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电力系统ADPSS仿真系统方案目录1.项目背景 (3)2.技术原理 (3)3.ADPSS仿真系统结构 (4)3.1仿真集群 (5)3.1.1 仿真机群 (5)3.1.2 终端工作站（工作台） (5)3.1.3 通信系统 (6)3.1.4 操作系统 (6)3.2信号输出部分 (6)3.2.1 物理接口箱 (6)3.2.2 功率放大器 (7)3.2.3 继电保护及自动控制装置综合试验台 (7)3.2辅助设备 (7)4. ADPSS仿真系统的功能 (7)4.1电网分析计算 (8)4.2电力系统故障的再现和分析 (8)4.3装置的检验和试验研究 (8)4.4电网控制系统控制策略的验证研究 (9)1.项目背景“十三五”期间,国家电网负荷需求急剧增长、电源装机也逐年增加。
同时, 1000kV特高压线路、智能变电站相继投运,电网中各种安全自动装置使得电网的运行控制变得十分复杂。
电力工作人员在电力系统仿真装置的研究过程中，力求利用先进的仿真手段和装置，为国家电网的运行、分析、控制等提供优质的技术支持和解决方案。
电力工作人员希望通过全数字实时仿真装置，提高电网稳定分析能力，以及准确地掌握整个管辖区域内电力系统的运行状况，特别是在操作、扰动和故障情况下系统的动态和暂态运行行为。
2.技术原理电力系统全数字实时仿真装置（ADPSS）由中国电力科学研究院研发，基于高性能微机机群的电力系统全数字仿真系统。
该仿真系统利用机群已有的多节点结构,以及其高速的通讯网络,采用并行计算技术对电力系统模拟任务进行分解。
ADPSS仿真系统利用进程实时同步控制,实现了复杂交直流电力系统的大规模机电暂态、电磁暂态的实时仿真,并且利用接口装置对外接物理装置进行试验。
该仿真系统的仿真规模可达到1000台发电机、超过10000节点。
同时该仿真系统可以与调度自动化系统相连,以取得在线调度数据进行仿真。
也可接入继电保护、安全稳控装置、柔性交流输电控制装置以及直流输电控制装置等,进行闭环仿真试验研究。
新型电力系统仿真应用软件设计理念与发展路径摘要：总结了新型电力系统新能源发电高渗透、电力电子设备高渗透的特性给电力系统仿真带来的挑战，提出了电力系统仿真应用软件的设计理念，即模型完备、建模准确、计算高效、场景全面、接口开放、服务灵活这6个方面；基于仿真是认识和改造新型电力系统的工具而非目的，以及仿真应适应新型电力系统背景下电力企业数字化转型需求的认知，指出了国产电力系统仿真应用软件的功能定位要从单纯的仿真工具向电力系统仿真应用软件开发平台和运行环境过渡，并提出了一条助力用户业务自动化、平台使用便捷化、应用开发生态化的发展路径。
最后，通过介绍所研发的面向新型电力系统的仿真应用软件开发平台和运行环境——CloudPSS，展示了上述设计理念与发展路径对软件研发和推广的指导作用。
关键词：新型电力系统；电力系统建模；电力系统仿真引言随着电力系统规模的不断发展扩大，人们主要通过仿真实验来获得对系统特性机理真实、完整而深刻的认知。
尤其近十几年以来，随着交直流输电多区域互联、各类电力电子设备的广泛接入，电力系统呈现出多装备动态交互耦合、机-电效应解耦、非惯性响应、随机概率等诸多复杂特性，给电力系统仿真技术提出了更高的要求。
1仿真技术现状和改进方案电力系统时域仿真包括机电暂态仿真、机电-电磁暂态混合仿真和全电磁暂态仿真。
由于电磁暂态仿真能够更详细地刻画基波及更宽范围频率的物理过程，可以更好地适应“双高”特征新型电力系统的分析计算需求，因此逐渐成为电力系统仿真的主要手段。
根据仿真进程与物理过程之间同步与否，可以分为实时仿真和非实时仿真两大模式。
实时仿真主要应用于硬件在环场景；非实时仿真可分为离线仿真（算例与实际运行数据没有交互，例如电网方式计算等）和在线仿真（算例与实际运行数据有交互，例如在线安全校核等）。
实时仿真要求每个步长的计算、通信、延迟时间相加后小于现实时间，并在每个步长结束时进行硬件时钟同步，相比于非实时仿真，在计算效率方面更为严苛，需要额外优化。
rtlab 操作手册
RT-LAB是一个分布式实时平台，主要用于工程仿真和实时系统动态模型的
建立。
以下是一个简化的RT-LAB操作手册：
1. 连接电源和网络：连接RT-LAB的电源线和网线。
2. 开机启动：按开机键启动RT-LAB。
等待4~5分钟，确保RT-LAB完全
启动。
开机后，不要立即加载程序，需要等待一段时间使其正常工作。
3. IP地址设置：设置上位机的IP地址，并确保与RT-LAB的IP地址在同一网络段内。
