下载文档原格式
《电力系统数字仿真基础》研究生课程建设与实践
《电力系统数字仿真基础》是一门专门针对电力系统数字仿真技术的研究生课程，旨在培养学生对电力系统数字仿真的理论基础和实践能力。
通过该课程的学习，学生可以掌握电力系统数字仿真的基本方法和技术，为电力系统的设计、运行和规划提供科学的依据。
该课程的教学内容主要包括以下几个方面：电力系统仿真的基本概念和原理、电力系统仿真软件的使用、电力系统仿真模型的建立、电力系统仿真实验设计和结果分析等。
学生将在理论课程的基础上，通过实践操作和实验训练，掌握电力系统数字仿真的全部过程和方法。
在教学方法上，本课程注重理论与实践相结合的教学模式。
学生将通过课堂讲授、实验研究和课程设计等方式，深入了解电力系统数字仿真的理论框架和方法，同时通过实际操作和实验训练，提高学生的实践能力和创新能力。
课程的评价方式将采取多种形式，既有课堂考试，还包括实验报告、课程设计和实践操作等综合考核。
通过这些考核方式，旨在全面评价学生对电力系统数字仿真的理论和实践能力的掌握程度。
为了提高课程的实效性和实用性，本课程还将加强与实际工程应用的联系，通过案例分析和实例演示等方式，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的工程实践能力。
为了确保课程教学的质量和效果，本课程将配备专业的教师团队和先进的教学设备，提供良好的教学环境和条件。
通过不断完善和更新教学内容和方法，努力提高课程教学的水平和质量。
电力系统并行计算与数字仿真
另外，数字仿真技术在电力系统中也起着至关重要的作用。
电力系统是一个高度复杂的动态系统，仿真技术可以帮助工程师们更好地理解电力系统的运行特性、预测系统的行为以及评估各种系统运行状态下的性能。
数字仿真技术可以模拟电力系统在不同工况下的运行情况，包括负载变化、故障情况等，从而帮助工程师们进行系统规划、优化和故障分析。
此外，数字仿真还可以用于电力系统设备的设计验证和新技术的验证，从而降低实际系统实施的风险和成本。
综上所述，电力系统并行计算与数字仿真技术在电力系统领域具有重要意义，它们可以帮助工程师们更好地理解和优化电力系统的运行，提高系统的可靠性和安全性。
随着计算机技术和仿真技术的不断发展，相信电力系统的并行计算与数字仿真技术将会得到更广泛的应用，并为电力系统的发展带来新的机遇和挑战。
《电力系统数字仿真基础》研究生课程建设与实践《电力系统数字仿真基础》是电力系统及其自动化专业的重要研究生核心课程，旨在培养学生掌握电力系统数字仿真的基础理论和实践技能，为电力系统工程技术和科研工作打下坚实基础。
本课程的教学目标包括以下两个方面：一、基础理论的掌握本课程主要涉及电力系统仿真相关的基础理论，包括电力系统状态估计、潮流计算、稳定分析、暂态分析、电力系统建模等方面的理论知识。
在掌握这些理论知识的基础上，学生能够深入了解电力系统的运行和控制原理，理解电力系统各种故障的机理和处理方法，掌握电力系统稳定性分析方法和其它重要的仿真分析技术。
二、仿真技能的培养本课程还包括电力系统数字仿真的相关技能培养。
在本课程中，学生将学习到电力系统仿真软件的使用方法，了解仿真软件的基本界面和操作流程，学习仿真软件中各种元件的建模方法，以及电力系统各项仿真分析的具体操作流程。
此外，还将对学生进行大量仿真实验的指导，并通过课堂上的实例操作和实验测试等方式，使学生进一步掌握电力系统仿真的具体实践技能。
