电力系统分析工具软

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1、李 剑 勇 电 力 系 统 分 析 常 用 工 具 软 件 电 力 分 析 工 具 软 件 电 力 系 统 是 一 个 极 度 复 杂 和 难 解 的 系 统 ， 对 其 分 析离 不 开 电 力 系 统 分 析 软 件 的 使 用 。现 在 国 内 外 电 力 系 统 常 用 软 件 主 要 有PSASP (Power System Analysis Software Package)EMTP-ATP（ Alternative Transients Program）PSSNETOMAC ,PSCAD/EMTDC PSSE ( Power System Simulator for Engine

2、ering)SIMPOW， MATLAB分 析 设 计 软 件 包 ， CYME等 。 PSASP（ 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 ） PSASP是 一 套 历 史 长 久 、 功 能 强 大 、 使 用 方 便 的 电 力 系 统 分 析 程 序 ， 它具 有 我 国 自 主 知 识 产 权 ， 是 资 源 共 享 ， 使 用 方 便 ， 高 度 集 成 和 开 放 的 大 型 软件 包 。 交 直 流 混 合 电 力 系 统 ， 固 定 模 型 库 和 用 户 自 定 义 模 型 库 支 持 ， 提 供用 户 程 序 接 口 ， 实 现 与 用 户 程 序 联 合 运 行 ， 文

3、 本 和 图 形 两 种 运 行 模 式 及 多 种形 式 的 结 果 输 出 。 发 展 历 史 1、 自 1973年 开 始 的 长 期 开 发 应 用 历 史 1973-1980 早 期 的 机 器 指 令 版 1980-1986 大 中 型 机 FORTRAN 语 言 版 1986-1995 微 机 DOS 版 1995至 今 微 机 Windows 版 2、 全 国 各 省 市 、 香 港 地 区 电 力 规 划 设 计 、 生 产 调 度 运 行 、 科 研 教 育 等 超 过 400家 用 户 3、 应 用 于 多 项 大 型 电 力 系 统 工 程 计 算 分 析 4、 应 用

4、 于 多 所 大 学 作 为 科 研 和 教 学 的 有 力 工 具 5、 1985年 荣 获 首 届 国 家 科 技 进 步 一 等 奖 PSASP（ 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 ）基 于 公 用 数 据 和 模 型 的 三 层 体 系 结 构 第 一 层 ： 公 用 数 据 和 摸 型 的 的 资 源 库 第 二 层 ： 基 于 资 源 库 的 应 用 程 序 包 第 三 层 ： 计 算 结 果 库 和 分 析 工 具 - 极 大 地 资 源 共 享 ， 高 度 集 成 和 开 放 PSASP（ 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 ）文 本 和 图 形 两 种 录 入 编

5、辑 方 式 的 电 网 基 础 数 据 库 1、 是 支 持 PSASP 各 种 计 算 的 公 用 数 据 2、 包 含 发 电 机 、 变 压 器 、 交 流 线 、 负 荷 、 直 流 线 、 静 止 无 功 补 偿 器 等 电 网 基 本 元 件 3、 有 文 本 和 图 形 两 种 数 据 录 入 编 辑 方 式 4、 可 提 供 各 种 分 析 计 算 的 基 本 数 据 支 持 5、 可 按 地 区 、 年 度 、 运 行 方 式 从 中 抽 取 计 算 的 基 本 数 据 PSASP（ 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 ）直 观 方 便 、 功 能 强 大 的 用 户 自

6、 定 义 模 型 方 法 1、 可 自 由 建 立 任 何 元 件 的 模 型 （ 电 源 、 负 荷 、 各 种 控 制 保 护 装 置 、 FACTS元 件 等 ） ， 作 为 各 种 计 算 的 模 型 库 2、 直 观 方 便 的 文 本 和 图 形 两 种 模 型 编 辑 方 式 3、 调 用 简 单 ， 计 算 快 速 PSASP（ 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序 ）基 于 公 用 资 源 的 交 直 流 电 力 系 统 分 析 程 序 包 潮 流 暂 态 稳 定 短 路 电 流 网 损 分 析 电 压 稳 定 静 态 安 全 分 析 静 态 和 动 态 等 值 直 接 法

