电力系统全数字实时仿真装置
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大功率电力电子装置实时仿真的研究进展
大功率电力电子装置实时仿真的研究进展
宋强;刘钟淇;张洪涛;刘文华
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2006(18)12
【摘要】介绍了目前大功率电力电子装置的主要实时仿真手段,从复杂电力电子系统建模、实时交互仿真计算精度控制和复杂电力电子系统并行计算技术等几方面,对大功率电力电子实时数字仿真技术的研究现状及其发展方向进行了综述和讨论。
【总页数】5页(P3329-3333)
【关键词】大功率电力电子;实时数字仿真;电磁暂态仿真;并行计算
【作者】宋强;刘钟淇;张洪涛;刘文华
【作者单位】清华大学电机工程与应用电子技术系
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.现代电力系统大功率数模混合实时仿真实现 [J], 曾杰;冷凤;陈晓科;陈迅;李俊林;毛承雄
2.大功率电力电子的实时和非实时仿真 [J], 虞苍璧;夏祖华
3.大功率电力电子的实时和非实时仿真 [J], 虞苍壁;夏祖华
4.大功率电力电子装置开关桥臂的实时仿真 [J], 王国栋;马晓军;闫之峰;魏曙光
5.基于FPGA的高频电力电子装置快速实时仿真数值算法 [J], 施文;迟颂;郭亮
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电力系统动模数字化实验平台简介
1 电力系统动模数字化实验平台简介1.1 电力系统动态模拟实验室基本情况电力系统动态模拟实验室（简称为动模实验室）自1958年筹建以来，经过40多年的不断建设、改造和几代人的艰苦努力，已经从单一的交流系统的物理模拟发展到具有交直流混合系统的物理模拟及数字仿真、数模混合等的综合大型模拟实验室。
现在，动态模拟实验室是电力系统国家重点实验室的最重要分室。
实验室现有5台发电机、2台无穷大系统、6组负荷（具有电阻、电感、电机及整流型等负荷）、24组模拟线路（可模拟10kV、110kV、220kV、330kV、500kV线路）、全数字非线性励磁控制器、微机调速器、直流输电模拟系统、可控硅串联补偿器（TCSC）系统、静止无功补偿器（ASVG）及统一潮流控制器（UPFC）等电气设备。
由这些电气设备可组成不同拓扑结构的电力系统，可逼真模拟实际电力系统的动态过程。
电力系统实验课是在该动模实验室完成，每届上课的本科生约120人，实验课每组5人，每届实验持续时间约500小时。
1.2电力系统动模大型数字化实验平台简介最初建成的动模实验室是一个纯物理的模拟实验室。
随着电力系统规模的扩大和数字化，原有的纯物理的动模实验平台已经无法满足现代电力系统实验的要求。
从2001年开始，对物理动模实验室进行了数字化改造。
经过近2年的刻苦攻关，2003年3月建成了自主知识产权的电力系统动模大型数字化实验平台，实现了物理动模从稳态到暂态的数字化、可视化和自动化，实验能力和效率发生了质的飞跃。
自主研制成功的电力系统动模大型数字化实验平台是一项庞大的系统工程，属于国际首创，工作量大且挑战性强。
为了增强对该成果的感性认识，现采用图文结合的方式加以扼要介绍。
1.2.1物理动模从设备级到系统级的完整的数字监控系统（1）总体结构图1是物理动模数字监控系统的结构示意图，系统基于全网络式和分布式设计和开发，网络式RTU（远方终端单元）和主站之间的通信规约遵循了国际标准。
电力系统故障时继电保护装置动态特性的数字仿真研究
Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ机组并网运行后 ，通过保护装置发现发 电机 中性 点基波零序 电压为零，经检查发现消 弧线圈开路，经处理后正常 ，避免 了定子 接地保护 （ 基 波 零 序 ）长 期 处 于 未 投 入 状 态 。 （ １ ）装置提供 Ｒ Ｓ ２ ３ ２接 口与计算机连接 ，调试 简单方便 。如 ： 差动保护 的校验 ，装 置内部设有试验状态 ，定义通入其 中一侧 的电 流为动作量 ，另一侧 为制 动量。在做 比率制动特性时 ，方法 简单 明 了。另外 ，由于装置 本身己检 验过数据采集系统 的精度和平衡度 ， 试验 回路可不 串入表计 ，动作电流、制动 电流可直接从计算机读取 。 （ ２ ）装置面 板装有 各跳闸出 口监视灯，以往在做 保护试 验时需 接入对线灯监视各跳 闸出口，现在可直接 从面板观 察。 整套保护装置大修调试 时间为 ２ ３天，节省了时间和人力。 （ ３ ）Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 技术的应 用，外部接线简化 。如：保 护出 口方式的 多样化 ，可通 过逻辑 灵活实现 ，且简单可靠 。在 晶体 管和 集成电路 的保 护 中 ， ，须 增 加 多个 出 口 中 间继 电器 ， 降低 了 可 靠 性 。
（ 上接第 ２ ７ ０页 ）
［ ２ ］ ｚ维俭 电气主设备继 电保护原理与应用 （ 第二版 ）ｆ Ｍ］ ．北 京： 中 国 电力 出版 社 ，２ ０ ０ ２ ． 『 ３ ］ ． Ｅ － 维俭 ，桂 林 ，唐起超 主设备后备 阻抗保护反映绕组短路 的灵 敏度分析 Ⅱ １电力 自动化设备 ，２ ０ ０ ３ ，２ ３（ ９） ：１ — ４ ． 作者简介 ： 彭志远 ，（ １ ９ ７ ７ 一） ，男，安徽淮南人 ，现工作于安徽淮南洛河 电厂 电 气分场继 电保护班 ，评定工程师 ，从事发 电厂 电气技术工作 。
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［ ２ ］ ｚ维俭 电气主设备继 电保护原理与应用 （ 第二版 ）ｆ Ｍ］ ．北 京： 中 国 电力 出版 社 ，２ ０ ０ ２ ． 『 ３ ］ ． Ｅ － 维俭 ，桂 林 ，唐起超 主设备后备 阻抗保护反映绕组短路 的灵 敏度分析 Ⅱ １电力 自动化设备 ，２ ０ ０ ３ ，２ ３（ ９） ：１ — ４ ． 作者简介 ： 彭志远 ，（ １ ９ ７ ７ 一） ，男，安徽淮南人 ，现工作于安徽淮南洛河 电厂 电 气分场继 电保护班 ，评定工程师 ，从事发 电厂 电气技术工作 。
电力电子装置的硬件在环实时仿真
电力电子装置的硬件在环实时仿真发表时间：2019-09-18T16:06:16.977Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：柳伟成1 杨宗民2 龙沛3 朱灿烈4 [导读] 摘要：电力电子器件的电压尖峰、电流尖峰等性能是影响电力电子装置可靠性的重要因素，目前的电力电子装置硬件在环实时仿真研究将电力电子器件视为理想开关，不能预测分析电力电子器件的瞬时工作特性。
（1.烟台市节能监察支队,山东省烟台市 264000；2.中国人民解放军32180部队北京市 100072；3.中国人民解放军陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻重庆地区第六军事代表室重庆市 400060；4.北京市丰台科学技术委员会北京市 100071）摘要：电力电子器件的电压尖峰、电流尖峰等性能是影响电力电子装置可靠性的重要因素，目前的电力电子装置硬件在环实时仿真研究将电力电子器件视为理想开关，不能预测分析电力电子器件的瞬时工作特性。
文中以应用广泛的电压型三相桥式逆变器为例，进行电力电子装置的硬件在环实时仿真研究。
在电力电子器件模型的基础上，根据面积等效原理建立了电力电子装置的数学模型，使模型简化为线性定常系统，并在数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）中实现了电力电子装置的硬件在环实时仿真。