为达到上述教学目标，本课程的教学内容和方法应该怎样设计和安排呢？具体的建设方案可以从以下几个方面进行：二、教学方法的创新1.案例分析与讨论:借鉴电力系统运行过程中出现的典型故障案例，设计生动的案例分析和讨论环节，引导学生理解电力系统运行控制的难点问题，并初步掌握电力系统中各种典型故障的分析和处理方法。
2.动态模拟:充分利用仿真软件所具有的模拟功能，引导学生对电力系统各种典型故障进行动态模拟。
这种方法能够使学生在仿真环境中对电力系统进行实时监控和容错查找，并锻炼学生的紧张思维和应对危机的心态。
三、实践环节的落实该课程具有很好的实践性，因此，必须在实践环节上投入大量精力，使学生能够深入学习、运用电力系统仿真软件，提升操作技能和分析能力。
四、师资支持的保障1.师资力量:本课程教师应具备较强的学科知识背景，熟悉电力系统仿真的理论知识和实践技能，能够结合实际运行中的实践认真讲解，同时还应具备大量教学实践经验。
电力系统仿真引言：随着社会的快速发展和人民对电力供应质量的要求不断提高，电力系统的稳定性和可靠性变得尤为重要。
为了确保电力系统的正常运行，电力系统仿真成为一种重要的工具。
本文将从电力系统仿真的定义、应用、模型构建和仿真结果分析等方面进行论述。
一、电力系统仿真的定义电力系统仿真是指通过建立电力系统的动态数学模型，使用计算机软件模拟电力系统的运行状态，从而分析电力系统的稳定性和可靠性。
二、电力系统仿真的应用1.电力系统规划：通过仿真分析电力系统的运行情况，为电力系统的规划提供基础数据和决策支持。
2.电力系统运行：仿真可以模拟电力系统的运行状态，实时监控系统运行情况，预测潮流和稳定性等问题，为运营商提供决策依据。
3.电力系统调度：仿真可以模拟电力系统的负荷变化和发电机出力，帮助调度员进行优化调度，提高电力系统的运行效率。
三、电力系统仿真的模型构建1.电力系统建模：电力系统仿真需要建立电力系统的各个组成部分的模型，包括发电机、变压器、线路、负荷等。
这些模型需要准确地描述电力系统的行为规律。
2.电力系统参数估计：建立模型需要准确的参数数据，参数估计是保证模型准确性的关键环节。
需要收集实际运行数据，并进行处理和分析，估计模型中的各项参数。
3.电力系统模型验证：建立模型后，需要对模型进行验证。
通过与实际运行数据进行比对，验证模型的准确性和可靠性。
四、电力系统仿真结果分析1.电力系统稳定性分析：通过仿真可以分析电力系统的稳定性，找出系统中的潜在问题，并提出相应的解决方案。
2.电力系统可靠性分析：仿真可以对电力系统的可靠性进行评估，预测系统中可能出现的故障和异常情况，并提出相应的预防和应对措施。
3.电力系统优化分析：通过仿真可以优化电力系统的运行策略，提高系统的效率和经济性。
结论：电力系统仿真是一项重要的技术手段，可以对电力系统的稳定性和可靠性进行评估和优化。
通过合理的模型构建和仿真结果分析，可以为电力系统的规划、运行和调度提供科学的决策依据。
电力系统的数字仿真与优化研究一、前言电力系统是国民经济发展的重要基础设施之一，对于保障国家能源安全和经济社会的稳定运行具有重要意义。
随着信息技术的快速发展，电力系统的数字仿真与优化研究逐渐成为当前电力领域的热点之一，能够为电力系统的稳定运行和可靠性提高提供有力支持。
二、电力系统数字仿真技术电力系统数字仿真技术是指利用计算机技术对电力系统进行模拟和分析的一种方法。
它通过对电力系统的运行状态、暂态过程等进行模拟，帮助电力工程师发现系统中存在的问题和风险，为电力系统的设计、运营和维护提供科学依据。
数字仿真技术主要包括电力系统模型建立、仿真计算和结果分析三个阶段。