7、 暂 态 稳 定 小 干 扰 稳 定 最 优 潮 流 和 无 功 优 化 参 数 优 化 协 调 继 电 保 护 整 定 与 仿 真 EMTP-ATP （ Alternative Transients Program） ATP是 一 个 模 拟 电 力 系 统 电 磁 暂 态 和 机 电 暂 态 特 性 的 数 字 仿 真 软 件 包 。ATP可 模 拟 任 意 结 构 的 复 杂 电 力 网 络 及 其 控 制 系 统 。ATP具 有 很 强 的 扩 展 能 力 ， 除 暂 态 计 算 之 外 ， 还 有 其 它 一 些 重 要 的 特 性 。 12脉 冲 HVDC换 流 站 模 拟 EMT

8、P-ATP （ Alternative Transients Program）系 统 原 理 （ 1） 利 用 梯 形 积 分 法 在 时 域 内 求 解 系 统 元 件 的 微 分 方 程 。 （ 2） 非 零 初 始 状 态 的 确 定 通 过 以 下 两 种 方 式 ： 由 稳 态 相 量 解 法 自 动确 定 或 者 由 用 户 通 过 简 单 元 件 输 入 。 （ 3） 与 TACS程 序 模 块 （ 控 制 系 统 的 暂 态 分 析 模 块 ） 和 MODELS（ 一种 仿 真 语 言 ） 的 接 口 能 力 可 以 模 仿 控 制 系 统 和 非 线 性 元 件 ， 如 电

9、弧 等 。 （ 4） 可 分 析 对 称 与 不 对 称 故 障 和 扰 动 ， 如 雷 击 浪 涌 、 开 关 操 作 和 包括 阀 换 流 等 。 （ 5） 运 用 频 率 扫 描 方 法 计 算 相 量 网 络 的 频 率 响 应 特 性 。 （ 6） 运 用 谐 波 频 率 扫 描 方 法 （ 谐 波 电 流 注 入 法 ） 进 行 频 域 的 谐 波 分析 。 （ 7） 无 电 网 络 的 动 态 系 统 也 可 使 用 TACS控 制 系 统 和 MODELS语 言 来进 行 模 拟 。 EMTP-ATP （ Alternative Transients Program） EMTP

10、-ATP广 泛 应 用 于 开 关 和 雷 电 冲 击 分 析 、 绝 缘 配 合 和 轴 系 扭 振 研 究 、 继 电 保 护模 拟 、 谐 波 和 电 能 质 量 研 究 以 及 HVDC和 FACTS装 置 的 模 拟 。 典 型 的 EMTP研 究 应用 如 下 ： 雷 击 过 电 压 研 究 开 关 暂 态 与 故 障 统 计 和 系 统 过 电 压 研 究 GIS和 接 地 系 统 的 甚 高 速 暂 态 过 程 电 机 模 拟 暂 态 稳 定 、 电 机 起 动 轴 系 扭 转 变 压 器 和 并 联 电 抗 器 /电 容 器 开 关 铁 磁 谐 振 电 力 电 子 应 用 断

11、 路 器 拉 弧 FACTS设 备 ： STATCOM、 SVC、 UPFC、 TCSC等 装 置 模 拟 谐 波 分 析 、 网 络 谐 振 继 电 保 护 装 置 测 试 EMTP-ATP （ Alternative Transients Program） TACS 为 进 行 控 制 系 统 时 域 分 析 的 模 块 。 最 初 开 发 TACS是 为 了 模 拟 HVDC换 流 器 的 控 制 系 统 。 TACS采 用 控 制 系 统 的 结 构 图 表 示 法 。 TACS可 用 于 模拟 ： （ 1） HVDC换 流 器 的 控 制 系 统 （ 2） 同 步 发 电 机 的 励

12、 磁 系 统 （ 3） 电 力 电 子 及 其 驱 动 （ 4） 电 弧 （ 断 路 器 和 故 障 电 弧 ） 电 网 与 TACS之 间 的 接 口 是 通 过 信 号 量 的 交 互 ： 如 节 点 电 压 、 支 路 电 流 、开 关 状 态 、 时 变 电 阻 、 电 压 源 和 电 流 源 等 。 EMTP-ATP （ Alternative Transients Program） ATP-EMTP程 序 在 运 行 时 采 用 动 态 分 配 方 法 ， 以 降 低 对 系 统 硬 件 的 要 求 （如 内 存 ） 。 尚 无 仿 真 规 模 的 绝 对 限 制 。 目 前 最

