隙、二极管、晶闸管等：包含

14、断路器、放电间隙、二极管、晶闸管等类型的开关元件库。类型的开关元件库。transformations.clftransformations.clf：ParkPark变换、谐波分析等常用数学变变换、谐波分析等常用数学变换库。换库。transformers.clftransformers.clf：包含多种类型和不同连接方式的电力变：包含多种类型和不同连接方式的电力变压器模型。压器模型。 。 内嵌的分析模块 电缆载流量 电缆尺寸 传输线常数 导体和接地线库 内置结构：水平、垂直等 通用模型：X、Y、Z坐标 多线路相互耦合 相和序阻抗矩阵 换相和非换相线路 短线路、长线路模型 多层土壤模型 计算或用户

15、定义阻抗 系统元件 不受限制的交流（单相和三相）和直流元件 不受限制的母线：在运行时根据许可证决定 嵌套的视图（复合网络和电动机控制中心） 等效电网、同步和感应发电机 电动机驱动阀门、同步和感应电动机 励磁器、调速器和稳定器 基于电压和频率的等效负荷 电缆、传输线、电抗器和阻抗支路 带电压调节器的双绕组和三绕组变压器 远程连接器 谐波滤波器和静态无功补偿器 互感器 保护设备和仪表 单向和双向开关 蓄电池、直流电动机、负荷和支路 充电器、逆变器、不间断电源和直流变换器 ANSI、IEC或带旋转和多种尺寸的用户自定义元件 输出报告比较器 内置输出报告比较工具 一次计算中可以比较数百种案例报告 与基

16、准报告对比校验案例结果 网络模拟 不受限制的母线（根据许可证类型）和元件 环形和放射系统 自动错误检查 所有网络分析模块的用户界面 定制的ETAP功能特性 多级用户访问管理 内嵌计算器 MVA、MW、Mvar、kV、Amp和PF之间的换算 电动机铭牌和动态参数数据 发电机铭牌 电网短路阻抗 电动机和发电机惯量 数据交换 导出WMF/EMF/DXF/PDF文件 导入RAW/IEEE/CSV文件 以DXF格式导出单线图 从AutoCAD导入接地网平面图 弧闪分析 IEEE 1584a 2004标准 IEEE 1584 2002标准 NFPA 70E 2000、2004和2009标准 CSA Z46

17、2 2008标准 ASTM D 120-02a标准 OSHA 29 CFR 1910标准 NEC 110.6标准 NESC标准 嵌入短路计算 嵌入保护设备配合 密封和开放空间 报告和标签生成 维护模式切换 继电器动作 负荷终端故障 配电板和单相系统 多报告结果分析器 工作许可和数据表格 保护设备配合、选择和动作序列 1) 配合和选择 交流、直流配合 图形化调整设备设置 全面的设备库（经校验和验证的） 嵌入短路分析 嵌入电动机加速分析 集成单线图 多轴的时间电流曲线 全面的画图选项 可调节的视图缩放功能 时间差值计算器 多功能继电器 设备设置报告 2) 动作序列 图形化查看设备的动作序列 保护设

18、备失败和后备保护动作 顺序查看器 标准的（可移动的）曲线 电流总和 继电器动作（27,49,50,51,51V,59,67,79,87） 保护设备配合、选择和动作序列 1) 配合和选择 交流、直流配合 图形化调整设备设置 全面的设备库（经校验和验证的） 嵌入短路分析 嵌入电动机加速分析 集成单线图 多轴的时间电流曲线 全面的画图选项 可调节的视图缩放功能 时间差值计算器 多功能继电器 设备设置报告 2) 动作序列 图形化查看设备的动作序列 保护设备失败和后备保护动作 顺序查看器 标准的（可移动的）曲线 电流总和 继电器动作（27,49,50,51,51V,59,67,79,87） 继电器测试装

19、置接口 与测试和维护数据库接口 导出短路数据 导出保护继电器设置 设备稳态响应画图 比较厂商公布的数据和继电器的响应 显示继电器实际的暂态响应 分析继电器误脱扣和误动作 导出COMTRADE格式 发电机起动 从冷状态下起动发电机（黑起动） 超前同步转速的负荷发电机 基于频率的电机模型 基于频率的网络模型 暂态稳定模块的扩展 使用用户自定义的动态模型 风力发电机 不受限制的风力发电机建模 详细的风力机动态和空气动力模型、功率系数 带有斜切角和变换器的DFIG控制器 仿真风扰动，例如斜坡风和阵风 单个的或基于区域的扰动 WECC风力发电机模型 不平衡潮流 不平衡潮流 单相和三相不平衡建模 不平衡和

20、非线型负荷建模 相电压、电流、功率 电压和电流不平衡系数 传输线耦合 自动设备评估 优化潮流 同时解决多个目标 带有闸函数的内点法 使功率损耗最小 激活功率最优化 无功功率最优化 优化调度 可靠性评估 系统可靠性 定制主导指标 能量（成本）指标 灵敏度分析 单个和双重事件 最佳电容器位置 最佳位置和组数 最小安装和运行成本 单个电源或平均能量成本 电压和功率因数目标 最大、最小和平均负荷 支路容量释放和成本节省 复核电容器对系统的影响 电容器控制方法 灵活的约束条件 单相配电系统 ANSI和IEC标准 每相图形化显示的潮流 电压降和功率损耗 电压和电流不平衡因子 自动设备评估和报警 地理信息系

21、统（GIS） 在ETAP中显示GIS地图 在GIS 地图上显示分析结果 同步GIS数据到ETAP工程 使用图形化用户界面的数据映射 控制修改和接受/拒绝动作 数据同步的一致性检验 利用GIS地图工具 变压器容量估计和分接头优化 1）变压器容量估计 根据实际连接和运行负荷估计容量 包含ANSI和IEEE标准类型、等级和额定值 考虑环境温度、海拔、负荷增长和负荷因子等 2）变压器分接头优化 ANSI / IEEE C57.116标准 优化单元变压器变比 考虑系统电压变化 考虑发电站的辅助负荷 发电机无功容量和电压画图 蓄电池放电分析和容量估计 IEEE 308、485、946标准 集成交流、直流和

22、控制系统图 蓄电池放电模拟 蓄电池容量估计 基于直流潮流或工作周期总和的放电分析 考虑电压降和损耗 1E级直流电力和控制系统模型 考虑蓄电池放电电压的控制系统模拟 工作周期差异系数 每种运行特性的负荷模型类型 按照每个单独负荷计算出的蓄电池工作周期 蓄电池和负荷工作周期1分钟间隔选项 用户可选的多条蓄电池特性绘图 多个差异和校正系数 IEEE 485标准格式的蓄电池容量计算报告 蓄电池容量、电压和电流绘图 母线电压、负荷和支路潮流绘图 数据交换 导入和导出数据 保持数据同步 自动的单线图生成 智能差错检测 可定义的数据映射 实时数据交换 RAW数据IEEE格式 配电板系统 配电板ANSI 和IEC 智能的配电板设计和分析 三相（3线和4线）配电板 单相（2线和3线）配电板 单