仿真结果能够反映装置运行过程中电力电子器件的电压尖峰和电流尖峰等动态特性。
电力电子器件开关电压、电流的仿真结果的平均误差均在10%以内，能够满足工程应用的要求。
关键词：电力电子装置；硬件在环；实时仿真；电力电子器件；动态特性 0 引言电力电子装置广泛应用于能源、交通、通讯、国防、工业制造、航空航天、环境保护、家电等领域，已经成为国民经济发展、国家安全和人民日常生活中不可缺少的关键性装置。
电力电子装置的研究开发中大量使用仿真技术。
当前，电力电子装置的实时仿真研究已经展开，但这些实时仿真将电力电子器件视为理想开关，不能预测器件在装置中的工作特性。
电力电子、电力系统实时仿真技术研究
真 系统 运 行 的 一 些 解 决 方案 。
关键 词： 实时仿真； 暂态； 计算机集群； 多核 ； 仿真步长 ； 梯形数值 积分 法 仿真时， 当 ３ 仿真的实时性分析。 ． １ 输电线路互联的电站 阵的计算结果存储在计算机的内存中。 Ｃ Ｕ直接 组成电力系统网络，各电站信号以光速在输 电线 电力 电子器件的开关状态发生变化时 ，Ｐ 路中传播。 然而信号具有传输延迟， 这种延迟 调用计算结果 ， 并目 从而节省了运算时间， 使模型能够 此外， 还可以采用实时产生开关信 随线路的长度而变化。因此 当仿真步长小于传输 用于实时仿真。 延迟时， 对电站和线路并行仿真是可行的 ， 否则实 号， 实时捕捉采样间隔之间的触发信号， 记录信号 及逻辑状态的改变情况 ， 然后在模 实时仿真系统。 时仿真是无法实现的。电站包括无源器件、发电 产生的时间以 现在较前沿的电力电子、电力系统仿真软件 机、 电动机、 控制系统等。大多数控制系统的时间 型的计算过程中进行补偿， 达到实时仿真的 目的。 ３ 仿真系统的仿真精度和数值稳定性的问 ４ 是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的全 常数远大于仿真步长，因此这些控制系统可独立 数字实时仿真软件， ｅ Ｅ ｓ 。 如 Ｍ Ｇ ｉ 与前两代仿真系 仿真 ， ｍ 与电站节点方程并行处理 ， 整体准确性不受 题分析。传统 Ｅ 电力系统仿真通常采用 Ｐ ＰＣ ， Ｓ ＩＥ 统相比ｅ Ｇ ｉ ＭＥ ｓ ｍ具有以下优势： 影响。将传输线路 、 电站、 控制系统分解为并行子 仿真软件和在梯形数值积分法基础上编制的仿真 （ ）即可以对电力系统机电和电磁暂态分别 任务 ， １ 这些子任务分配到不同的 Ｃ Ｕ上计算。每 软件， Ｐ 实例计算表明， 当步长△ 选取适 当时， ｔ 其仿 ＳＩＥ 当选择 进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混 仿真时步开始， 分别计算每—任务； 仿真时步结 真结果与 Ｐ ＰＣ 仿真软件所得结果相符。 合系统进行实时仿真 。 束， 各子任务相互交换信息。 较大步长时，利用梯形数值积分法基础上编制的 （） ２ 仿真精度高 ： Ｅ ｓ ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ实时仿真结果 与 多节点、密集结构的电力系统往往具有以下 仿真软件仍可得比较满意的结果， 而用 Ｐ Ｐ Ｃ Ｓ ＩＥ仿 公认的离线分析软件 Ｅ Ｔ － Ｖ的仿真结果 吻 特点 ： Ｍ ＰＲ 一是距离近 ， 不像大的陆地电力 网， 同电 真软件有可能出现发散。而针对含开关元件的电 木 站或设备之间有着几十 、 几百 、 甚至上千公里； 密 力系统进行仿真， 梯形积分法就在仿真精度和数 合。 （ ）良好的升级和扩充性：ＭＥ ｓｍ硬件采 集结构的电力系统的电站与设备之间的距离最多 值稳定性 匕 ３ ｅ Ｇｉ 出现了问题。 针对这种问题， Ｅ ｓ ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ —些改进的求解算法， ａｔ ａ ３ 如： ５ ｒ 等算法。 