13、大 规 模 的 仿 真 计 算 是 在 基 于英 特 尔 CPU的 PC上 进 行 的 。 下 面 列 出 了 标 准 EEUG 程 序 仿 真 规 模 的 限 制 情况 。 节 点 数 ： 6000 支 路 数 ： 10000 开 关 数 ： 1200 电 源 数 ： 900 非 线 性 元 件 ： 2250 同 步 电 机 ： 90 PSSNETOMAC 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

14、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 。 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

15、 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 长功 能 ： PSSNETOMAC 参 数 辨 识 和 优 化 ： 在

16、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

17、 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

18、环 节 ，也 有 较 大 的 组 合 模 块 功 能 ： PSCAD/EMTDC Dennis Woodford博 士 于 1976年 在 加 拿 大 曼 尼 托 巴 水 电 局 开 发 完 成 了EMTDC的 初 版 ， 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 ， PSCAD的 开 发 成 功 ， 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 ， 而 且 软 件 可 以 作为 实 时 数 字 仿 真 器 的 前

19、 置 端 。 可 模 拟 任 意 大 小 的 交 直 流 系 统 。 已 被 广 泛 地 应 用 在 电 力 系 统 许 多 类 型 的 模 拟 研 究 ， 其 中 包 括 交 流 研 究 ，雷 电 过 电 压 和 电 力 电 子 学 研 究 。 PSCAD/EMTDC系 统 特 点 : PSCAD一 个 以 图 形 为 基 础 的 电 力 系 统 模 拟 工 具 族 ， EMTDC 是 一 套 基 于软 件 的 电 磁 暂 态 模 拟 程 序 , 可 以 通 过 PSCAD 进 行 调 用 。 EMTDC 的 威 力 之一 是 可 以 较 为 简 单 地 模 拟 复 杂 电 力 系 统 ,

20、包 括 直 流 输 电 系 统 和 其 相 关 的 控 制系 统 。 PSCAD/EMTDC典 型 研 究 :（ 1） 研 究 电 力 系 统 中 由 于 故 障 或 开 关 操 作 引 起 的 过 电 压 。 它 也 能 模 拟 变 压 器的 非 线 性 (即 饱 和 )这 一 决 定 性 因 素 。 （ 2） 多 运 行 工 具 (Mnltiple mnfacilities)经 常 用 来 进 行 数 以 百 计 的 模 拟 从 而 在下 列 不 同 情 况 下 发 生 故 障 时 最 坏 的 情 况 。 故 障 发 生 在 波 形 的 不 同 位 置 ， 故障 的 类 型 不 同 ， 故

21、 障 点 不 同 。 在 电 力 系 统 中 找 出 由 于 雷 击 发 生 的 过 电 压 。这 种 模 拟 必 须 用 非 常 小 的 时 间 步 长 来 进 行 。 (毫 微 秒 级 ) （ 3） 研 究 电 力 系 统 由 于 SVC， 高 压 直 流 接 入 ， STATCOM， 机 械 驱 动 (事 实上 任 何 电 力 电 子 装 置 )所 引 起 的 谐 波 。 这 里 需 要 详 细 的 可 控 硅 ， GTO， IGBT， 二 极 管 等 的 模 型 以 及 相 关 的 控 制 系 统 模 型 (模 拟 量 的 和 数 字 量 的 二 种 类 型 )（ 4） 对 给 定 的

22、 扰 动 ， 找 出 避 雷 中 最 大 能 量 。 （ 5） 调 整 和 设 计 控 制 系 统 以 达 到 最 好 的 性 能 ； 多 重 运 行 工 具 常 被 用 来 同 时 自 动 调 整 增 益 和 时 间 常 数 。 （ 6） 当 一 个 大 型 涡 轮 发 电 机 系 统 与 吊 联 补 偿 的 线 路 或 电 力 电 子 设 备 互 相 作 用时 ， 研 究 次 同 步 谐 振 的 影 响 。 PSCAD/EMTDC（ 7） STATCOM或 电 压 源 转 换 器 的 建 模 ， (以 及 它 们 相 关 控 制 的 详 细 建 模 )。 （ 8） 研 究 SVC HVDC