在模型建立阶段，需要将电力系统的物理结构和运行机理用数学模型来描述，包括输电线路、变电站、负荷、发电机等各种设备。
在仿真计算阶段，利用计算机对电力系统进行模拟，获取电力系统的运行状态、电气参数、开关状态和行为特征等数据。
在结果分析阶段，通过分析仿真数据，找出电力系统的问题和风险，并提出改进措施，以提高电力系统的可靠性和稳定性。
三、数字仿真技术在电力系统优化中的应用数字仿真技术在电力系统中的应用十分广泛，主要应用于电力系统的建设、运营和维护等方面，包括以下几个方面：1.电力系统规划优化数字仿真技术能够对电力系统的规划方案进行模拟，评估不同方案的可行性和经济性，为电力系统的规划和建设提供科学依据。
2.稳定性分析数字仿真技术能够对电力系统的稳定性进行评估，分析系统的稳定限制，找出系统的薄弱环节，为电力系统的稳定运行提供参考依据。
3.故障诊断数字仿真技术能够通过建立电力系统故障模型，对故障过程进行模拟并确定故障原因，通过分析电力系统的故障特点，识别电力系统的问题和薄弱环节，并提出改进措施。
4.运行优化数字仿真技术能够对电力系统的运行方式进行优化，如分析负荷变化对电力系统的影响，制定灵活的电源调度策略，提高电力系统的经济性和稳定性。
5.设备维护数字仿真技术能够模拟电力系统的设备状况和运行状态，为设备的日常维护和保养提供参考依据，减少设备维护成本。
《电力系统数字仿真基础》研究生课程建设与实践1. 引言1.1 课程背景电力系统数字仿真技术是电力系统领域中一个重要的研究方向，随着电力系统的复杂性和规模的不断增加，数字仿真技术在电力系统设计、运行和故障分析等方面发挥着越来越重要的作用。
在研究生教育中，关于电力系统数字仿真的课程建设仍然相对滞后。
目前国内外很少有专门针对电力系统数字仿真的研究生课程，而大多数相关内容是零散地在电力系统仿真、计算机工程等专业的课程中介绍。
为了弥补这一空白，本文将对《电力系统数字仿真基础》研究生课程进行建设与实践的研究，以期能够为电力系统数字仿真领域的研究生教育提供一定的参考。
我们将介绍这门课程的背景，探讨为什么有必要设立这门课程，在当前电力系统发展的背景下，数字仿真技术的应用越来越广泛，因此有必要为研究生提供相关的教育培训。
通过这门课程的学习，可以帮助学生更好地理解电力系统的运行机理，为未来的研究和工作打下坚实的基础。
1.2 研究目的本课程的研究目的是为了探讨如何建设一门适合研究生学习的《电力系统数字仿真基础》课程，以提升学生对电力系统数字仿真技术的理解和应用能力。
通过对电力系统数字仿真基础知识的系统学习和实践操作，培养学生的工程实践能力和创新思维，为其未来从事电力系统领域工作做好充分准备。
具体研究目的包括：一是建立一套完整的课程体系，包括理论知识教学和实际操作技能培养，使学生能够深入了解电力系统数字仿真的基本原理和方法；二是探索有效的教学方法和手段，培养学生的独立学习能力和解决问题的能力；三是构建合理的实践教学模式，促进学生对理论知识的实际运用和创新能力的培养；四是建立科学的课程评估体系，全面评价学生的学习效果和能力提升；五是通过案例分析，加深学生对电力系统数字仿真技术在实际工程中的应用理解，拓展他们的专业视野和实践能力。
通过以上研究目的的实现，希望能够提高研究生在电力系统数字仿真领域的综合素质和竞争力。
2. 正文2.1 课程内容设计课程内容设计是研究生课程建设的核心部分，它直接关系到学生的学习效果和能力培养。
电力系统数字仿真技术的现状与发展引言随着电力系统的不断发展，各种数字化技术也被广泛应用到电力系统的各个领域中。