ｒ 、ｔ 用基于 Ｐ ｌ ｔ 的计算机集群，当仿真的系统 百多米 ； ＣＣ ｓ ｒ ｕｅ 二是节点数密集 ， 与近距离相适应的电 提供了 ３ ５仿真系统的升级和扩展问题分析。 仿真系 规模增大时 ， 只需增加 Ｃ Ｕ的数 目 Ｐ 和增大 内 存容 力系统的节点全集中在一起 ，—个区域通常大约 量 即可 。 有几十个电力器件。 对于此类多节点、 密集结构的 统硬件平台—般采用基于 Ｐ ｌｓ ｒ Ｃ Ｃｕ ｅ 的计算机集 ｔ ２ 系统 组成 Ｐ 电力系统，现有的所有仿真软件均无法解决实时 群，当被仿真的电网规模增大时，只需增加 Ｃ Ｕ 这种方式与传统的 Ｓ Ｉ Ｇ ｅ Ｇ ｓｍ实时仿真系统包括两部分：主机 仿真问题。可行的处理方法是在系统中加人专门 数 目和增大内存容量即可。 ＭＥ Ａ ｉ 和 目标机 。 开发的解耦元件。通过解耦元件可以将—个复杂 图形工作站模式 比较具有很大的扩展和升级优 在将来的仿真系统 中会大量应用， 是仿真硬件 主机为运行 Ｗｉｄ ｗ 操作 系统 的普 通 Ｐ 的电力系统模型分解成几个独立的子系统 ，通过 势 ， ｎｏ ｓ Ｃ 机， 其中药功能如下 ： 将不同的子系统分别放在多个 Ｃ Ｕ上运算 ， Ｐ 达到 平 台的发 展趋 势。 总结 （） １模型开发 降低每—个 Ｃ Ｕ的计算量， Ｐ 实现整个系统实时仿 （） ２离线仿真 真的目的。 在硬件方 面 ，整个实 时仿真 系统采用 Ｐ ｃ （） ３模型分隔和代码的 自 动生成 对于那些需要更短仿真步长 （ 如纳秒级的用 Ｃｕｔ 的 — ｌ ｅ ｛算机集群， ｓｒ ｒ 不同计算机之间通过实时 户） ，利用当前较先进 的软件包 （ ： Ｅ ｓ 网络通讯 ， 如 ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ 从而保证系统实时仿真步长可以达到 （ 搬 的控制 ４ （ ） 交互 ５人机 Ｘ Ｇ）可以将电力 系统模 型编译成能够在 Ｆｅａ Ｕ 级别； Ｓ ｌ Ｓ 在软件方面运用求解器、 并行算法以及利 利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的高速并行处 用成熟的模型库 ， 从软件相应方面满足了实时仿 目 标机是模型实时运行的平台。主机上开发 卡上运行的实时代码 ， 好的电力系统模型通过以太 网下载到 目 标机上 ， 理能力实现系统的实时仿真。比 ， ｌ外 还可以建立电 真对时间相应的需求， 为电力电子、 电力系统仿真 该技术将会对电力电子、 电力系统仿 目标机包括 Ｉ Ｏ板卡，通过 Ｉ Ｏ板卡和功放设备与 力器件库 ， 用户可以直接利用模型库中的元件搭 提供了可能， 实际的电力设备进行数据交换。 建 自己的仿真系统。 真产生深远影响。 ３ 建模问题分析。建模： ． ２ 即根据研究对象的 参考 文献 目标机的特点如下： ｌ 】 电 机械 工业 出版 （） １采用多 Ｃ Ｕ以及多核技术的高性能硬件 基本物理规律，对物理系统写出描述其运动规律 【 周克 宁． 力 电子 技 术 北 京 ： Ｐ 平 台。 的数学方程， 即数学模型的过程。 社 ．０ ４ ２０ ． Ｊ 电力系统分析Ｉ Ｉ 武汉 ： 华中科技大学出 （） Ｎ ２Ｑ Ｘ实时｝作系统。 模 型开发工具一般 采用 ＭＡＩ Ａ ｉｕｉｋ 【何仰赞． Ｂ ｍｌ ２ Ｌ ｎ （） ３仿真模型在多个 Ｃ Ｕ 或多核 ） Ｐ（ 上并行执 等工具 ，以及市场上专门针对电力系统实时仿真 版社 ．０ ２ ２ ０． 行。 的电力元件模型库， 比如： 带时间戳的整流电路模 ［赫培峰 ， ３ 】 崔建江， 睾计算机仿真技树 Ｍ． 溽ｌ． Ｊ 北京： （）基于 Ｆ Ｇ ４ Ｐ Ａ的高精度 Ｉ Ｏ模块 ，Ｐ Ａ的 型库、 ＦＧ 带时间戳的逆变器模型库、 改进的电力电子 机械 工业 出版社 。０ ２ｏ 工作频率为 １０ 。 ０ Ｈｚ 元器件库 （ 包含了常用的电力电子设备元件） 、 实 【 李国勇， ４ 】 谢克明， 杨丽娟． 