电力系统实时数字仿真器RTDS
叶 林1 杨仁刚1 杨明皓1 Rick K u ffel2 林华谘2
(11中国农业大学电力系 100083 21RT DS T echnologies Inc.)
摘 要 电力系统实时数字仿真器RT DS(Real T ime Digital Simulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,采用与E MTP仿真程序相同的算法,但由于其具有很强的硬件计算能力,进行系统研究时速度要快得多。另外,RT DS仿真系统的频率特性包括了一个很大的频率范围(从直流到4kH z),在此频率范围内,RT DS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具。RT DS仿真系统可以用于电力系统分析研究、测试保护系统、控制系统的测试及其教育培训。
关键词 电力系统 实时数字仿真 电磁暂态程序
1 引言
随着电力系统规模的不断扩大,电网的电气连接更加紧密,同时各种新型电力系统元件(如FACTS 装置)的不断出现,给电力系统的规划设计、运行及故障的分析处理等带来了新的挑战。通常,在电力系统的规划和设计阶段主要是依靠功能强大的非实时的离线(off—line)计算机仿真软件,如E MTP/ E MTPView、ATP/ATPDraw、E M
T DC/PSC AD等[1,2]。但是完整的项目实施还需要在投入运行之前对电网、电气设备及继电保护装置等进行实时测试,以验证设备、保护及其控制系统能否满足实际电网运行的要求。实时数字仿真器RT DS (Real T ime Digital Simulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,它的出现为电力系统的设计、运行及研究提供了新的解决方案[3,4]。
经过多年的硬件和软件设计,1993年第一台商业化的RT DS装置在加拿大Manitoba高压直流研究中心(H VDC)开发成功。RT DS技术公司(RT DS T echnologies Inc.)随后于1994年2月在加拿大的Manitoba H VDC研究中心成立。公司的主要任务是制造、销售、技术服务和对实时数字模拟装置(RT DS)的开发。RT DS技术公司的成立极大地推进了电力系统实时仿真器这项新技术,并提供仿真的解决方法以及制造仿真系统。在公司成立的第一个五年内,就有超过130台RT DS仿真装置分别被安装在14个国家。许多世界上最著名的电力设备制造商(如GE、ABB)、电力公司、研究机构、大学和设计院都采用RT DS技术公司提供的高质量的电力系统实时仿真设备来完成其科研、生产和开发任务。
RT DS技术公司提供电力系统仿真技术用于复杂的高压交直流网络的快速、可靠、精确和经济的研究。实时数字仿真技术代替以模拟量仿真为基础的老一代网络分析系统。RT DS模拟装置的开发没有先例,运用的先进的硬件和软件技术是专门为电力系统的实时仿真所创造的。RT DS仿真装置使电力专家有可能确定网络的结构同时对运行年限的各个方面进行实时试验。系统的问题能更快地被发现,解决的办法也能立即进行设计和试验。使用RT DS 仿真装置,电力系统新设备和网络的设计或改进能够被评价和准确地试验。现在人们能用数字技术建立电力系统更详细和更广泛的模型。使用RT DS在实时的条件下,也就是如同在实际的网络运行状态下,设备能被试验、运转和优选;意外事故能被设计和模拟;元件间的互相影响能被更好地分析和理解。
2 RT DS仿真系统的特点
实时数字仿真器RT DS是一个全数字化的电力系统电磁暂态(E MTP)模拟装置。RT DS硬件基于DSP(数字信号处理器)和并行计算,计算速度可达到实时输出的目的。RT DS的基本组成部分分为RACK,多个RACK之间通过总线和工作站接口卡WIF(W orkstation Interface)相连,RACK的数量视仿真系统的规模而定。每个R ACK包括多个RPC(Risc
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Pr ocess or C ard )卡或3PC (T riple Pr ocess or C ard )卡,每个3PC 卡包括3个SH ARC A D21062数字信号处理器(Digital Signal Process or ,DSP ),速度更快,功能更强。
一个或多个DSP 可仿真一个电力系统的基本元件,如母线、线路、开关、电压互感器(PT )、电流互感器(CT )、发电机、励磁系统等。RT DS 通过这些基本元件构成系统。构成的系统运行于其上层工作站的PSC AD (电力系统计算机辅助设计)软件。PSC AD 是RT DS 专用的图形界面,可供用户完成构成系统、运行监控、分析结果等工作。RT DS 的核心软件为E MT DC 软件,该软件是可以进行直流研究的电磁暂
态计算程序。RT DS 通过以太网与工作站相连。在工作站上,可以通过PSC AD 对RT DS 完成各种操作。RT DS 最重要的特性是它能维持实时条件下的连续运行,也就是说,它能足够快地求解电力系统的方程并连续地产生输出,这些输出真实地代表了实际网络的状态。由于计算结果的实时性,仿真系统能直接连到电力系统控制和保护设备上进行闭环试验。这种试验方法可在多种故障条件下对设备进行测试,其中许多测试条件是无法用其他办法或不允许在实际系统中实现的。因此,RT DS 仿真系统可用来做保护系统的闭环试验并且大大优于其他试验方法,还能校验保护设备的性能及设置。放大器常被接入回路以使继电保护能用其在运行中所使用的工作电压和电流来测试。
RT DS 仿真系统是先进的计算机硬件和大量的
计算机软件的综合体。电力系统的模型是通过从任
意数目的用户自定义的电力系统元件库中取出元件模型构造而成,同时显示在计算机屏幕上。软件是与RT DS 仿真系统硬件联系的主要界面。它的设计允许用户完成所有必需的步骤,包括准备和进行仿真工作,分析输出结果等。硬件是完全模块化的,允许用户随时扩展设备以适应最复杂和详细的系统模型。
3 RT DS 仿真系统的应用
RT DS 仿真装置是一个全数字化的电力系统电磁暂态(E MTP )模拟装置。它用于进行控制和保护
设备的闭环试验,完成系统分析研究,培训运行人员、工程师和学生。它是一种取代暂态网络分析仪和模拟式或数模混合式模拟装置的经济而高效的方案。RT DS 仿真装置使用户有可能研究扰动对电力系统设备和网络的影响,以防止故障或停运,其应用
示意如图所示
。
图 RT DS 应用示意
311 电力系统分析研究
电力系统的仿真研究可以包括几乎所有的网络
结构,从单电源的负载这类非常小的研究直到能代表一个完整的电力公司网络的基本动态特性的研究。特别是RT DS 仿真系统提供的结果比传统的稳定和潮流程序深刻得多,这是因为RT DS 仿真系统代表的系统特性包含了一个很大的频率范围(直流到4kH z )。在这个频率范围内,RT DS 仿真系统是精确分析电力系统现象的理想工具。312 测试保护及控制设备
对于保护和控制系统的试验,RT DS 仿真系统逼真地模拟实际电力系统的状态。由于被试的设备直接连接到仿真系统,因而它将像在实际系统中运行一样。这种试验方法使设备能在大量系统可能发生的情况下进行试验,而这些试验是用别的方法不能做到或在实际的系统中不允许进行的。闭环试验提供了一种方法不仅能用来评价保护和控制设备的运行,而且也能用来评估网络对设备正常运行或误动作的反应。同时,由于RT DS 仿真系统中具有充足且易于使用的信号输入和输出通道,这使得测试复杂控制器所需要的大量信号传输变得更加容易。313 教学与培训中的仿真