使用Ping指令检查网络连接是否正常。
4. 加载程序：在RT-LAB软件中，选择Target -> New Target -> 设置...，然后选择要加载的模型和配置参数。
5. 仿真运行：设置仿真时间、采样间隔等参数，并启动仿真。
观察仿真结果，确保模型运行正常。
6. 数据采集与监视：使用RT-LAB软件的数据采集和监视功能，实时观察仿真结果和系统状态。
7. 模型调试：如果仿真结果不理想，可以对模型进行调试，修改参数或结构，直到达到预期效果。
8. 停止仿真：当仿真完成后，可以选择停止仿真并保存结果。
9. 关闭RT-LAB：在完成所有操作后，关闭RT-LAB软件和电源。
以上是一个简化的RT-LAB操作手册，具体操作可能会因RT-LAB版本和配置的不同而有所差异。
建议参考具体版本的RT-LAB用户手册或在线帮助文档，以获取更详细和准确的信息。
构建新型电力系统提升新能源电力支撑保障能力发布时间：2022-01-19T01:55:12.787Z 来源：《新型城镇化》2021年24期作者：蔡雄戴树稚宋梦田[导读] 碳达峰、碳中和目标的提出是国家重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。
国网浙江省电力有限公司岱山县供电公司浙江舟山 316000摘要：近些年，在人们生活水平不断提高下，我国的电力系统提升。
构建以新能源为主体的新型电力系统，需要统筹安全与发展，坚持电力安全供应底线。
新的发展阶段下，新能源行业应瞄准主体电源定位，运用新技术、推广新模式、解决新问题，主动提升自身的电力支撑保障能力，推动实现行业行稳致远和高质量发展。
关键词：新型电力系统；碳达峰；碳中和；新能源；电力转引言碳达峰、碳中和目标的提出是国家重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。
在能源消费清洁低碳化的进程中，电力占据着能源体系的主导地位，同时电力系统发展面临着艰巨任务。
考虑我国各类非化石能源资源禀赋以及开发利用的技术经济性，大力发展新能源是必然选择。
建设以新能源为主体的新型电力系统，既是能源电力转型的必然要求，也是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。
能源电力行业技术资金密集，存在高度的路径依赖，技术路线试错成本极高。
构建以新能源为主体的新型电力系统是一项复杂的系统性工程，应超前研判、全面分析电力生产结构改变为电力系统带来的变化与挑战，深入研究电力低碳转型路径及转型过程中的重大问题，力争就技术形态、技术方向等关键问题形成广泛共识。
针对于此，本文从一次能源、电源、网络、负荷、平衡模式等方面着手，研究电力系统物质基础、技术基础将要发生的深刻变化，从电力可靠供应、新能源消纳、电网安全运行等方面探讨未来电力系统发展面临的直接挑战；阐述新型电力系统的内涵、构建原则和思路，划分新型电力系统的发展阶段，提出策略性发展建议，以期为电力行业中长期发展提供基础参考。
1 电力系统面临的问题与挑战1.1 系统平衡调节一是供需平衡基础理论面临挑战。
目 录产品简介0.1 系统组成 (1)0.2 实验内容 (5)0.3 实验方式 (5)0.4 支持器件 (5)实验平台1.1 实验模块 (6)1.2 常用逻辑门电路 (17)1.3 自由实验插座 (17)1.4 跳线器选择 (17)1.5 直流电源外引插座 (18)1.6 总线插孔 (18)1.7 空间分配 (18)G6W仿真器2.0 G6W/G6S型仿真器 (20)2.1 可配置仿真头 (21)2.2 G6W/G6S外形示意图 (21)2.3 POD8051仿真头 (22)2.4 POD89C52仿真头 (22)2.5 POD196KB/KC仿真头 (23)2.6 POD552仿真头 (24)2.7 POD16C5X仿真头 (25)G2K仿真板（选件）3.1 G2K仿真板与G2010实验平台的安装方法 (26)3.2 键盘使用说明 (27)3.3 键盘方式下的仿真方法 (30)软件安装WINDOWS平台的安装方法 (34)DOS平台的安装方法 (36)KEIL C51编译器的安装方法 (37)程序清单安装 (37)硬件安装j连接Lab8051CPU板 (38)j仿真器与实验平台的连接 (38)j仿真器与计算机的连接 (39)j实验连线 (39)实验例程（MCS51）第一节“验证式”实验例程实验一 拆字程序（键盘调试） (40)实验二 拼字程序（键盘调试） (47)实验三 数据区传递子程序（DOS平台） (48)实验四 