计算机仿真技术与 （） ５所有 Ｉ Ｏ板卡均带有信号调理模块。 时逻辑处理模块库、 事件信号产生模块库等。 Ｃ 一 基于 ＭＡｎＡＢ的控制系统 ＡＤ 第二版 北 （） ６实时与超时仿真模式。 ３ ３开关器件的实时仿真分析。 随着高频电 力 京 ： 工业 出版社 ．０ ８ 电子 ２０ ． 安世奇． 系统计算机仿真技术哪 北 控制 基于 Ｐ Ｓ Ｍ Ｍ永磁电机有限元模型的实时仿 开关器件越来越多的应用到电力系统 中，如何在 阁 曹梦龙， 真 实时仿真的过程中准确的模拟高频开关设备的工 京： 化学工业出版社，０ ９ ２０． ３电力系统实时仿真存在的问题分析 作情况， 是电力系统实时仿真 的问题。 【《 为 ｑ 电力电 电 子 路仿真的数值积分法及与 ＰＰＣ Ｓ ＩＥ （＞ 真的实时性问 。 １仿 题 此 ，需 要采用 一些 专门 的算法 求解器 （ 比如 的对 比》 电子信息科技文献数据库［ ￣Ｌ会议论 Ｅ １ Ｂ ． （） ２建模问题分析。 Ａ Ｔ Ｍ元件进行实时仿真。通过求解器可以预 【Ｉ 系统保 护与控 制ｉ ２ ｏ （５． ７电力 ｚ ｏ ８１ ） １ （） ３开关器件的实时仿真问 。 题 （ 填 ４ 精度与数值隐定性问题。 计算开关状态 ， 通过在实时仿真前 ， 预先计算出系 『高 电￣ ｇｉＩＯ ７ １） ８ １ ｚ． Ｏ （ １． ２ （肋 真系统的升级和扩展问题分析。 ５ 统中不同电力器件开关状态对应的矩阵 ， 并将矩
关键 词： 实时仿真； 暂态； 计算机集群； 多核 ； 仿真步长 ； 梯形数值 积分 法 仿真时， 当 ３ 仿真的实时性分析。 ． １ 输电线路互联的电站 阵的计算结果存储在计算机的内存中。 Ｃ Ｕ直接 组成电力系统网络，各电站信号以光速在输 电线 电力 电子器件的开关状态发生变化时 ，Ｐ 路中传播。 然而信号具有传输延迟， 这种延迟 调用计算结果 ， 并目 从而节省了运算时间， 使模型能够 此外， 还可以采用实时产生开关信 随线路的长度而变化。因此 当仿真步长小于传输 用于实时仿真。 延迟时， 对电站和线路并行仿真是可行的 ， 否则实 号， 实时捕捉采样间隔之间的触发信号， 记录信号 及逻辑状态的改变情况 ， 然后在模 实时仿真系统。 时仿真是无法实现的。电站包括无源器件、发电 产生的时间以 现在较前沿的电力电子、电力系统仿真软件 机、 电动机、 控制系统等。大多数控制系统的时间 型的计算过程中进行补偿， 达到实时仿真的 目的。 ３ 仿真系统的仿真精度和数值稳定性的问 ４ 是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的全 常数远大于仿真步长，因此这些控制系统可独立 数字实时仿真软件， ｅ Ｅ ｓ 。 如 Ｍ Ｇ ｉ 与前两代仿真系 仿真 ， ｍ 与电站节点方程并行处理 ， 整体准确性不受 题分析。传统 Ｅ 电力系统仿真通常采用 Ｐ ＰＣ ， Ｓ ＩＥ 统相比ｅ Ｇ ｉ ＭＥ ｓ ｍ具有以下优势： 影响。将传输线路 、 电站、 控制系统分解为并行子 仿真软件和在梯形数值积分法基础上编制的仿真 （ ）即可以对电力系统机电和电磁暂态分别 任务 ， １ 这些子任务分配到不同的 Ｃ Ｕ上计算。每 软件， Ｐ 实例计算表明， 当步长△ 选取适 当时， ｔ 其仿 ＳＩＥ 当选择 进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混 仿真时步开始， 分别计算每—任务； 仿真时步结 真结果与 Ｐ ＰＣ 仿真软件所得结果相符。 合系统进行实时仿真 。 束， 各子任务相互交换信息。 较大步长时，利用梯形数值积分法基础上编制的 （） ２ 仿真精度高 ： Ｅ ｓ ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ实时仿真结果 与 多节点、密集结构的电力系统往往具有以下 仿真软件仍可得比较满意的结果， 而用 Ｐ Ｐ Ｃ Ｓ ＩＥ仿 公认的离线分析软件 Ｅ Ｔ － Ｖ的仿真结果 吻 特点 ： Ｍ ＰＲ 一是距离近 ， 不像大的陆地电力 网， 同电 真软件有可能出现发散。