RT DS 仿真系统是一个理想的演示和教育工具,用来详细说明仿真技术、电力系统动态特性及其运行的状态。一些大学和培训机构已将RT DS 仿真系统用于他们的教学研究与开发项目中。学生能够有效地亲身体验一个由仿真系统模拟的运行中的电力
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5—《电工技术杂志》2004年第7期电力系统实时数字仿真器RT DS
系统。RT DS仿真系统给学生提供了一个案头的工具来帮助他们将理论和电力系统的实际运行联系起来。
4 RT DS仿真系统的功能
RT DS采用并行DSP进行数字仿真,每1～3个DSP仿真一个电力系统元件,仿真步长可达50μs,因而具备一切数字仿真的特点,如精度高、响应时间短、修改参数方便、建立模型简单、模拟事故不会引起设备损坏等优点。除此之外,图形操作界面不仅可以直观方便地建立模拟系统并分配给RT DS进行实时计算,也可作为E MT DC等软件的用户界面。从应用实例来看,随着RT DS的推广应用,其应用于电力系统的各种仿真和测试也越来越多,RT DS主要有以下几个方面的功能。
(1)交流电网实时暂态分析计算和交直流联网系统的运行研究。RT DS仿真系统可研究电力系统暂态过程中,各种快速响应装置的相互影响,如FACTS装置(S VC、ST AT C OM、T CSC、UPFC)、高速继电保护装置、断路器、自动重合闸、变压器的饱和特性/励磁涌流等。还可研究电网互联的运行问题。
(2)高压直流输电(H VDC)系统及其控制系统的研究。RT DS可模拟H VDC的换流器、线路、电抗器及控制系统、交流系统、高压输电线路、发电机等,还可与实际H VDC控制系统相连组成实时闭环系统。
(3)研究电力系统暂态过程中稳定性及对电网的影响问题。RT DS可以用来研究扰动对电力系统暂态稳定性的影响,以及暂态过程对电网的影响,后者主要包括发电机轴系扭振问题,以及对电力系统稳定器、自动调压器、保护系统的影响。研究变压器饱和效应及其他非线性影响、自动重合闸。当电力系统受到干扰时,模拟电网的振荡,以及新型快速控制及开关设备的相互影响。
(4)开发测试电力系统新装置。RT DS用于开发和研究电力系统新装置及其控制系统。此外,RT DS 还可以对继电保护系统进行实时闭环测试。
(5)进行事故分析和仿真计算。从RT DS的功能特点和应用范围来看,和同类仿真器相比,其大电网模拟和闭环测试功能最具特点,因此,可以考虑用RT DS作为电网规划设计、运行及其故障分析的工具。5 RT DS成套设备
RT DS仿真装置包括硬件和软件。
511 硬件
为方便用户使用和扩展,RT DS的硬件结构都是采用小型模块化设计,并采用并行处理方式。当计算大型的仿真系统时,可以将其作为一个整体或若干部分运行。一个RT DS模拟器是一个或多个计算机硬件单元,这些单元被称为机柜(RACK),它们安装在机架中。最小的机架有1个机柜,中等的机架有1～2个机柜,全尺寸机架室有1个、2个或3个机柜。机架中还有一些必要的辅助设备,如电源和冷却风扇以及可选硬件如接口设备。RT DS仿真装置硬件的一个机柜包含最多18个处理器和2个通信卡。现在,可以用两种处理卡即纵排处理器卡(RPC)和新型的三处理器卡(3PC)。为进行仿真工作有2种类型的通信卡是必需的,它们是工作站接口卡(WIC)和机柜间通信卡(IRC)。WIC在RT DS模拟装置和工作站之间进行通信。IRC则在RT DS仿真装置硬件机柜之间通信。根据RT DS模拟装置模块的性质,为了增加模拟器的计算能力,只要多加硬件机柜即可。
512 软件
RT DS软件可以归为以下几类:
(1)图形用户界面 所有用户和RT DS模拟装置之间的交互作用都通过采用复杂的图型驱动用户接口程序即RT DS的PSC AD程序而执行。PSC AD 代表了一组由单个模块组成的软件,这些模块被用于在模拟器的整个运行过程中完成不同的任务。这个软件是用户和RT DS硬件的主要接口,它允许用户执行所有必需的步骤去准备和运行仿真以及分析仿真输出。
(2)编译程序 位于图形用户界面软件和运行于RT DS模拟装置中的DSP代码之间的一个重要链接是专门设计的编译系统。RT DS模拟装置的编译程序从DRAFT取得电路图和参数,并生成数字信号处理器所需的并行运行码。另外,在仿真过程中,编译程序基于所需电路图和有效的RT DS硬件自动给每个DSP分配任务。
(3)模块库 为了产生DSP代码,编译程序要访问预定义和预装配电力系统元件以及控制功能模块库。为在设计和交接试验阶段中高效的测试驱动
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设备,可以采用自动批处理运行方式。由于这些软件模型的长度直接影响可得到的最小仿真时间步长(例如,如果可执行代码很长,时间步长就长),在创建有效码时需要很小心。电力系统组件模型库包括:
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TPC 模型
无源组件:电阻器,感应器,电容器,滤波器分支,非线性电感器
多导体输电线路:行波的,频率相关的,PI 部件,电缆
变压器:饱和和磁滞现象的2线卷或3线卷变压器
电源和电机:同步电机,感应电机,等效电源
高压直流:G raetz 桥六脉动阀组,点对点或背对背
S VC :晶闸管控制电感器,晶闸管控制电容器开关:断路器,故障切换(L -G,L -L ),二极管,
晶闸管,可切换滤波器,无功功率控制器
测量传感器:电流互感器,电容性电压互感器,感应电压互感器
电力系统计测:有功/无功功率,三相RMS 电压,电流,频率,相位差
控制器:电力系统稳定装置,自动电压校准器,调速器,涡轮机(最大值,7块),H VDC 控制器,S VC 控制器
通信系统:采样,继电器功能
其他:具有MOV 和旁路切换系列电容器,具有一般控制的静态无功补偿,晶闸管控制电阻器
● 3PC 模型
FACTS :基于G T O 的电压型转换器,统一电力潮流控制器,具有改良点火和内部故障的晶闸管控制的串联补偿电容器
多导体输电线路:互耦的12导线线路行波模型,单或双回路的PI 部件
高压直流:具有改良点火和内部故障的G raetz 桥转换器模型
变压器:2线卷或3线卷变压器带装载分接头
S VC :具有改良点火的扩大的S VC 模型
测量传感器
实时网络解决方案
RT DS 仿真系统可以快速、灵活、连续地实现数据输入、仿真运行和结果分析,并且可以快速、方便地改变电力系统的拓扑结构、系统参数。因此,它可以实时进行电力系统电磁暂态计算、电力系统机械暂态过程计算、电力系统稳态计算(含潮流计算)。与离线仿真软件相比,计算结果更为精确。
参考文献
1 M Scott ,W Liu.Alternative transient program (ATP )2rule book.
Canadian/American E MTP User G roup ,1995
2E MT DC/PSC AD -The electromagnetic transients &controls sim 2ulation engine.Manitoba H VDC Research Center ,Feb.20023 RT DS -A fully digital power system simulator operating in real time.Proceedings of IC DS -95,C ollege S tation TX ,US A.April 1995