其中数字仿真技术就是电力系统数字化建设的重要组成部分。
数字仿真技术可以帮助电力企业更好地了解电力系统的工作流程，预测和解决潜在的技术风险，并且通过数据分析和处理为电力企业提供决策支持。
本文将详细介绍电力系统数字仿真技术的现状与发展。
电力系统数字仿真技术的现状数字仿真技术使用计算机技术来模拟电力系统的运行过程。
数字仿真技术的应用范围很广。
它可以模拟电力市场竞争情况、电力系统的规划和设计、电力系统的运行和控制、电力系统的状态分析以及故障分析等。
目前数字仿真技术在电力系统规划和设计方面的应用比较多。
数字仿真技术可以对电力系统进行逐步模拟和优化，包括调度问题、输电线路的选址和技术参数等。
而在电力系统故障分析和状态分析方面，数字仿真技术的工作往往要借助更加细致的模型和更多的实验数据来支持。
数字仿真技术在电力系统中的应用可以帮助电力企业实现更好的运行和管理，提高电力系统的效率和可靠性。
数字仿真技术不但可以为电力系统的运营管理提供科学决策，也可以为电力系统优化提供技术支持。
此外，数字仿真技术还可以用来进行电力系统的技术培训。
利用数字仿真技术进行模拟培训，不仅可以增强电力工程师的实践能力，也可以提高他们的工作效率。
电力系统数字仿真技术的发展趋势数字仿真技术作为一种新型的电力系统管理技术，已经具有了广阔的前景。
未来，数字仿真技术在电力系统中的应用越来越深入，在以下几个方面发展前景十分广阔。
1. 数字仿真技术在电力系统中的更加广泛的应用随着电力系统的不断建设和功能的不断完善，数字仿真技术在电力系统中的应用范围也在不断扩大。
今后，数字仿真技术将广泛应用于电力系统规划、电力设备运行和控制、电力市场竞争以及电力系统实时操作管理等方面，其中运行控制系统和电力市场竞争方面的应用将得到更加广泛的推广和普及。
2. 数字仿真技术在电力系统中的模型更新和优化电力系统是一个非常复杂的系统，其建模过程需要大量的数据与计算资源。
电气工程中基于FPGA的数字电力系统仿真研究引言近年来，随着科技的不断发展和进步，数字电力系统在电气工程领域的应用日益广泛。
其中，基于现场可编程门阵列（FPGA）的仿真技术成为了电力系统研究中的重要工具。
本文将探讨基于FPGA的数字电力系统仿真研究的意义、应用和挑战。
一、数字电力系统仿真的意义数字电力系统仿真是指利用计算机技术模拟电力系统的运行状态和行为，以评估系统性能、优化控制策略和指导工程应用。
传统的仿真方法主要基于软件实现，但随着电力系统规模的不断扩大，软件仿真存在计算速度慢、实时性差等问题。
而基于FPGA的仿真技术则可以通过硬件加速，获得更高的计算性能和更好的实时性，从而大大提升数字电力系统仿真的效率和准确性。
二、基于FPGA的数字电力系统仿真应用1. 电力系统稳定性研究电力系统稳定性是数字电力系统设计中的重要指标，涉及到系统的稳定性、鲁棒性和可靠性。
基于FPGA的仿真技术可以实时模拟电力系统的频率响应、振荡和失稳等特性，为稳定性研究提供了高效且准确的仿真平台。
2. 智能配电网优化智能配电网是数字电力系统的重要应用领域之一。
基于FPGA的仿真技术可以模拟各种智能设备的运行状态和交互行为，评估配电网的负荷平衡、故障检测和网优化方案。
通过数字化仿真，可以提升智能配电网的可靠性和可控性，提高电能利用率。
3. 新能源接入研究随着新能源的快速发展，数字电力系统需要适应大规模可再生能源接入的挑战。
基于FPGA的仿真技术可以模拟新能源与传统电网之间的互联互通，考虑各种不确定因素和波动性，为电力系统规划和运行提供可靠的参考依据。
