電力系統(tǒng)仿真技術(shù)

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動模實驗室ADPSS實時仿真裝置 根據(jù)仿真研究的對象，分為輸電網(wǎng)和配根據(jù)仿真研究的對象，分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)仿真。電網(wǎng)仿真。 根據(jù)對元件描述的精細程度，分為集根據(jù)對元件描述的精細程度，分為集總元件仿真和分布參數(shù)電磁場仿真。總元件仿真和分布參數(shù)電磁場仿真。 NETOMAC、DIgSILENT、

3、SimPowerSystems件進行分析研究件進行分析研究, 但選取適合的軟件工具能夠減少不必要的工作量。紅色標(biāo)注了使用頻率高的軟但選取適合的軟件工具能夠減少不必要的工作量。紅色標(biāo)注了使用頻率高的軟件。件。PSS/E操作界面PSS/E仿真規(guī)模PSS/E OPF 簡介 PSD-BPA是一個大型電力系統(tǒng)分析軟件包，是中國電力科學(xué)研究院系統(tǒng)所電力系統(tǒng)分析軟件包的統(tǒng)一標(biāo)志，簡稱PSD 軟件或PSD 程序，PSD 是電力系統(tǒng)研究所的英文縮寫，PSD 軟件主體由下述程序組成：u（1） PSD-BPA 潮流及暫態(tài)穩(wěn)定程序（原中國版BPA 程序）；u（2） PSD-PSDB 電網(wǎng)計算數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；u（3） EM

4、TPE 電力電子與電磁暫態(tài)仿真程序；u（4） PSD-FDS 電力系統(tǒng)全過程動態(tài)仿真程序；u（5） PSD-SCCP 電力系統(tǒng)短路電流計算程序；u（6） PSD-DEQU 電力系統(tǒng)動態(tài)等值程序；u（7） PSD-SSAP 電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析程序；u（8） PSD-OPF 無功優(yōu)化程序；u（9） PSD-VSAP 電壓穩(wěn)定分析程序；u（10）PSD-NET 電力系統(tǒng)快速分布式統(tǒng)一計算平臺u（11）PSD 軟件輔助分析工具系統(tǒng)： PSD-PCS 電力系統(tǒng)數(shù)字平臺； PSD-Clique 地理接線圖格式潮流圖繪制程序； PSD-Joy 單線圖格式潮流圖繪制程序； PSD-CurveMaker

5、曲線繪制工具； PSD 數(shù)據(jù)編輯器（PSD-PSAW 系統(tǒng)分析集成平臺、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組織結(jié)構(gòu)圖 ScopeView可視化數(shù)據(jù)處理程序能夠?qū)atlab、Comtrade和EMTP-RV格式的數(shù)據(jù)文件進行處理。它提供了基本的圖形縮放、疊印、多列和多頁圖形顯示功能；能夠動態(tài)跟蹤顯示光標(biāo)所在處數(shù)據(jù)值，顯示節(jié)選圖形區(qū)域內(nèi)的最大值、最小值、均值和有效值。內(nèi)建的函數(shù)編輯器可以對數(shù)據(jù)進行后處理，實

9、現(xiàn)從簡單的加減乘除類算術(shù)運算到復(fù)雜的離散傅立葉變換、諧波分析等函數(shù)功能。支持線性和指數(shù)形式的坐標(biāo)軸表示，并能方便地使用屬性頁編輯顯示曲線的標(biāo)題、坐標(biāo)軸標(biāo)簽、顯示線型和圖例等屬性。能夠?qū)?dāng)前顯示模式和數(shù)據(jù)處理過程保存為模版，方便今后載入對多組數(shù)據(jù)進行處理。支持Windows剪貼板功能，能夠?qū)D形拷貝到其他程序進行處理；并可使用Matlab binary、Comtrade、pdf、jpg、png、eps等多種圖形格式導(dǎo)出顯示數(shù)據(jù)，供其他程序進一步進行處理。 advanced.clfadvanced.clf：提供包括：提供包括STATCOMSTATCOM、SVCSVC、可變負荷模型等一、可變負荷模型