R eal Time Digital Simulator
and its Applications
Ye Lin
(China Agricultural University )
Abstract Real T ime Digital S imulators (RT DS )per forms fully dig 2ital E lectromagnetic T ransient P ower System S imulation in real time utilizing the D ommel Alg orithm similar to non 2real time E MTP type programs.In addition ,RT DS S imulator provides greater depth of analysis than traditional stability and load flow programs because the RT DS S imulator represents the system per formance over a large fre 2quency range (DC to approximately 4kH z ).With this frequency range ,RT DS S imulation is an ideal tool for thoroughly analysing power systems phenomena.RT DS S imulator can be used for per 2forming analytical power system simulation ,testing protective relay systems ,testing control systems ,education and training.
K eyw ords power systems Real T ime Digital S imulator (RT DS )
E lectromagnetic T ransient Program (E MTP )收稿日期:20040216
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现代工程控制理论 实验报告 实验名称：控制系统数字仿真技术 实验时间： 2015/5/3 目录 一、实验目的 (2) 二、实验容 (3)
三、实验原理 (3) 四、实验方案 (6) 1、分别离散法； (6) 2、整体离散法； (7) 3、欧拉法 (9) 4、梯形法 (9) 5、龙格——库塔法 (10) 五、实验结论 (11) 小结： (14) 一、实验目的 1、探究多阶系统状态空间方程的求解； 2、探究多种控制系统数字仿真方法并对之进行精度比较；
二、 实验容 1、 对上面的系统进行仿真，运用分别离散法进行分析； 2、 对上面的系统进行仿真，运用整体离散法进行分析； 3、 对上面的系统进行仿真，运用欧拉法进行分析； 4、 对上面的系统进行仿真，运用梯形法进行分析； 5、 对上面的系统进行仿真，运用龙泽——库塔法进行分 析； 6、 对上面的几种方法进行总计比较，对他们的控制精度分 别进行分析比较； 三、 实验原理 1、 控制系统状态空间方程整体离散法的求解； 控制系统的传递函数一般为 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 有两种控制框图简化形式如下： KI 控制器可以用框图表示如下：
惯性环节表示如下： 高阶系统(s)(1)n K G T = +的框图如下 对于上面的框图可以简写传递函数 x Ax Bu Y Cx Du ? =+=+ 根据各环节间的关系可以列写出式子中出现的系数A 、B 、C 和D ，下面进行整体离散法求传递函数的推导
00 ()0 ...*()...()(t)(0)...*(t)(0)(t)(0)()(0)At At At At At t t At t t A AT t AT A At t t At At A At A t x Ax Bu e e x e Ax e Bu d e x dt Bue dt dt e x Bue dt e x x Bue d e x x e e Bue d x x e Bue d t KT x kT x e τ ττ τττττ ? -? -----------=+=+=?=?=+=+?=+==????? ?①①得②③ ③得令()0 (1)(1)[(1)]0 (1)[(1)]0 ...(1)[(1)](0)...*(1)()(1)T (1)()()() ,kT A kT A kT k T A k T A k T AT k T AT A k T kT T T AT At AT At AT Bue d t K T x k T x e Bue d e x k e x k Bue d k t x k e x k e Budt e x k e Bdt u k e ττττττ τ?-+?++-++-+=++=+-+-=+-=+=+=+?Φ=? ? ? ??④ 令⑤ ⑤④得令令0 (1)()(1) T At m m e Bdt x k x k x k Φ=+=Φ?+Φ?+?得 这样，如果知道系数，就可以知道高阶系统的传递函数和状态空间方程。 2、 在控制系统的每一个环节都加一个采样开关，构成分别 离散法求解系统的状态空间方程； 采样开关其实是一个零阶保持器
电气2013级卓班电力电子技术与电力系统分析 课程实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院 2016 年 1 月日
电力电子技术与电力系统分析课程实训报告 1 电力电子技术实训报告 1.1 实训题目 1.1.1电力电子技术实训题目一 一．单相半波整流 参考电力电子技术指导书中实验三负载，建立MATLAB/Simulink环境下三相半波整流电路和三相半波有源逆变电路的仿真模型。仿真参数设置如下： (1)交流电压源的参数设置和以前实验相关的参数一样。 (2)晶闸管的参数设置如下： R=0.001Ω，L =0H，V f=0.8V，R s=500Ω，C s=250e-9F on (3)负载的参数设置 RLC串联环节中的R对应R d，L对应L d，其负载根据类型不同做不同的调整。 (4)完成以下任务： ①仿真绘出电阻性负载（RLC串联负载环节中的R d= Ω，电感L d=0，C=inf，反电动势为0）下α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L 和晶闸管两端电压U vt1的波形。 d ②仿真绘出阻感性负载下（负载R d=Ω，电感L d为，反电动势E=0）α=30°，60°，90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形。 ③仿真绘出阻感性反电动势负载下α=90°，120°，150°时整流电压U d，负载电流L d和晶闸管两端电压U vt1的波形，注意反电动势E的极性。 (5)结合仿真结果回答以下问题： ①该三项半波可控整流电路在β=60°，90°时输出的电压有何差异?