数据排序实验（WINDOWS平台） (52)实验五 清零程序（模拟调试） (55)实验六 定时器/计数器（模拟调试） (57)实验七 中断系统（模拟调试） (58)实验八 串行口实验（模拟调试） (59)实验九 P1口输入、输出实验 (60)实验十 P3.0口输入、P1口输出实验 (62)实验十一 八段码管显示实验 (64)实验十二 键盘扫描显示实验 (66)实验十三 脉冲计数（定时/计数器记数功能实验） (69)实验十四 电子时钟（定时/计数器定时实验） (71)实验十五 INT0中断实验 (73)实验十六 A/D0809转换实验 (75)实验十七 D/A0832转换实验 (77)实验十八 电子琴 (79)实验十九 步进电机控制 (81)实验二十 数据存储器6264RAM实验 (86)实验二十一 EPROM固化及脱机运行 (87)实验二十二 逻辑分析仪在教学/实验中的利用 (88)第二节“模仿式”实验例程实验一 工业顺序控制（INTO INT1）综合实验 (91)实验二 扩展时钟系统（DS12887）实验 (93)实验三 双机通讯实验 (97)实验四 V/F压频转换实验 (99)实验五 力测量实验 (101)实验六 直流电机转速测量与控制实验 (104)实验七 点阵式LCD液晶显示屏实验 (108)实验八 温度测量实验 (116)实验九 微型打印机打印字符 (118)实验十 点阵LED广告屏实验 (120)实验十一 红外线遥控实验 (122)第三节“探索式”实验例程实验一 8031最小系统组成实验（AT89C51） (126)实验二 程序存储器扩展实验 (129)实验三 静态数据存储器扩展实验 (131)实验四 并行I/O口扩展实验 (134)实验五 串行口扩展并口实验 (137)实验六 多个外中断源扩展实验 (139)实验七 MCS51单片机与IBM微机通信 (141)实验八 8155接口芯片使用实验 (143)实验九 键盘、显示接口芯片8279使用实验 (147)实验十 8255控制交通灯实验 (150)实验十一 可编程计数/定时器8253实验 (153)实验十二 串行E2PROM93C46扩展实验 (155)实验十三 I2C总线E2PROM AT24C01扩展实验 (159)实验十四 AT89C2051控制步进电机 (161)实验十五 GAL16V8实验 (164)实验十六 译码器实验 (170)第四节“自检式”演示实验 (173)0 -- LCD液晶显示器实验1 -- V/F压力频率转换实验2 -- 脉冲计数实验3 -- DA0832转换实验4 -- AD0809转换实验5 -- 红外线遥控实验6 -- 温度测量实验7 -- 力测量实验8 -- 电子琴9 -- 直流电机转速测量与控制实验A -- 点阵LED广告屏实验B -- 步进电机控制C -- RS232通讯实验D -- 八段码管显示实验E -- 键盘扫描显示实验F -- 扩展时钟系统（DS12887）实验实验例程（MCS96）…………………………………………………………见MCS96分册实验例程（IN8086） ……………………………………………… 见8086/8088分册教师手册………………………………………………………………………………见分册自检测方法及维护方法问答集合MCS51 实验例程程序清单MCS96 实验例程程序清单8088 实验例程程序清单附：主要器件引脚图 G2010+实验平台原理图推荐资料： 《MCS51-51系列单片机实用接口技术》李华主编北京航空航天大学出版社《单片机的C语言应用程序设计》马忠梅等编著北京航空航天大学出版社《液晶显示应用技术》郭强等编著电子工业出版社《单片机原理及接口技术学习辅导》朱定华主编电子工业出版社产品简介随着社会对人才素质要求的不断提高，同时也随着国家对教育投入的不断加大，向学生提供高性能的实验/开发设备成为必要和可能。
ADPSS-LAB电力电子、电力系统实时仿真方案中国电力科学研究院2012年10月目录1 系统综述........................................... - 1 -2 系统组成........................................... - 2 -3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题............... - 2 -4 解决方法........................................... - 3 -5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能....................... - 9 -电力电子系统实时仿真方案1 系统综述实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。