23、和 其 它 非 线 性 设 备 之 间 的 相 互 作 用 ； （ 9） 研 究 在 谐 波 谐 振 ， 控 制 ， 交 互 作 用 等 引 起 的 不 稳 定 性 ； （ 10） 研 究 柴 油 机 和 风 力 发 电 机 对 电 力 网 的 冲 击 影 响 ； （ 11） 绝 缘 配 合 ； （ 12） 各 种 类 型 可 变 速 装 置 的 研 究 ， 包 括 双 向 离 子 变 频 器 ， 运 输 和 船 舶 装 置 （ 13） 工 业 系 统 的 研 究 ， 包 括 补 偿 控 制 ， 驱 动 ， 电 炉 ， 滤 波 器 等 ； （ 14） 对 孤 立 负 荷 的 供 电 ； PSC

24、AD/EMTDC PSSE PSSE是 西 门 子 PTI（ Siemens Power Technologies International） 公 司提 供 的 软 件 产 品 。 PSSE是 一 个 完 整 的 电 力 系 统 分 析 软 件 工 具 库 。 该 软 件 提 供 了 一 个 非 常 优越 的 潮 流 计 算 ， 短 路 故 障 分 析 和 动 态 仿 真 的 环 境 . PSSE采 用 最 新 的 计 算 机 技 术 和 数 值 计 算 方 法 ， 提 供 与 电 力 系 统 技 术 发 展同 步 的 元 件 模 型 ， 如 传 统 和 新 型 高 压 直 流 （ HVDC

25、） 模 型 、 灵 活 交 流 输 电 系统 （ FACTS） 模 型 等 ， 并 提 供 用 户 可 自 定 义 的 模 型 和 用 户 可 编 程 的 计 算 过程 等 功 能 。 PSSE系 统 特 点 : （ 1） 输 入 数 据 方 式 及 与 其 他 程 序 数 据 文 件 共 享 的 方 便 性 ； （ 2） 程 序 缺 省 模 型 包 括 发 电 机 模 型 、 励 磁 系 统 模 型 、 调 速 器 模 型 、 HVDC 模 型 、 FACTS 模 型 、 负 荷 模 型 等 的 完 整 性 ； （ 3） 用 户 自 定 义 模 型 功 能 和 程 序 接 口 功 能 ； （

26、 4） 用 户 自 定 义 计 算 顺 序 与 用 户 自 定 义 计 算 功 能 ； （ 5） 分 析 计 算 功 能 的 多 样 性 ； （ 6） 计 算 方 法 的 透 明 性 与 文 档 的 完 整 性 ； （ 7） 国 际 交 流 的 方 便 性 。 PSSE主 要 功 能 PSSE OPF PSSE OPF（ 用 于 电 力 系 统 工 程 的 仿 真 器 的 优 化 潮 流 ） 是 个 功 能 强 大 ，使 用 方 便 的 电 力 网 络 分 析 工 具 。 它 突 破 了 常 规 的 潮 流 分 析 ， 为 用 户 提 供 了全 面 优 化 和 调 整 输 电 系 统 运 行

27、的 能 力 。 PSSE OPF完 全 嵌 入 在 PSSE的潮 流 程 序 中 ， 使 得 这 种 优 化 和 调 整 更 为 容 易 。 PSSE OPF把 职 能 融 入 潮 流 求 解 过 程 中 ， 大 大 提 高 了 分 析 电 力 系 统 性 能 的 效 率 。常 规 的 潮 流 依 赖 于 工 程 师 系 统 地 研 究 各 个 解 后 才 能 找 到 一 个 满 意 的 “ 良 好 ” 解 ，而 PSSE OPF直 接 改 变 各 种 控 制 从 而 迅 速 地 确 定 “ 最 优 ” 解 。 几 乎 对 于 任 何 一个 合 理 的 初 始 点 ， OPF肯 定 能 求 得

28、 唯 一 的 全 局 最 优 解 ， 并 同 时 满 足 系 统 约 束 ，使 成 本 减 少 到 最 小 或 使 系 统 性 能 最 佳 。 PSSE OPF SIMPOW SIMPOW是 一 个 完 整 的 电 力 系 统 仿 真 软 件 。 它 涵 盖 了 电 力 网 络 分 析 的 各 种应 用 领 域 ， 但 其 主 要 专 注 于 时 域 和 频 域 的 动 态 仿 真 。 用 户 可 以 利 用 编 程 语言 进 行 自 行 设 定 仿 真 模 型 和 计 算 方 法 ， 以 便 进 行 在 线 分 析 和 工 程 研 究 。 自 从 1971年 开 始 ， SIMPOW被 应