10、等一系列電力電子設(shè)備模型系列電力電子設(shè)備模型 。RLC branches.clfRLC branches.clf：提供電阻：提供電阻R R、電容、電容C C、電感、電感L L和它們相互和它們相互組合而成一系列組合而成一系列RLCRLC電力設(shè)備。電力設(shè)備。control.clfcontrol.clf：包含比較器、增益、延遲、積分、微分、采：包含比較器、增益、延遲、積分、微分、采樣、保持、加法器等基本控制元件的元件庫。樣、保持、加法器等基本控制元件的元件庫。control functions.clfcontrol functions.clf：提供了對常用控制算法的支持，：提供了對常用控制算法的支持

11、，包含包含PIPI、PIDPID、PWMPWM、PLLPLL等控制算法實現(xiàn)。等控制算法實現(xiàn)。control of machies.clfcontrol of machies.clf：這是包含多種勵磁調(diào)節(jié)器和調(diào)速：這是包含多種勵磁調(diào)節(jié)器和調(diào)速器在內(nèi)的設(shè)備庫。器在內(nèi)的設(shè)備庫。flip flops.clfflip flops.clf：各種：各種D D、J-KJ-K、S-RS-R和和T T觸發(fā)器模型庫。觸發(fā)器模型庫。hvdc.clfhvdc.clf：收集了常用的：收集了常用的6 6脈沖和脈沖和1212脈沖觸發(fā)高壓直流應(yīng)用脈沖觸發(fā)高壓直流應(yīng)用的控制信號發(fā)生裝置。的控制信號發(fā)生裝置。lines.clfli

12、nes.clf：各種傳輸線和電纜模型的集合。：各種傳輸線和電纜模型的集合。machines.clfmachines.clf：包含同步機、異步機、直流電機、永磁電機、：包含同步機、異步機、直流電機、永磁電機、雙相感應(yīng)電機在內(nèi)的電機模型庫。雙相感應(yīng)電機在內(nèi)的電機模型庫。meters.clfmeters.clf：集合了各種電壓、電流和控制信號輸出測量元：集合了各種電壓、電流和控制信號輸出測量元件。件。meters periodic.clfmeters periodic.clf：用于測量電壓、電流有效值和有功、：用于測量電壓、電流有效值和有功、無功輸出等周期量的元件集合。無功輸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、時變電阻、非線避雷器、時變電阻、非線性電阻和電感等非線性元件。性電阻和電感等非線性元件。phasors.clfphasors.clf：提供極坐標(biāo)系的加減乘除、旋轉(zhuǎn)、坐標(biāo)變換：提供極坐標(biāo)系的加減乘除、旋轉(zhuǎn)、坐標(biāo)變換等矢量運算功能。等矢量運算功能。sources.clfsources.clf：各種交直流標(biāo)準(zhǔn)電流源、電壓源和脈沖電流：各種交直流標(biāo)準(zhǔn)電流源、電壓源和脈沖電流源、電壓源模型庫。源、電壓源模型庫。switches.clfswitches.clf：包含斷路器、放電間隙、二極管、晶閘管等：包含

14、斷路器、放電間隙、二極管、晶閘管等類型的開關(guān)元件庫。類型的開關(guān)元件庫。transformations.clftransformations.clf：ParkPark變換、諧波分析等常用數(shù)學(xué)變變換、諧波分析等常用數(shù)學(xué)變換庫。換庫。transformers.clftransformers.clf：包含多種類型和不同連接方式的電力變：包含多種類型和不同連接方式的電力變壓器模型。壓器模型。 。 內(nèi)嵌的分析模塊 電纜載流量 電纜尺寸 傳輸線常數(shù) 導(dǎo)體和接地線庫 內(nèi)置結(jié)構(gòu)：水平、垂直等 通用模型：X、Y、Z坐標(biāo) 多線路相互耦合 相和序阻抗矩陣 換相和非換相線路 短線路、長線路模型 多層土壤模型 計算或用戶