电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。
ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。
ADPSS-LAB是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的电力电子、电力系统实时仿真系统。
它既可以在普通PC机上进行离线仿真，也可通过并行计算机与实际的电力电子器件联接而进行实时在线仿真。
与前两代仿真系统相比，ADPSS-LAB具有以下优势：1）既可以对电力电子、电力系统机电和电磁暂态分别进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混合系统进行实时仿真。
2）仿真精度高；ADPSS-LAB在实时仿真过程中采用32位双精度浮点数运算，其仿真的精度与公认的离线分析软件MATLAB的仿真精度相当。
3）良好的升级和扩充性；ADPSS-LAB由于直接采用商用的基于PC Cluster的连接方式，当仿真的系统规模增大时，只需增加CPU数目和增大内存容量即可，从系统的升级和扩展灵活性等方面有很好的发展前景。
2 系统组成软件部分：实时操作系统：QNX建模软件：MATLAB/simulink，SimPowerSystem电力电子、电力系统实时仿真包电力电子模型库硬件部分：并行处理系统(12-core INTEL CPU)I/O接口模块信号调理模块3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题1)建模的问题仿真系统能够提供友好的图形用户界面，丰富的电力电子、电力系统元件库且模型精度满足仿真要求，同时还要允许用户方便的添加自己的模型。
2)仿真的实时性问题电力电子、电力系统往往在一个小范围内包含了十几个到几十个器件，相应的模型求解过程中包含了大量的矩阵计算(如：矩阵相乘，矩阵求逆等运算)，如此大的计算量无法在给定的一个几十个微秒的仿真步长内由一个CPU结算出结果。
因此，为了实现实时仿真的目标，必须将大的电力电子系统解耦成几个小的子系统，每个子系统分别运行在不同的CPU上，达到降低每个CPU的计算量，实现整个系统实时仿真的目的。
3)实时PWM信号的捕捉和产生问题由于电力电子、电力系统中大量的采用高频电力电子器件，由此给实时仿真带来许多前所未有的问题。
比如：如何准确的捕捉PWM信号？如何准确的产生高频PWM信号？如何设计合理的控制策略实现误差补偿等问题。
4)系统的升级和扩展问题整个系统要具有良好的维护和升级扩展性，且维护和升级成本低廉。
系统应采用COTS货架式产品和通用的总线标准，用户对设备提供商的依赖度低，便于用户后续的升级和扩展要求。
4 解决方法针对以上问题，我们分别采用以下的方法来解决。
1)建模的问题模型开发工具采用MATLAB/Simulink和SimPowerSystem软件包。
这两个软件包一方面提供了友好的图形用户界面，用户只需通过鼠标操作即可完成整个建模工作；另一方面两个软件包提供了丰富的电力电子、电力元件模型库，用户可以方便的利用这些模型搭建出各种复杂结构的电力电子、电力系统模型。
另外，用户还可以将C代码编写的模型集成到仿真系统中。
ADPSS-LAB还提供了专门针对实时仿真的电力电子、电力模型库，做为对SimPowerSystem元件库的补充。
当安装好ADPSS-LAB 软件后，这些模型库被自动的添加到Simulink软件中。
ADPSS-LAB 提供的模型库包括：带时间戳的整流电路模型；带时间戳的逆变器模型；电力电子元器件模型库；实时逻辑处理模型库；事件产生信号模型库等。
2)仿真的实时性问题对电力电子、电力系统的实时仿真问题，我们分别从软件和硬件两方面入手解决该问题。
软件方面：通过将一个大的电力电子、电力系统模型分解成多个子系统，不同的子系统算由不同的CPU单元完成计算，从而大大减小了每个CPU单元的计算任务，缩短了整个系统的计算时间，提高了实时性；不同的CPU单元间在每个步长内根据信号传递关系交换数据。
硬件方面：通过采用并行处理系统，为实时仿真提供相应的硬件平台。