实践课程设计报告 课程名称：Matlab上机 题目：基于MATLAB的电力系统自动重合闸 所在学院： 学科专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 二零一五年四
摘要 分析了单相自动重合闸的工作特性，并利用MATLAB软件搭建了220kv电力系统的自动重合闸的仿真模型，模拟系统发生单相接地、三相相间短路故障，断路器跳闸后自动重合闸的工作过程。 关键词：电力系统自动重合闸MATLAB 短路故障
目录 1 引言 (1) 2 模型中主要模块的选择和参数 (2) 2.1同步发电机模块 (2) 2.2 变压器模块 (2) 2.3 输电线路模块 (3) 2.3.1 150km线路模块 (3) 2.3.2 100km线路模块 (4) 2.1 电源模块 (5) 2.3 负载模块 (6) 2.3.1 三相串联RLC负载Load1 (6) 2.3.2 三相串联RLC负载Load4 (7) 2.4 断路器模块 (8) 2.5 测量模块 (9) 2.6 显示模块 (9) 2.7 其他模块 (9) 2.8 仿真参数设置 (10) 3 仿真结果及波形分析 (10) 3.1 线路单相重合闸 (10) 3.2 线路三相重合闸 (12) 总结 (13) 参考文献 (14)
基于Matlab的电力系统自动重合闸 1 引言 随着技术的发展，电力系统的规模越来越复杂。从实际条件与安全角度考虑，不太可能进行电力系统科研实验，因而电力系统数字仿真成为了电力系统研究、规划和设计的重要手段。电力系统仿真软件如BPA，EMTP，PSCAD/ EMTDC ，NETOMAC，PSASP，MATLAB等，正向着多功能，具有更高的可移植性方向发展。其中在MATLAB 中，电力系统模型可以在Simulink环境下直接搭建，Simulink电力系统元件库中有多种多样的电气模块，电力系统大多数元件都包含。其中，可以直接调用。电力系统大部分故障是瞬时性故障，因此采用自动重合闸后，电力系统发生瞬时性故障时供电的连续性、系统的稳定性得到很大的提高。此外，自动重合闸有效纠正由于断路器或继电保护误动作引起的误跳闸。 本文以MATLAB为工具，对简单系统的线路单相重合闸和线路三相重合闸进行分析与研究。 1.1 仿真模型的设计和实现 电力系统正常运行时可以认为是三相对称的，即电压、电流对称，且具有正弦波形。下图为理想情况下220kv电力系统的模型。 图 1 220kv电力系统模型
电力系统数字仿真作业 电力系统及其自动化研硕10-13 韩暘 1 . Matlab潮流计算作业 本程序的功能是用牛顿——拉夫逊法进行潮流计算。其中： B1矩阵：1、支路首端号；2、末端号；3、支路阻抗；4、支路对地电纳；5、支路的变比；6、支路首端处于K 侧为1，1侧为0 B2矩阵：1、该节点发电机功率；2、该节点负荷功率；3、节点电压初始值；4、PV节点电压V的给定值；5、节点所接的无功补偿设备的容量；6、节点分类标号：1为平衡节点（应为1号节点）；2为PQ节点； 3为PV节点； 程序如下： n=input('请输入节点数:n='); nl=input('请输入支路数:nl='); isb=input('请输入平衡母线节电号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入由支路参数形成的矩阵:B1=');%变压器侧为1，否则为0 B2=input('请输入各节点参数形成的矩阵:B2='); Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl); % % %--------------------------------------------------- for i=1:nl %支路数 if B1(i,6)==0 %左节点处于1侧 p=B1(i,1);q=B1(i,2); else %左节点处于K侧 p=B1(i,2);q=B1(i,1); end Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5)); %非对角元 Y(q,p)=Y(p,q); %非对角元 Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2; %对角元K侧 Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2; %对角元1侧 end %求导纳矩阵 disp('导纳矩阵Y='); disp(Y) e(1)=1.00;e(2)=1.00;e(3)=1.10;e(4)=1.05; f(1)=0;f(2)=0;f(3)=0;f(4)=0; G=real(Y); B=imag(Y); %设S=P+Qj； S(1)=-0.30-0.18j; S(2)=-0.55-0.13j; S(3)=0.50; P=real(S); Q=imag(S);
动态负载和电压源的分析 这个例子说明了使用的三相动态负载和三相电压源块一、电路描述 电路图 动态负载连接在一个500伏，60赫兹电源网络。网络模拟是其戴维南等效（电压源在相应的三相短路水平时有2000增值）。源电压调制为模拟电压的变化在功率摆动。随着运动负荷是一个非线性模型模拟电流源，它不能被连接到一个感应网络。因此，一个小负载电阻（1兆瓦）增加了并行动态负载。 动态负载功率是一个功能的终端正序电压V . 打开动态加载菜单，注意到这两个np和nq设置为1，并且指定的最小电压是0.7pu。这意味着负载有功功率和无功功率问是指由以下方程： V > Vmin P = Po*(V/Vo); Q = Qo*(V/Vo)
V < Vmin P = Po*(V/Vo)^2; Q = Qo*(V/Vo)^2 换句话说，只要电压高于0.7 pu，负载电流常数。当电压低于0.7 pu 表现为恒阻抗负荷。 为了证明电压的变化和Q点作为功能的电压，源电压控制的三相电压源块。打开菜单和设定指定类型的振幅变化是正弦调制（振幅调制= 0.5 pu，调制的频率= 1赫兹）。因此，源正序电压之间0.5和1.5 pu。最初的电压是1 pu。调制始于= 0.2和停止后1周期= 1.2秒。 三相序列分析仪块，是用来监测负载电流的正序分量。另一块是用来计算负载的有功功率和无功功率。 二、示范 1．初始化动态负荷 为了开始模拟稳态，必须指定正确的初始电压（幅度和相位）对应所需的有功和无功。你现在使用的潮流的实用找到这个电压和初始化动态负载 打开powergui选择负载流量和机初始化'。 指定所需的有功功率和无功功率的动态负载（50兆瓦，25无功功率）：有功功率无功功率= = 50e6 25e6。 三相电压源的设置:
电力系统实时数字仿真器RTDS 叶 林1 杨仁刚1 杨明皓1 Rick K u ffel2 林华谘2 (11中国农业大学电力系 100083 21RT DS T echnologies Inc.) 摘 要 电力系统实时数字仿真器RT DS(Real T ime Digital Simulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,采用与E MTP仿真程序相同的算法,但由于其具有很强的硬件计算能力,进行系统研究时速度要快得多。另外,RT DS仿真系统的频率特性包括了一个很大的频率范围(从直流到4kH z),在此频率范围内,RT DS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具。RT DS仿真系统可以用于电力系统分析研究、测试保护系统、控制系统的测试及其教育培训。 关键词 电力系统 实时数字仿真 电磁暂态程序 1 引言 随着电力系统规模的不断扩大,电网的电气连接更加紧密,同时各种新型电力系统元件(如FACTS 装置)的不断出现,给电力系统的规划设计、运行及故障的分析处理等带来了新的挑战。通常,在电力系统的规划和设计阶段主要是依靠功能强大的非实时的离线(off—line)计算机仿真软件,如E MTP/ E MTPView、ATP/ATPDraw、E M T DC/PSC AD等[1,2]。但是完整的项目实施还需要在投入运行之前对电网、电气设备及继电保护装置等进行实时测试,以验证设备、保护及其控制系统能否满足实际电网运行的要求。实时数字仿真器RT DS (Real T ime Digital Simulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置,它的出现为电力系统的设计、运行及研究提供了新的解决方案[3,4]。 经过多年的硬件和软件设计,1993年第一台商业化的RT DS装置在加拿大Manitoba高压直流研究中心(H VDC)开发成功。RT DS技术公司(RT DS T echnologies Inc.)随后于1994年2月在加拿大的Manitoba H VDC研究中心成立。公司的主要任务是制造、销售、技术服务和对实时数字模拟装置(RT DS)的开发。RT DS技术公司的成立极大地推进了电力系统实时仿真器这项新技术,并提供仿真的解决方法以及制造仿真系统。在公司成立的第一个五年内,就有超过130台RT DS仿真装置分别被安装在14个国家。许多世界上最著名的电力设备制造商(如GE、ABB)、电力公司、研究机构、大学和设计院都采用RT DS技术公司提供的高质量的电力系统实时仿真设备来完成其科研、生产和开发任务。 RT DS技术公司提供电力系统仿真技术用于复杂的高压交直流网络的快速、可靠、精确和经济的研究。实时数字仿真技术代替以模拟量仿真为基础的老一代网络分析系统。RT DS模拟装置的开发没有先例,运用的先进的硬件和软件技术是专门为电力系统的实时仿真所创造的。RT DS仿真装置使电力专家有可能确定网络的结构同时对运行年限的各个方面进行实时试验。系统的问题能更快地被发现,解决的办法也能立即进行设计和试验。使用RT DS 仿真装置,电力系统新设备和网络的设计或改进能够被评价和准确地试验。现在人们能用数字技术建立电力系统更详细和更广泛的模型。使用RT DS在实时的条件下,也就是如同在实际的网络运行状态下,设备能被试验、运转和优选;意外事故能被设计和模拟;元件间的互相影响能被更好地分析和理解。 2 RT DS仿真系统的特点 实时数字仿真器RT DS是一个全数字化的电力系统电磁暂态(E MTP)模拟装置。RT DS硬件基于DSP(数字信号处理器)和并行计算,计算速度可达到实时输出的目的。RT DS的基本组成部分分为RACK,多个RACK之间通过总线和工作站接口卡WIF(W orkstation Interface)相连,RACK的数量视仿真系统的规模而定。每个R ACK包括多个RPC(Risc — 9 4 — ?电力电气?《电工技术杂志》2004年第7期
如图所示为一无穷大功率供电的三相对称系统，短路发生前系统处于稳定运行状态。假设a 相电流为)sin(i |0|0?αω-+=t (1-1) 式中， 2 22|0|m )'()'(L L R R U I m +++= ω,) '()'(arct an R R L L ++=ω? 假设t=0s 时刻，f 点发生三相短路故障。此时电路被分成俩个独立回路。由无限大电源供电的三相电路，其阻抗由原来的)'()'(L L j R R +++ω突然减小为L j R ω+。由于短路后的电路仍然是三相对称的，依据对称关系可以得到a 、b 、c 相短路全电流的表达式 []a T t m m m e I I t I ----+-+=)sin()sin()sin(i |0||0|a ?α?α?αω [ ] α ?α?α?αωT t m e I I t I - -----+--+=)120sin()120sin()120sin(i m |0||0|m b 。 。。 [ ] α ?α?αααωT t m m m c e I I t I - -+--++-++=)120sin()120sin()120sin(i |0||0|。 。。 式中， 2 2m )(L R U I m ω+= 为短路电流的稳态分量的幅值。 短路电流最大可能瞬时值称为短路电流的冲击值，以m i 表示。冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体在短路电流下的受力是否超过容许值，即所谓的动稳定度。由此可得冲击电流的计算式为 m m 01.001 .0m )e 1(i I K I e I I im T T m m =+=+≈α α 式中，im K 称为冲击系数，即冲击电流值对于短路电流周期性分量幅值的倍数；αT 为时间常数。 短路电流的最大有效值m I 是以最大瞬时值发生的时刻（即发生短路经历约半个周期）为中心的短路电流有效值。在发生最大冲击电流的情况下，有 22 2m 2 1(21)1(m 2） -+= -+= im I im I im K K I I m 短路电流的最大有效值主要用于检验开关电器等设备切断短路电流的能力。 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建 假设无穷大功率电源供电系统如图所示，在0.02s 时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。线路参数为 ;km 17.0,km 4.0,5011Ω=Ω==r x km L 变压器额定容量A MW S N ?=20，电压 U s %=10.5，短路损耗KW P s 135=?,空载损耗KW P 220=?，空载电流I 0%=0.8，变比 11110=T K ，高低压绕组均为Y 形联结；并设供点电压为110KV 。其对应的Simulink 仿真