29、用 于 多 个 工 程 的 交 互 研 究 ， 其 中 包 含HVDC,HVDC照 明 ， FACTS和 风 力 发 电 等 。 SIMPOW 负 荷 潮 流 计 算 ；短 路 计 算 ；电 力 系 统 稳 定 性 研 究 （ 同 步稳 定 性 ， 电 压 稳 定 性 ， 暂态 稳 定 性 等 ） ；负 荷 切 除 ；负 荷 波 动 ；原 动 机 转 矩 异 常 ；机 电 暂 态 ；系 统 功 能 同 步 谐 振 ；电 磁 频 域 谐 振 分 析 ；特 征 向 量 ；特 征 值 灵 敏 度 ；频 率 扫 描 ；参 数 扫 描 和 模 态 分 析 ；谐 波 分 析 SIMPOW （ 1） 电 力

30、 系 统 潮 流 分 析 模 块 （ Power-flow analysis module） 电 力 系 统 潮 流 模 块 基 于 频 率 ， 电 压 和 电 流 ， 对 于 稳 态 对 称 的 电 路 进 行 仿 真 。 系 统 中采 用 动 态 算 法 或 者 牛 顿 -拉 夫 逊 （ Newton-Raphson） 法 进 行 潮 流 计 算 ， 并 且 针 对 变量 设 定 了 各 种 各 样 的 约 束 条 件 。 （ 2） 动 态 仿 真 模 块 （ Dynamic simulation module） 在 SIMPOW软 件 中 包 含 两 种 动 态 模 型 ： 暂 态 稳

31、定 和 瞬 时 值 模 型 。 每 种 模 型 都 能 模 拟稳 态 ， 对 称 和 不 对 称 电 力 网 络 。 暂 态 稳 定 模 型 通 过 交 流 系 统 相 量 和 直 流 系 统 电 压 电流 进 行 计 算 ， 输 出 正 序 ， 负 序 ， 零 序 分 量 。 瞬 时 值 模 型 计 算 瞬 时 电 压 和 电 流 ， 输 出dqo分 量 。 SIMPOW软 件 提 供 了 完 整 的 动 态 仿 真 模 块 库 ， 包 含 HVDC 和 SVC 系 统 。 （ 3） 故 障 分 析 模 块 （ Fault analysis module） 故 障 分 析 模 块 用 于 仿

32、 真 分 析 稳 态 对 称 和 不 对 称 故 障 ， 计 算 短 路 电 流 ， 序 分 量 ， 节 点短 路 阻 抗 等 。 （ 4） 频 域 分 析 模 块 （ Frequency domain analysis） SIMPOW可 用 以 频 域 特 征 值 计 算 和 频 域 响 应 计 算 ， 这 对 于 电 机 的 小 信 号 稳 定 和 自 动控 制 系 统 方 面 的 研 究 将 有 莫 大 的 帮 助 。典 型 模 块 与 典 型 研 究 MATLAB Matlab含 有 多 个 专 业 性 的 工 具 箱 ， 其 中 主 要 用 于 电 力 系 统 分 析 的 有EST(

33、Educational Simulation Tool )， MatEMTP， Matpower， PST (Power System Toolbox)， PAT（ Power Analysis Toolbox） ， SPS（ Sim Power Systems） ， VST（ Voltage Stability Toolbox） ， PSAT（ Power System Analysis Toolbox） 等 工 具 箱 ， 而 且 工 具 箱 还 在 不 断 增 加 ， 这 些 工 具 箱 给 电 力 系 统 的 研 究 和 工 程 应 用 提 供 了 有 力 的 工 具 。 Matlab

34、由 美 国 MathWorks软 件 公 司 于 1984年 推 向 市 场 ， 历 经 十 几 年 的 发 展和 竞 争 ， 现 在 己 经 成 为 (IEEE评 述 )国 际 公 认 的 最 优 秀 的 科 技 应 用 软 件 之 一。 该 软 件 有 三 大 特 点 :一 功 能 强 大 ;二 .界 面 友 好 、 语 言 自 然 ;三 .开 放 性 强 (仅MathWorks软 件 公 司 就 推 出 30多 个 应 用 工 具 箱 )， 已 成 为 应 用 科 学 计 算 机 辅助 分 析 、 设 计 、 仿 真 、 教 学 乃 至 科 技 文 字 处 理 不 可 缺 少 的 基 础