考虑到电力电子、电力系统的具体情况：一个区域通常大约有十几个或几十个电力电子、电力器件，所以推荐采用包含12个CPU core的并行处理系统,整个系统的实时仿真的步长最小可以达到20us左右。
并行计算机通过FPGA卡控制IO接口机。
IO接口机本身带有AD，DA，DIO等IO模块，通过这些IO模块与实际设备相连。
IO模块的性能指标如下：✓AD, 16-bits, 500kS/s, +- 10V 16通道；✓DA, 16-bits, 500kS/s, +-10V 16通道；✓普通DO，转换速率5MHz,光电隔离, 5 to 28V, 32通道；✓普通DI，转换速率5MHz,光电隔离, 5 to 28V, 32通道；✓带时间戳TSDO, 转换速率5MHz,光电隔离, 5 to 28V, 32通道；✓带时间戳TSDI, 转换速率5MHz,光电隔离, 5 to 28V, 32通道；带时间戳的DIO主要用于PWM信号或事件信号的捕获和产生等功能。
图：实时仿真的硬件平台3)实时PWM信号的捕捉和产生问题电力电子、电力系统实时仿真的核心是如何精确的模拟高频开关器件的工作特性，以及这些器件工作时对电网的影响的问题。
我们采取ADPSS-LAB提供的软件包来解决这些问题。
(一)RTE blockset：PWM信号处理工具包该软件包主要用来处理PWM开关信号，其主要功能有两个：实时产生开关事件（如：PWM信号，编码信号等）与FPGA卡配合，实时捕捉采样间隔之间的触发脉冲，记录脉冲产生的时间以及逻辑状态的改变情况，然后在模型的计算过程中进行补偿，达到提高实时仿真精度的目的。
PWM信号处理工具包针对电力电子元件提供了许多专业处理模块。
软件安装时会自动在MATLAB/Simulink目录下添加所有的处理模块，这些模块包括：用于实时仿真的逆变器模型，整流器模型，实时逻辑处理模型库，产生事件信号模型库等。
PWM信号处理工具包的工作原理如下图所示。
当需要产生PWM信号时，利用工具包提供的模块可以产生出包含时间和状态的PWM信号，特别是介于两个相邻采样间隔之间的PWM信号。
产生出来的PWM信号通过FPGA卡上的TSDO模块输出。
当需要从外部捕获PWM信号时，PWM信号通过FPGA 卡上的TSDI模块输入。
FPGA卡可以做到很高的采样频率（如100MHz），FPGA卡作为事件发生记录仪，在仿真运行过程中，实时捕获输入的PWM信号，记录PWM信号产生的时间以及逻辑状态的改变情况，然后在模型的计算过程中进行补偿，达到提高实时仿真精度的目的，其工作原理如下图所示。
4)系统的升级和扩展问题传统的电力系统实时仿真装置是由原厂商提供非标化的软件、硬件和运行平台。
用户购买后，后续的系统维护、升级完全依赖原厂商。
实时仿真装置超过一年的质保期后，每年都需要向原厂商支付高额的费用购买系统的技术支持和软件升级。
用户在使用中如果需要原厂商增加额外的功能或开放系统的部分接口，都需要与原厂商进行协商，付出高额的时间和费用，用户完全处于被动服从的地位。
ADPSS-LAB系统采用通用的多核服务器结构，支持标准的PCI或cPCI总线结构，用户可以灵活的对系统进行升级和扩展。
当实时仿真的电力电子系统规模增大时，只需增加多核服务器或IO接口机的数目即可实现扩大系统仿真规模的目的。
5 ADPSS-LAB 实时仿真系统的功能1) 电力电子、电力系统电磁暂态仿真ADPSS-LAB 可完整的模拟包括：电机、传输网络以及控制系统的电力电子、电力系统，可计算电力电子、电力系统的电磁暂态问题。
可模拟系统的不同运行和干扰状况，包括各种短路故障等。
2) 电力电子、电力系统闭环实时测试ADPSS-LAB 系统通过高速IO 接口机同外部设备相连，可进行系统的实时闭环测试。
ADPSS-LAB 对电力电子、电力系统进行实时闭环测试的原理如下图所示。
功放D/A 卡待测装置隔离缓冲电路隔离缓冲电路AppSim 系统A/D 卡、I/O 卡I/O 卡借助该功能，ADPSS-LAB 可以方便地实现评估电力系统的功能以及测试电力电子系统性能的目的。
3)控制系统仿真使用ADPSS-LAB系统可以方便的创建各种开环和闭环控制器，进行控制系统的仿真研究。
所有取自电力电子器件和电机的变量都可作为控制器的输入；另外，其它控制器的信号量也可作为控制器的输入。
同时，这些控制器的输出以电压、电流、阻抗和功率的形式作用于系统，所有控制模块的输入信号量及输出信号量都可绘制出来。
总之，与传统的电力实时仿真器相比，ADPSS-LAB系统提供了实时仿真的准确性、并行处理的强大计算能力以及离线仿真的灵活性，比传统的模拟仿真器更加灵活、简单、廉价，满足电力电子、电力系统实时仿真的要求。