三、基于FPGA的数字电力系统仿真的挑战尽管基于FPGA的仿真技术在数字电力系统研究中有着巨大的潜力，但也面临一些挑战。
1. 系统复杂性电力系统是一个复杂的多变量系统，仿真过程需要考虑各种因素的相互作用，如发电机的属性、负载特性和电网拓扑结构等。
为了实现准确的仿真，需要设计和实现相应的复杂模型和算法。
电力系统数字仿真技术的现状与发展摘要：简介电力系统仿真技术的发展和基本概念，并分别简述了模拟计算机、数字计算机和混合计算机在电力系统中的应用，以及电力系统仿真培训装置的作用。
关键词：电力系统；数字；仿真技术；现状电力系统仿真是根据原始电力系统建立模型，利用模型进行计算和试验，研究电力系统在规定时间内的工作行为和特征。
电力系统仿真在电力系统的规划、设计、建设、运行中发挥着重要作用。
电力系统仿真可以分为物理仿真和数字仿真两类，其中数字仿真是建立电力系统物理过程的数学模型，基于计算机技术和数值计算技术求解数学模型，实现对电力系统的模拟。
与物理仿真技术相比，数字仿真不受被研究系统规模和结构复杂性的限制，计算速度快、使用灵活、成本相对低廉，成为分析、研究电力系统必不可少的工具，是电力系统仿真的重要研究方向。
一、电力系统数字仿真定义随着社会对能源需求的增长和发电技术的进步，现代电力系统发展很快，大容量发电机组不断涌现，自动化程度更趋提高，计算、监视及控制问题日益复杂，这就需要运行人员具有更强的应变能力和更熟练地操作。
新的电气研究也需做各种试验，但无论从现有技术上还是从供电的可靠性及设备的安全性考虑，直接在实际的电力系统及厂矿企业变电所中进行操作人员的培训和科学研究，可能性很小，因此运行电力系统仿真技术脱离现场对运行人员培训及电气研究成了迫切的需要。
系统数字仿真主要是指建立在数学模型上，并在数字计算机上做试验的一个过程。
而电力系统数字仿真则是系统数字仿真的一个分支。
电力系统数字仿真一般可以分为两种：研究仿真和培训仿真。
研究仿真主要包括电磁暂态仿真和暂态稳定仿真；而培训仿真则主要包括调度员的培训仿真器、变电站培训人员培训仿真器以及发电厂机组运行人员培训仿真器。
电力仿真技术在电力系统中的发展和应用与电力发展对仿真的要求、计算机硬件、软件技术发展密切相关 ,某些电力仿真装置就象一个缩小的电力系统 ,凡是与电力相关部门的技术人员 ,通过对仿真技术的学习 ,了解及参加仿真培训 ,就能迅速地熟悉电力系统 ,掌握电力运行操作的一些基本方法。
实验十二 大电网数字仿真1、实验目的：本实验针对我国某省级实际大电网的全数字动态模型来进行。
通过实验研究对比不同故障对大电网暂态稳定性的影响情况；对特定故障，研究继电保护动作时延对大电网暂态稳定性的影响，并用试探法求取故障极限切除时间。
2、实验内容：1)在指定的同一条220kV输电线路上，分别设置三相短路和两相短路，故障延时相同，观察系统各发电机的摇摆曲线图有何区别。
2)针对指定的5条不同的220kV输电线路，分别设置三相短路，故障延时相同，观察系统各发电机的摇摆曲线图有何区别。
3)用试探法求取指定220kV输电线路发生三相短路故障时的故障极限切除时间。
3、实验步骤：1.不同故障类型对大电网暂态稳定性的影响a) 启动我国某省级实际大电网的全数字动态仿真系统，建立初始运行方式和潮流。
然后，在不自动模拟继电保护的情况下，针对指定的220kV输电线路，故障设置为三相短路，故障延时设置为100ms，故障位置设置为距线路首端50%，启动动态仿真，查看各发电机的摇摆曲线，并保存之。
b) 仿真系统返回到初始状态。