35、 。 MATLAB工 具 箱 标 准 潮 流 连 续 潮 流 最 优 潮 流 小 信 号 稳定 分 析 时 域 仿 真 电 磁 暂 态 图 形 化 用户 交 互 图 形 化 电网 搭 建EST MatEMTP Matpower PAT PSAT PST SPS VST 电 力 系 统 分 析 工 具 箱 功 能 对 比 MATLAB-PSAT PSAT的 核 心 是 潮 流 计 算 程 序 ， 方 便 电 力 系 统 潮 流 计 算 以 及 对 其 的 静 态 和 动态 分 析 。 PSAT典 型 模 块 包 括（ 1） 连 续 潮 流 模 块 （ Continuation power flo

36、w） ；（ 2） 最 优 潮 流 模 块 （ Optimal power flow） ；（ 3） 小 信 号 稳 定 分 析 （ Small signal stability analysis） ；（ 4） 时 域 仿 真 模 块 （ Time domain simulations）（ 5） 相 量 测 量 单 元 （ Phasor measurement unit (PMU) placement） 。MATLAB用 于 电 力 系 统 分 析 工 具 箱 很 多 ， 仅 以 PSAT作 为 典 型 进 行 介 绍 为 了 适 应 针 对 电 力 系 统 新 元 件 、 新 问 题 的 研 究

37、 ， PSAT 还 提 供 了 丰 富 的 静 态 、 动 态 模 型 库 。 PSAT还 可 以 与 GAMS和 UWPFLOW程 序 进 行 交 互 ， 这 更 加扩 展 了 PSAT的 最 优 潮 流 和 连 续 潮 流 分 的 析 功 能 。 CYME CYME 为 一 套 专 业 电 力 工 程 软 件 ， 它 以 个 人 计 算 机 及 微 软 窗 口 (Microsoft Windows 操 作 平 台 ， 具 便 利 性 及 亲 和 力 ， 它 结 合 优 异 之 分 析 能 力 与 先 进 之 界 面 技术 ， 是 当 前 多 电 力 工 程 软 件 中 ， 被 公 认 具

38、有 高 质 量 及 高 信 赖 的 电 力 工 程 软 件 ， 它 被许 多 电 力 公 司 、 工 业 组 识 、 顾 问 公 司 、 研 究 机 构 及 学 校 等 选 电 力 系 统 仿 真 之 标 准 软件 。 CYME 包 含 以 下 分 析 工 具 :CYMTCC, Protective Device Coordination (保 护 装 置 协 调 的 分 析 与 研 究 )CYMGRD, Substation Grounding (变 电 所 接 地 网 设 计 与 分 析 )CYMDIST, Distribution System Analysis (分 析 平 衡 或 不

39、 平 衡 一 次 配 电 系 统 )CYMCAP, thermal behavior(仿 真 电 力 电 缆 安 置 的 热 反 应 ) CYME PSAF (Power Systems Analysis Framework) CYMTCC, Protective Device Coordination (保 护 装 置 协 调 的 分 析 与 研 究 ) CYMTCC 是 以 MS Windows操 作 平 台 的 保 护 装 置 协 调 软 件 包 。主 要 是 设 计 来 帮 助 工 程 师 从 事 过 电 流 保 护 装 置 的 协 调 用 ， 是 一 个 先 进 的 工程 分 析 工

40、 具 。 当 前 CYMTCC 的 设 计 适 合 于 放 射 状 系 统 (radial systems)。 可 用 于 工 商 业 电 力 系 统 及 电 力 公 司 的 配 电 馈 线 。具 备 有 图 形 化 使 用 者 界 面 ， 使 本 软 件 具 有 高 使 用 效 率 及 亲 和 力 。 CYMGRD, Substation Grounding (变 电 所 接 地 网 设 计 与 分 析 ) CYMGRD 是 特 别 设 计 来 帮 助 工 程 师 最 佳 化 新 接 地 网 ， 及 强 化 既 设 接 地 网 用 适 用 于 任 何 形 状 的 新 、 旧 接 地 网 以

41、MS Windows操 作 平 台 具 有 容 易 使 用 (easy to use) 、 内 建 的 (built-in) 危 险 点 (danger point) 评 估功 能 具 备 友 善 的 使 用 者 信 息 输 入 界 面 ， 及 强 而 有 力 的 绘 图 功 能 采 用 一 般 用 途 的 有 效 的 分 析 法 则 是 协 助 工 程 师 达 到 技 术 考 量 健 全 ， 并 符 合 经 济 设 计 的 有 效 工 具 CYMDIST, Distribution System Analysis (分 析 平 衡 或 不 平 衡 一 次 配 电 系 统 ) CYMDIST