15、定義阻抗 系統(tǒng)元件 不受限制的交流（單相和三相）和直流元件 不受限制的母線：在運行時根據(jù)許可證決定 嵌套的視圖（復(fù)合網(wǎng)絡(luò)和電動機控制中心） 等效電網(wǎng)、同步和感應(yīng)發(fā)電機 電動機驅(qū)動閥門、同步和感應(yīng)電動機 勵磁器、調(diào)速器和穩(wěn)定器 基于電壓和頻率的等效負荷 電纜、傳輸線、電抗器和阻抗支路 帶電壓調(diào)節(jié)器的雙繞組和三繞組變壓器 遠程連接器 諧波濾波器和靜態(tài)無功補償器 互感器 保護設(shè)備和儀表 單向和雙向開關(guān) 蓄電池、直流電動機、負荷和支路 充電器、逆變器、不間斷電源和直流變換器 ANSI、IEC或帶旋轉(zhuǎn)和多種尺寸的用戶自定義元件 輸出報告比較器 內(nèi)置輸出報告比較工具 一次計算中可以比較數(shù)百種案例報告 與基

16、準(zhǔn)報告對比校驗案例結(jié)果 網(wǎng)絡(luò)模擬 不受限制的母線（根據(jù)許可證類型）和元件 環(huán)形和放射系統(tǒng) 自動錯誤檢查 所有網(wǎng)絡(luò)分析模塊的用戶界面 定制的ETAP功能特性 多級用戶訪問管理 內(nèi)嵌計算器 MVA、MW、Mvar、kV、Amp和PF之間的換算 電動機銘牌和動態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù) 發(fā)電機銘牌 電網(wǎng)短路阻抗 電動機和發(fā)電機慣量 數(shù)據(jù)交換 導(dǎo)出WMF/EMF/DXF/PDF文件 導(dǎo)入RAW/IEEE/CSV文件 以DXF格式導(dǎo)出單線圖 從AutoCAD導(dǎo)入接地網(wǎng)平面圖 弧閃分析 IEEE 1584a 2004標(biāo)準(zhǔn) IEEE 1584 2002標(biāo)準(zhǔn) NFPA 70E 2000、2004和2009標(biāo)準(zhǔn) CSA Z46

17、2 2008標(biāo)準(zhǔn) ASTM D 120-02a標(biāo)準(zhǔn) OSHA 29 CFR 1910標(biāo)準(zhǔn) NEC 110.6標(biāo)準(zhǔn) NESC標(biāo)準(zhǔn) 嵌入短路計算 嵌入保護設(shè)備配合 密封和開放空間 報告和標(biāo)簽生成 維護模式切換 繼電器動作 負荷終端故障 配電板和單相系統(tǒng) 多報告結(jié)果分析器 工作許可和數(shù)據(jù)表格 保護設(shè)備配合、選擇和動作序列 1) 配合和選擇 交流、直流配合 圖形化調(diào)整設(shè)備設(shè)置 全面的設(shè)備庫（經(jīng)校驗和驗證的） 嵌入短路分析 嵌入電動機加速分析 集成單線圖 多軸的時間電流曲線 全面的畫圖選項 可調(diào)節(jié)的視圖縮放功能 時間差值計算器 多功能繼電器 設(shè)備設(shè)置報告 2) 動作序列 圖形化查看設(shè)備的動作序列 保護設(shè)

18、備失敗和后備保護動作 順序查看器 標(biāo)準(zhǔn)的（可移動的）曲線 電流總和 繼電器動作（27,49,50,51,51V,59,67,79,87） 保護設(shè)備配合、選擇和動作序列 1) 配合和選擇 交流、直流配合 圖形化調(diào)整設(shè)備設(shè)置 全面的設(shè)備庫（經(jīng)校驗和驗證的） 嵌入短路分析 嵌入電動機加速分析 集成單線圖 多軸的時間電流曲線 全面的畫圖選項 可調(diào)節(jié)的視圖縮放功能 時間差值計算器 多功能繼電器 設(shè)備設(shè)置報告 2) 動作序列 圖形化查看設(shè)備的動作序列 保護設(shè)備失敗和后備保護動作 順序查看器 標(biāo)準(zhǔn)的（可移動的）曲線 電流總和 繼電器動作（27,49,50,51,51V,59,67,79,87） 繼電器測試裝