针对同一条输电线路，故障设置为AB两相短路，故障延时设置为100ms，故障位置设置为距线路首端50%，启动动态仿真，查看各发电机的摇摆曲线，并保存之。
2.不同故障地点对大电网暂态稳定性的影响在不自动模拟继电保护的情况下，分别针对指定的5条不同的220kV输电线路，故障设置为三相短路，故障延时设置为100ms，故障位置设置为距线路首端50%，在仿真系统返回到初始状态后启动动态仿真，分别查看各发电机的摇摆曲线，并保存之。
3.测定故障极限切除时间a) 仿真系统返回到初始状态，不自动模拟继电保护。
针对指定的220kV输电线路，故障设置为三相短路，故障延时设置为50ms，故障位置设置为距线路首端50%，启动动态仿真，查看各发电机的摇摆曲线，并保存之。
b) 仿真系统返回到初始状态，针对指定的220kV输电线路，设置同样的故障类型和位置，只是故障延时增加一个Δt，比如Δt=50ms，察看各发电机的摇摆曲线，并保存之。
电力系统数字仿真可分为研究仿真和培训仿真两类。
研究仿真包括各种电力系统电磁暂态和暂态稳定 仿真软件, 如电磁暂态软件 EMTP 和国内电力部门普 遍采用的综合稳定程序以及 Mat h w ork 公司新近推出的 M A T L A B 等。
培训仿真包括属于 E M S 的调度员培训仿 真器 D 变电站运行人员培训仿真器和发电厂机组 运行人员培训仿真器。
有的 DTS 具有研究仿真的功 能, 因此硬件和软件均很庞大而复杂, 设备昂贵。
研究仿真又可分为非实时仿真和试验用的实时仿 真。
电力系统实时仿真目前主要用于继电保护装置和 发电机励磁调节系统的试验, 由于有实物参与, 因此要 求仿真系统是实时的。
实时仿真软件必须在一个实际 步长内完成所有状态变量和非状态变量的求解计算和 与实物从系统培训的要求出发, 采用了MATLAB 为开发 平台, 利用该系统的强大功能, 开发了众多适合进行 电力系统继电保护仿真的模块。
学员可依据所需仿 真的电力拓扑构造仿真模型, 进行潮流计算、短路计 暂态仿真计算以及继电保护测试和定值校验。
1 潮流计算 在进行系统分析时, 常需进行潮流计算, 因此系 统集成了潮流计算模块。
潮流计算采用了模块化的 编程方法。
该计算模块采用 C+ + 语言进行编写, 因此计算速度快。
另外该模块的核心算法采用了收敛性较好的牛顿 一 拉夫逊算法, 满足了学员进行潮流计 算的目的。
学员利用系统提供的潮流计算作图模块, 通过简易的拖拉作图法即可绘制出需计算的潮流拓 扑图, 通过进行方便的图形参数设置即可进行潮流计算。
该方法与传统的填写潮流计算数据卡方法相比 具有更大的方便性, 使学员摆脱了传统计算方法的枯 燥性, 大大提高了学习的兴趣。
潮流计算模块的流程 如图 1 所示。
在潮流计算过程中, 系统某些 PV 节点为了维持 给定的电压, 它们的无功出力可能超过允许范围, 特别是当电力系统无功电源不太充裕时更容易出现 PV 节点无功功率越界的情况。
因此, 在迭代过程中, 必 须对 PV 节点的无功功率加以监视, 当无功功率超过 给定的范围时, 潮流程序应能把这些节点的无功功率 控制到允许范围之内。
如果 PV 节点 i 的无功功率最大允许值为 Q iM , 在迭代过程中该节点计算的无功功率为Q i , 那么无 功功率储备应为: Q i = Q iM - Q i 当 Q i 为负时, 说明该点无功功率已经越界, 在 这种情况下, 必须要干预迭代把这个节点的无功功率 减少| Q i | , 使它回到无功功率的上界Q iM 。