42、主 要 是 设 计 来 帮 助 工 程 师 从 事 一 次 配 电 系 统 规 划 、 运 转 及 最 佳 化用 ， 是 一 个 先 进 的 工 程 分 析 工 具当 前 CYMDIST 的 设 计 适 合 于 含 有 多 个 发 电 源 (generation sources) 的 放 射状 (radial) 及 环 状 (looped) 一 次 配 电 系 统 以 MS Windows操 作 平 台 具 有 图 形 化 使 用 者 界 面 ， 使 本 软 件 具 有 高 使 用 效 率 及 亲 和 力 使 用 者 可 以 图 形 创 建 馈 线 (feeders) 或 从 AM/FM/GI

43、S 软 件 输 入 信 息 ， 并 可直 接 从 单 线 图 上 观 看 结 果 可 运 行 平 衡 或 不 平 衡 系 统 各 相 电 压 降 计 算 、 故 障 计 算 ( 故 障 电 流 及 故 障 电压 ) 、 电 容 器 最 佳 安 置 位 置 与 容 量 决 定 、 负 载 平 衡 及 负 载 配 置 及 透 过 与 CYMTCC 之 界 面 孰 行 保 护 装 置 协 调 CYMCAP, thermal behavior(仿 真 电 力 电 缆 安 置 的 热 反 应 ) CYMCAP 是 设 计 来 仿 真 电 力 电 缆 安 置 的 热 反 应 (thermal behavi

44、or) 。本 软 件 包 是 由 CYME International 、 Ontario Hydro 电 力 公 司 及 McMaster 大 学 ， 在 加 拿 大 电 气 协 会 (Canadian Electricity Association) 赞 助 下 共 同 合作 开 发 的 。以 MS Windows操 作 平 台 。具 备 有 强 而 有 力 的 图 形 化 使 用 者 界 面 (GUI) 、 有 效 的 数 据 库 管 理 及 广 泛 的图 形 化 报 表 功 能 。 CYME PSAF PSAF (Power Systems Analysis Framework) 是

45、一 个 新 的 集 成 性 电 力 系 统分 析 软 件 系 列 ， 它 的 基 本 架 构 系 独 立 于 仿 真 模 块 的 型 态 与 数 量 ， 这 些 家 族成 员 ( 仿 真 模 块 ) 都 共 用 一 个 集 成 的 电 网 设 备 数 据 库 。 PSAF 可 运 行 广 泛的 电 力 系 统 分 析 工 作 如 ， 电 力 潮 流 分 析 、 紧 急 事 故 分 析 、 电 动 机 启 动 分析 、 短 路 故 障 分 析 、 暂 态 稳 定 度 分 析 、 谐 波 分 析 等 。 其 它 电 力 系 统 极 其 复 杂 ， 系 统 庞 大 ， 分 析 软 件 众 多 ， 本

46、 文 仅 列 出 一些 典 型 进 行 介 绍 。 其 它 还 有 很 多 ， 比 如 ， Model and simulate electrical power systems(电 力 系 统 建 模 与 仿 真 软 件 )、 中 国 版BPA、 GAMS（ The General Algebraic Modeling System ） 、PSAPAC、 PowerWorld、 OTS（ Digital operator training simulator） 、 EGEAS等 等 。 总 结1)EMTP和 PSSNETOMAC都 是 世 界 范 围 通 用 的 电 力 系 统 仿真 软 件

47、 ， 其 特 点 为 计 算 速 度 快 、 结 果 准 确 度 高 、 功 能 强 大 ， 几乎 可 以 对 任 何 复 杂 电 力 网 络 进 行 模 拟 。 2) PSSE是 一 个 集 成 化 的 交 互 式 软 件 ， 主 要 用 于 电 力 系 统 的潮 流 计 算 ， 界 面 友 好 ， 可 与 多 种 输 出 设 备 相 连 ， 输 入 输 出 可 根据 用 户 要 求 进 行 设 计 ， 它 要 求 使 用 者 有 一 定 的 编 程 基 础 ， 输 入不 如 EMTP和 PSASP方 便 。 3)PSASP特 点 在 于 其 使 用 简 单 ， 功 能 简 单 齐 全 ， 但 计 算 模 式 有局 限 性 ， 不 易 进 行 复 杂 模 型 的 算 法 仿 真 。