19、置接口 與測試和維護數(shù)據(jù)庫接口 導(dǎo)出短路數(shù)據(jù) 導(dǎo)出保護繼電器設(shè)置 設(shè)備穩(wěn)態(tài)響應(yīng)畫圖 比較廠商公布的數(shù)據(jù)和繼電器的響應(yīng) 顯示繼電器實際的暫態(tài)響應(yīng) 分析繼電器誤脫扣和誤動作 導(dǎo)出COMTRADE格式 發(fā)電機起動 從冷狀態(tài)下起動發(fā)電機（黑起動） 超前同步轉(zhuǎn)速的負荷發(fā)電機 基于頻率的電機模型 基于頻率的網(wǎng)絡(luò)模型 暫態(tài)穩(wěn)定模塊的擴展 使用用戶自定義的動態(tài)模型 風(fēng)力發(fā)電機 不受限制的風(fēng)力發(fā)電機建模 詳細的風(fēng)力機動態(tài)和空氣動力模型、功率系數(shù) 帶有斜切角和變換器的DFIG控制器 仿真風(fēng)擾動，例如斜坡風(fēng)和陣風(fēng) 單個的或基于區(qū)域的擾動 WECC風(fēng)力發(fā)電機模型 不平衡潮流 不平衡潮流 單相和三相不平衡建模 不平衡和

20、非線型負荷建模 相電壓、電流、功率 電壓和電流不平衡系數(shù) 傳輸線耦合 自動設(shè)備評估 優(yōu)化潮流 同時解決多個目標(biāo) 帶有閘函數(shù)的內(nèi)點法 使功率損耗最小 激活功率最優(yōu)化 無功功率最優(yōu)化 優(yōu)化調(diào)度 可靠性評估 系統(tǒng)可靠性 定制主導(dǎo)指標(biāo) 能量（成本）指標(biāo) 靈敏度分析 單個和雙重事件 最佳電容器位置 最佳位置和組數(shù) 最小安裝和運行成本 單個電源或平均能量成本 電壓和功率因數(shù)目標(biāo) 最大、最小和平均負荷 支路容量釋放和成本節(jié)省 復(fù)核電容器對系統(tǒng)的影響 電容器控制方法 靈活的約束條件 單相配電系統(tǒng) ANSI和IEC標(biāo)準(zhǔn) 每相圖形化顯示的潮流 電壓降和功率損耗 電壓和電流不平衡因子 自動設(shè)備評估和報警 地理信息系

21、統(tǒng)（GIS） 在ETAP中顯示GIS地圖 在GIS 地圖上顯示分析結(jié)果 同步GIS數(shù)據(jù)到ETAP工程 使用圖形化用戶界面的數(shù)據(jù)映射 控制修改和接受/拒絕動作 數(shù)據(jù)同步的一致性檢驗 利用GIS地圖工具 變壓器容量估計和分接頭優(yōu)化 1）變壓器容量估計 根據(jù)實際連接和運行負荷估計容量 包含ANSI和IEEE標(biāo)準(zhǔn)類型、等級和額定值 考慮環(huán)境溫度、海拔、負荷增長和負荷因子等 2）變壓器分接頭優(yōu)化 ANSI / IEEE C57.116標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)化單元變壓器變比 考慮系統(tǒng)電壓變化 考慮發(fā)電站的輔助負荷 發(fā)電機無功容量和電壓畫圖 蓄電池放電分析和容量估計 IEEE 308、485、946標(biāo)準(zhǔn) 集成交流、直流和

22、控制系統(tǒng)圖 蓄電池放電模擬 蓄電池容量估計 基于直流潮流或工作周期總和的放電分析 考慮電壓降和損耗 1E級直流電力和控制系統(tǒng)模型 考慮蓄電池放電電壓的控制系統(tǒng)模擬 工作周期差異系數(shù) 每種運行特性的負荷模型類型 按照每個單獨負荷計算出的蓄電池工作周期 蓄電池和負荷工作周期1分鐘間隔選項 用戶可選的多條蓄電池特性繪圖 多個差異和校正系數(shù) IEEE 485標(biāo)準(zhǔn)格式的蓄電池容量計算報告 蓄電池容量、電壓和電流繪圖 母線電壓、負荷和支路潮流繪圖 數(shù)據(jù)交換 導(dǎo)入和導(dǎo)出數(shù)據(jù) 保持數(shù)據(jù)同步 自動的單線圖生成 智能差錯檢測 可定義的數(shù)據(jù)映射 實時數(shù)據(jù)交換 RAW數(shù)據(jù)IEEE格式 配電板系統(tǒng) 配電板ANSI 和IEC 智能的配電板設(shè)計和分析 三相（3線和4線）配電板 單相（2線和3線）配電板 單