这样带 来的后果必然使系统各节点电压发生变化, 而变化最 大( 或者说降低最多) 的就是越界点的电压。
实际上, 这时节点 i 已由 P V 节点转化为 P Q 节点。
对于牛顿法潮流计算程序来说, 在迭代过程中发 现P V 节点无功功率越界时, 要 把这一点转化为 PQ 节点, ( Q i M - Q i ) 就作为该点无功功率的误差。
在这 种情况下, 修正方程式的结构也要作相应的变化。
当 采用功率的极坐标表示式时, 应该在修正方程式中增加一个与 Q i 相应的方程式, 当采用功率的直角坐标式时, 就要以 Q i 的修正方程式代替 V i 2 的修正 方程式。
在计算过程中, 采用了电力网网络节点编号优化 方法。
主要采用了动态地按最少出线支路数编号, 即 在节点消去过程中, 每消去一个节点以后, 与该节点 相连的各节点的出现支路数将发生变化( 增加、减少 或保持不变) 。
所以, 在每消去一个节点后, 立即修正 尚未编号节点的出现支路数, 然后选其中出线支路数 最少的一个节点进行编号, 就可以预期得到更好的效 果。
通过运用 本短路计算在进行故障、保护动作、整定计算时, 都需要进行短路计算, 为了满足教员短路计算教学的目的, 系统设计了短路计算模块, 学员可选择进行各种对称和不对称的短路计算, 如单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路。
学员通过利用短路计算库提供的各种计算模块, 构造所需计算网络的正、负、零序网络, 选择短路类型后即可进行计算, 计算结果将以表格或波形曲线方式显示。
短路计算仿真的原理主要是运用了对称分量法、戴维南原理以及电路叠加原理。
通过置正序网络中的电源为零, 并外加一个恒定的电压源, 通过测量其电流即可利用戴维南原理求出正序电抗。
同理, 可求出电网的负序、零序电抗以及组合电势。
程序依据学员所选择的短路类型计算各序电网的短路端口电压。
利用各序电网的故障端口电压叠加在故障点上, 各序网的电压、电流即可求出。
短路计算的具体流程图以及所用公式如图2 所示暂态仿真计算目前, 可采用的电磁暂态计算程序有EMTP、PSASP 和MATLAB 等。
在PSASP 中, 学员需要通过类似填写数据的方式自行设计和定义各种系统元件和控制装置。
由于缺乏很好的图形输入界面, 学员在使用中容易觉得枯躁乏味, 从而失去了学习的兴趣。
在EMTP 中虽然提供了强大的电磁暂态计算功能, 但由于其中的模块以及算法缺乏很好的开放性, 因此很难在此基础上进行二次开发。
在MATLAB 中, 电力系统模型可以在Simulink 环境下直接搭建, 充分利用了其强大的仿真平台以及作图环境的优越性。
同时更重要的是, MATLAB 提供了丰富的工具箱资源, 以及大量的模块, 可以方便地利用这些资源实现各种复杂的控制方法, 如模糊控制方法。
此外, 由于MATLAB 的库函数全部由M 文件组成, 使得用户可以直接进行编辑、添加等, 同时库中的大部分模块可供用户查看、修改, 因此, MATLAB 具有良好的开放性, 适合在此平台上进行二次开发。
学员利用MATLAB 以及本培训系统所提供的模块, 依据所需仿真的保护模块原理可以自行设计构建仿真模块、构建所需仿真的电网拓扑。
系统可进行仿真的线路故障类型有: 单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路和三相接地短路。
学员可任意设置故障发生的地点、发生的时间,可设置任意重复杂故障, 设置各种过渡性故障以及线路保护拒动、保护越级跳闸等事故。