几款主流电子电路仿真软件优缺点比较 电子电路仿真技术是当今相关专业学习者及工作者必须掌握的技术之一，它有诸多优点：第一，电子电路仿真软件一般都有海量而齐全的电子元器件库和先进的虚拟仪器、仪表，十分方便仿真与测试；第二，仿真电路的连接简单快捷智能化，不需焊接，使用仪器调试不用担心损坏；大大减少了设计时间及金钱的成本；第三，电子电路仿真软件可进行多种准确而复杂的电路分析。 随着电子电路仿真技术的不断发展，许多公司推出了各种功能先进、性能强劲的仿真软件。既然它们能百家争鸣，那么肯定是在某些方面各有优劣的。下面就针对几款主流电子电路仿真软件的优缺点进行比较。 (1) Multisim 在模电、数电的复杂电路虚拟仿真方面，Multisim是当之无愧的一哥。它有形象化的极其真实的虚拟仪器，无论界面的外观还是内在的功能，都达到了的最高水平。它有专业的界面和分类，强大而复杂的功能，对数据的计算方面极其准确。在我们参加电子竞赛的时候，特别是模拟方向的题目，我们用得最多的仿真软件就是Multisim。同时，Multisim不仅支持MCU，还支持汇编语言和C语言为单片机注入程序，并有与之配套的制版软件NI Ultiboard10，可以从电路设计到制板layout一条龙服务。 Multisim的缺点是，软件过于庞大，对MCU的支持不足，制板等附加功能比不上其他的专门的软件。 （2）Tina Tina的界面简单直观，元器件不算多，但是分类很好，而且TI公司的元器件最齐全。在比赛时经常用到TI公司的元器件，当在Multisim找不到对应的器件时，我们就会用到Tina来仿真。 Tina的缺点是，功能相对较少，对TI公司之外的元器件支持较少。 (3) Proteus
仿真计算 1、在PSCAD中建立典型的同步发电机模型，对同步发电机出口三相短路进行仿真研究。要求： （1）运行“同步发电机短路”模型，截取定子三相短路电流波形，并对波形进行分析，验证与理论分析中包含的各种分量是否一致； 图一同步发电机短路模型
图二、定子三相短路电流 定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量，其中周期分量会衰减。三相短路电流直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路电阻和等值电感决定，大约在0.2s。交流分量也按指数规律衰减，它包括两个衰减时间常数，分为次暂态过程、暂态过程和稳态过程。 （2）修改电抗参数Xd（Xd’，X’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析； 图一是Xd`=0.314 p.u，Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形；图二是Xd`=0.514 p.u, Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形。显然，随着Xd`的增大定子的电流在减少。
图三、定子三相短路电流 （3）修改时间常数Td（Td’，T’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析。 参数Td’=6.55s ，Td”=0.039s时定子电流如图一所示；当参数变为Td’=3.55s ，Td”=0.039s是定子电流如图三所示，显然
图四、定子三相短路电流 2、利用暂态仿真软件对下面的简单电网进行建模，对模型中各元件参数进行详细说明，并进行短路计算。将故障点的电流电压波形及线路M端的电流电压波形、相量图粘贴到课程报告上。 要求：
（1）短路类型为①三相故障；②A相接地；③BC两相故障。 （2）两端系统电势夹角取15o δ=。 （3）故障点设置为线路MN中点（25km处）。 （4）仿真结果包括M、N两侧和短路点处的三相电压、电流的瞬时值波形和短路发生后时刻的三相电压、电流相量图。 三、课程学习心得 通过本课程的学习，你有哪些体会和心得，请写出来。可以从以下几个方面考虑，但不局限于这些方面：通过课程你学到了哪些知识；学会了哪些方法；对电力系统的认识；对课程的建议等。 课程的开始复习了一下简单的电力系统稳态分析部分，然后就进行了课程的重点就是电力系统的暂态分析，其中包括PARK变换、标么值下的磁链方程和电压方程、同步发电机各种电势的表达式、发电机阻抗的概述、（次）暂态电抗和（次）暂态电势、发电机三相短路电流、对称分量法、叠加定理、电力系统简单故障分析。学习了几种电力系统分析中的方法，例如分析同步发电机短路时PARK变换将静止三相坐标系的量转化为旋转坐标系dq0的量，还有分析不对称故障时对称分量法转化到相对简单的对称故障分析中。
实时数字仿真器(RTDS介绍 由于电力系统的特殊性，对很多故障处理方法不可能进行现场的实际模拟运行分析，只能借助于计算机仿真手段。数字仿真系统具有独特的灵活性、试验的可控制性和准确的可重复性及系统试验的安全性和经济性等诸多优点，使得数字仿真系统得到广泛的应用。数字仿真系统分为两种：非实时数字仿真软件和实时数字仿真器。 1.1非实时数字仿真软件 常用的仿真工具大多为非实时的仿真程序。下面介绍国内外应用最广泛的两 种软件。 1.1.1电磁暂态仿真程序/ 电磁暂态分析软件(ATP/EMTP) EMTP(electromagnetic transients program)是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析。它的典型应用是预测电力系统在某个扰动 (如开关投切或故障)后一些特定变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统保护设备实验的有力工具。AT (P alternative transients program)是EMTP的免费独立版本。 1.1.2电力系统计算机辅助设计/ 直流电磁暂态程序( 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(electromag netic tran sie nts in cludi ng DC的初版，这是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD(power system computer-aid desig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的可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。 1.2 实时数字仿真器( RTDS) RTDS(real-timedigital simulator)是计算机并行处理技术和数字仿真技术发展的产物，是由加拿大Manitoba高压直流(HVDC研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字动模系统,该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已获得行业认可，且已广泛应用的EMTDC基础上的，是EMTDC的实时化，仿真步长为50~100 2，频率响应精确到3000Hz。
实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验 一． 实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用； 3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。 二．实验内容与要求 单机无穷大电力系统如图7-1所示。平衡节点电压044030 V V =∠?。负荷功率10L P kW =。线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