暂态仿真的主要工作流程如图3 所示。
继电保护试验4. 1 静态试验本系统可采用测试仪装置自身的多种功能进行各种静态试验, 主要有: 功率方向继电器测试、电压、电流继电器测试、直流继电器测试、交流动作时间测试、阻抗特性测试、整组试验、谐波叠加试验等。
通过进行静态试验学员可学习测试仪的使用方法, 了解传统继电保护试验的方法。
4. 2 动态试验通过利用故障录波仪记录的数据文件或由暂态仿真产生的结果按照COMTRADE 格式生成的数据文件, 利用测试仪的故障重现功能实现动态试验。
COMTRADE 格式是IEEE 于1991 年提出的电力系统暂态数据通用格式标准, 它的制定主要是为了解决各种数字故障录波装置以及各种微机测试装置数据共享的问题。
按COMTRADE 标准要求, 一个完整的数据记录通常有三个文件构成, 即头文件(HeaderFile) 、配置文件( Configuration File) 和数据文件( DataFile) , 所有文件均以ASCII 形式存放。
1) 头文件( XXX. HDR) 。
该文件是为数据文件的使用者阅读有关数据记录的信息而建立的。
因此仅就实现故障重现功能来看, 该文件也可不需生成。
若为了方便对生成的暂态仿真故障文件进行管理, 学员也可通过文字处理软件编辑生成该文件。
2) 配置文件( XXX. CFG) 。
该文件是为计算机程序读取和解释数据文件中的记录数据而提供必要的信息, 因而配置文件的内容有预先定义的固定格式,这样, 计算机程序可以容易地读取这些信息, 存储格式也为ASCII 格式。
3) 数据文件( XXX. DAT) 。
数据文件中包括了记录的实际数据, 按照采样的先后, 按行排列每一采样时刻中n 路的记录数据, 包括模拟量与数字量, 并有每一采样时刻序列号和以微秒标记的时间记录。
每一记录数据长度用6 位数字表示, 文件类型为ASCII格式。
学员在进行完暂态仿真后, 通过选择生成故障重现数据菜单项由程序自动利用暂态仿真结果生成故障重现的配置文件以及数据文件。
4. 3 保护定值计算和定值正确性校验利用本系统的潮流计算、短路计算、暂态仿真模块对一具体的电力系统进行仿真计算后, 结合相应的保护定值计算方法可以确定线路保护在各种运行方式下的定值。
利用暂态仿真中产生的各种故障波形进行定值校验实验。
通过实验可进一步验证定值整定的正确性, 考察保护之间的配合是否正确。
4. 4 一个具体的实例试验条件是在系统某条线路( 全长33. 6 km) 首端3 km 处设置发生A 相单相接地, 为简化,只投入距离保护。
通过计算生成暂态计算数据, 将数据传送到功率放大器, 调用测试仪的波形回放功能进行事故反演。
试验结果: 21 ms 保护动作跳开故障相, 1055 ms后, 重合闸重合故障相成功。
试验评估: 保护动作正确, 数据波形吻合, 打印报告和初始设置一致。
说明测试数据是正确的。
5 结束语在MATLAB 中, 电力系统模型可以在Simulation环境下直接搭建, 这充分发挥了其仿真平台的优越性, 再借助MATLAB 丰富的工具箱资源, 可方便地在电力系统的仿真中实现各种复杂的控制方法,MALTLAB将计算过程建立在最基本的电路原理和微分方程的求解的基础之上, 将电磁过程和机电过程同步计算, 这使仿真非常细致, 可以反映出很细微的变化。
所以, 基于MATLAB 开发平台的继电保护仿真系统可以对任意搭建的系统进行仿真, 不失为一种新的继电保护暂态测试的方法。