G 发电机节点 V 负 荷 l R l L L P 图 7.1 单机无穷大系统结构图 输电线路 三．实验步骤 1. 建立系统仿真模型 同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。在发电机模式下，输入可以是一个正的常数，也可以是一个函数或者是原动机模块的输出；在电动机模式下，输入通常是一个负的常数或者是函数。模块的第2个输入端子（Vf）是励磁电压，在发电机模式下可以由励磁模块提供，在电动机模式下为一个常数。 在Simulink仿真环境中打开Simulink库，找出相应的单元部件模型，构造仿真模型，三相电压源幅值为4403，频率为50Hz。按图连接好线路，设置参数，建立其仿真模型，仿真时间为5s，仿真方法为ode23tb，并对各个单元部件模型的参数进行修改，如图所示。
几种常用电力系统仿真软件的比较分析 电力系统仿真软件的分类较为复杂，按照不同标准可分为：实时与非实时，短时与长时间等不同种类，而各个仿真软件在功能上都具有综合性，只是侧重点有所不同，在报告的最后有各类仿真软件功能的比较，以下为较著名的仿真软件的介绍。 1 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。 2 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。 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 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。
一．当今流行的电路仿真软件及其特性 电路仿真属于电子设计自动化（EDA）的组成部分。一般把电路仿真分为三个层次：物理级、电路级和系统级。教学中重点运用的为电路级仿真。 电路级仿真分析由元器件构成的电路性能，包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、瞬态分析等。电路级仿真必须有元器件模型库的支持，仿真信号和波形输出代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使设计人员在实际电子系统产生之前，就有可能全面地了解电路的各种特性。目前比较流行的电路仿真软件大体上说有：ORCAD、Protel、Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker、Micro-CAP 和Edison等一系列仿真软件。 电路仿真软件的基本特点： ●仿真项目的数量和性能： 仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件都有的基本功能是：静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项；可能有的分析是：傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真软件如SIMextrix只有6项仿真功能，而Tina6.0有20项，Protel、ORCAD、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能。对电子设计和教学的各种需求考虑的比较周到。例如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。 Pspice语言擅长于分析模拟电路，对数字电路的处理不是很有效。对于纯数字电路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件，例如，Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plusII等。 ●仿真元器件的数量和精度： 元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千个到1--2万个不等的仿真元件，但软件内含的元件模型总是落后于实际元器件的生产与应用。因此，除了软件本身的器件库之外，器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。大量的网络信息也能提供有用的仿真模型。设计者如果对仿真元件模型有比较深入的研究，可根据最新器件的外部特性参数自定义元件模型，构建自己的元件库。对于教学工作者来说，软件内的元件模型库，基本上可以满足常规教学需要，主要问题在于国产元器件与国外元器件的替代，并建立教学中常用的国产元器件库。
电力系统仿真作业------------ 三机九节点电力系统 暂态仿真 学院：能源与动力工程学院 专业：电力系统及其自动化 学号： 姓名：于永生 导师： 授课教师：
目录 一、概述 (1) 二、课程主要任务 (1) 1.系统数据 (1) 2.潮流计算 (2) 3.负荷等效和支路简化 (4) 4.求解电磁功率 (5) 5.求解运动方程 (5) 6.程序清单 (7) (1).主程序： (7) (2).极坐标转换成直角坐标函数pol2rect(V,del) (16) (3).直角坐标转换成极坐标函数rect2pol(Z) (16) (4).求解微分方程所用的得到微分量的函数Gen_fw(t,X,Y_Gen,E,Pm0,Tj) (16) 三、课程总结及心得体会 (16) 四、参考文献 (17)
一、概述 在动态稳定分析中，系统由线性化的微分方程组和代数方程组描写，并用经典的或现代的线性系统理论来进行稳定分析，分析可以在时域或频域进行。当用计算机和现代线性系统理论分析时，常把系统线性化的微分方程组和代数方程组消去代数变量，化为状态方程形式，并广泛采用特征分析进行稳定分析。 电力系统是由不同类型的发电机组、多种电力负荷、不同电压等级的电力网络等组成的十分庞大复杂的动力学系统。其暂态过渡过程不仅包括电磁方面的过渡过程，而且还有机电方面的过渡过程。由此可见，电力系统的数学模型是一个强非线性的高维状态方程组。在动态稳定仿真中使用简单的电力系统模型，发电机用三阶模型表示。 二、课程主要任务 本次课程主要应用P. M. Anderson and A. A. Fouad编写的《Power System Control and Stability》一书中所引用的Western System Coordinated Council (WSCC)三机九节点系统模型。 1.系统数据 其中，节点数据如下： %节点数据 % 节点电压电压发电机发电机负荷负荷节点 % 号幅值相角有功无功有功无功类型(1PQ 2PV 3平 衡) N=[ 1 1.04 0 0.7164 0.2705 0 0 3 2 1.025 0 1.6 3 0.0665 0 0 2 3 1.025 0 0.85 -0.1086 0 0 2 4 1 0 0 0 0 0 1 5 1 0 0 0 1.25 0.5 1 6 1 0 0 0 0.9 0.3 1 7 1 0 0 0 0 0 1 8 1 0 0 0 1 0.35 1 9 1 0 0 0 0 0 1]; 其中，支路数据如下： % 线路数据 % 首端末端电阻电抗电纳（1/2) 变压器非标准变比 L=[4 5 0.01 0.085 0.088 1 4 6 0.017 0.092 0.079 1 5 7 0.032 0.161 0.153 1 6 9 0.039 0.1 7 0.179 1 7 8 0.0085 0.072 0.0745 1
数字模拟转换器 DAC 电脑对声音这种信号不能直接处理，先把它转化成电脑能识别的数字信号，就要用到声卡中的DAC（数字/模拟转换），它把声音信号转换成数字信号，要分两步进行，采样和转换。即数／模转装换器，一种将数字信号转换成模拟信号的装置。DAC的位数越高，信号失真就越小。声音也更清晰稳定。DAC格式是英文Digital Audio Compress的简称，是北京豪杰纵横网络技术有限公司（以超级解霸的成功开发而闻名），凭借自己多年积累的音频编码技术，独创自然声学模型，开发出的专业级音频压缩格式，超高音质，并且具有很好的定位能力。传统的音频压缩技术，基于人耳听觉模型，这种理论的依据是在一定的频率附近，大声音压过小声音，从而可以删去小声音；如一声巨响会让你听不到其他声音。事实上，人听不到小的声音，但可以分辨出这个小的声音，细听还是有的。所以DAC创造了自己的自然声学模型，保证了所有声音的分辨感觉。DAC 格式具有以下特点：支持AC-3、DTS同一级别的高质量音频压缩算法；支持频率从22K-1M；支持通道数从1-32通道，包括5.1和7.1；支持16位到32位；每通道独立编码，无干扰、串扰问题；每通道位率为75、100、120、150Kbps
等等。计算效率：采用100MHZ的PDA，完全能够实时解码播放高质量的44KHZ以上音乐，CPU占用50%左右。DAC格式具有以下优势：低码率时DAC压缩的大小与MP3差不多，但声音不发沙，定位感依然存在，与原始无损压缩相比只是会发现截止频率以上的声音有些小差别；中等码率时DAC音质与AC-3差不多，截止频率越过了人耳的范围，从仪器中可以测出；高码率时DAC音质与CD的差别是人耳几乎分辨不出来，只能从仪器中的波形进行比较才能分出差别；DAC的效率绝对不会发沙，因为它不删去频率，它不认为人耳听不到；也不会发闷，因为它不针对低质量的音频进行处理。 标准确定标准的确定要让市场应用说了算DAC在数字家庭中，可以用于建立高质量的电影院级数码音响系统及其处理。由于计算效率高，占用CPU少，DAC还可以支持互联网高质量音频实时传送和编解码的需求。豪杰公司DAC格式的推出，填补国内空白，节约外汇资金，对我国音频产业推动作用不可小视。DAC格式的推广目标就是要使DAC逐步成为音频编码的市场标准之一。“世上本没有路，走的人多了也就成了路”。标准也是这样，用的人多了才能成为标准，市场应用是检验标准成功与否的关键。标准并不唯一，就音频编码来说，MP3、WMA都可以称为市场标
电力系统仿真软件 电力系统仿真软件简介 一、PSAPAC 简介: 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。 功能：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。 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。 二、EMTP/ATP 简介: EMTP是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析，它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）之后感兴趣的变量随时间变化的规律，将EMTP 的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。 ATP（The alternative Transients Program）是EMTP的免费独立版本，是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本, 它可以模拟复杂网络和任意结构的控制系统，数学模型广泛，除用于暂态计算，还有许多其它重要的特性。ATP程序正式诞生于1984年，由Drs.
电子科技大学网络教育考卷（A2卷） (20 年至20 学年度第 学期) 考试时间 年 月 日(90分钟) 课程 电路设计与仿真 教师签名 大题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 合 计 得 分 [注意：所有题目的答案均填涂在答题卡上，写在本试卷上的答案无效] 一、分析简答 1、（5分）试说明下图所示电路中电阻的作用？如果去掉电阻会有什么影响？ 答： （1） 对二极管起到保护作用 （2） 二极管会因电流过大而损坏 2、（10）线性电源和开关电源有何区别？它们分别应用在什么场合为好？ 答： 线性电源的电压反馈电路是工作在线性状态，开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和区和截至区即开关状态的。 线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电 压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压，但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的。 从其主要特点上看：线性电源技术很成熟，制作成本较低，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音，但其体积相对开关电源来说，比较庞大，且输入电压范围要求高；而开关电源与之相反。 3、（10分）已知图P1.9所示电路中稳压管的稳定电压U Z ＝6V ，最小稳定电流I Zmin ＝5mA ，最大稳定电流I Zmax ＝25mA 。 （1）分别计算U I 为10V 、15V 、35V 三种情况下输出电压U O 的值； （2）若U I ＝35V 时负载开路，则会出现什么现象?为什么？ 答： （1）当U I ＝10V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则1k Ω电阻的电流为4mA ，则稳压管电流小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。 图P1.9 故 V 33.3I L L O ≈?+= U R R R U 同理，当U I ＝15V 时，稳压管中的电流仍小于最小稳定电流I Zmin ，所以 U O ＝5V 当U I ＝35V 时， I Zmin
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