而针对含开关元件的电 木 站或设备之间有着几十 、 几百 、 甚至上千公里； 密 力系统进行仿真， 梯形积分法就在仿真精度和数 合。 （ ）良好的升级和扩充性：ＭＥ ｓｍ硬件采 集结构的电力系统的电站与设备之间的距离最多 值稳定性 匕 ３ ｅ Ｇｉ 出现了问题。 针对这种问题， Ｅ ｓ ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ —些改进的求解算法， ａｔ ａ ３ 如： ５ ｒ 等算法。 ｒ 、ｔ 用基于 Ｐ ｌ ｔ 的计算机集群，当仿真的系统 百多米 ； ＣＣ ｓ ｒ ｕｅ 二是节点数密集 ， 与近距离相适应的电 提供了 ３ ５仿真系统的升级和扩展问题分析。 仿真系 规模增大时 ， 只需增加 Ｃ Ｕ的数 目 Ｐ 和增大 内 存容 力系统的节点全集中在一起 ，—个区域通常大约 量 即可 。 有几十个电力器件。 对于此类多节点、 密集结构的 统硬件平台—般采用基于 Ｐ ｌｓ ｒ Ｃ Ｃｕ ｅ 的计算机集 ｔ ２ 系统 组成 Ｐ 电力系统，现有的所有仿真软件均无法解决实时 群，当被仿真的电网规模增大时，只需增加 Ｃ Ｕ 这种方式与传统的 Ｓ Ｉ Ｇ ｅ Ｇ ｓｍ实时仿真系统包括两部分：主机 仿真问题。可行的处理方法是在系统中加人专门 数 目和增大内存容量即可。 ＭＥ Ａ ｉ 和 目标机 。 开发的解耦元件。通过解耦元件可以将—个复杂 图形工作站模式 比较具有很大的扩展和升级优 在将来的仿真系统 中会大量应用， 是仿真硬件 主机为运行 Ｗｉｄ ｗ 操作 系统 的普 通 Ｐ 的电力系统模型分解成几个独立的子系统 ，通过 势 ， ｎｏ ｓ Ｃ 机， 其中药功能如下 ： 将不同的子系统分别放在多个 Ｃ Ｕ上运算 ， Ｐ 达到 平 台的发 展趋 势。 总结 （） １模型开发 降低每—个 Ｃ Ｕ的计算量， Ｐ 实现整个系统实时仿 （） ２离线仿真 真的目的。 在硬件方 面 ，整个实 时仿真 系统采用 Ｐ ｃ （） ３模型分隔和代码的 自 动生成 对于那些需要更短仿真步长 （ 如纳秒级的用 Ｃｕｔ 的 — ｌ ｅ ｛算机集群， ｓｒ ｒ 不同计算机之间通过实时 户） ，利用当前较先进 的软件包 （ ： Ｅ ｓ 网络通讯 ， 如 ｅ Ｇｉ Ｍ ｍ 从而保证系统实时仿真步长可以达到 （ 搬 的控制 ４ （ ） 交互 ５人机 Ｘ Ｇ）可以将电力 系统模 型编译成能够在 Ｆｅａ Ｕ 级别； Ｓ ｌ Ｓ 在软件方面运用求解器、 并行算法以及利 利用 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的高速并行处 用成熟的模型库 ， 从软件相应方面满足了实时仿 目 标机是模型实时运行的平台。主机上开发 卡上运行的实时代码 ， 好的电力系统模型通过以太 网下载到 目 标机上 ， 理能力实现系统的实时仿真。比 ， ｌ外 还可以建立电 真对时间相应的需求， 为电力电子、 电力系统仿真 该技术将会对电力电子、 电力系统仿 目标机包括 Ｉ Ｏ板卡，通过 Ｉ Ｏ板卡和功放设备与 力器件库 ， 用户可以直接利用模型库中的元件搭 提供了可能， 实际的电力设备进行数据交换。 建 自己的仿真系统。 真产生深远影响。 ３ 建模问题分析。建模： ． ２ 即根据研究对象的 参考 文献 目标机的特点如下： ｌ 】 电 机械 工业 出版 （） １采用多 Ｃ Ｕ以及多核技术的高性能硬件 基本物理规律，对物理系统写出描述其运动规律 【 周克 宁． 力 电子 技 术 北 京 ： Ｐ 平 台。 的数学方程， 即数学模型的过程。 社 ．０ ４ ２０ ． Ｊ 电力系统分析Ｉ Ｉ 武汉 ： 华中科技大学出 （） Ｎ ２Ｑ Ｘ实时｝作系统。 模 型开发工具一般 采用 ＭＡＩ Ａ ｉｕｉｋ 【何仰赞． Ｂ ｍｌ ２ Ｌ ｎ （） ３仿真模型在多个 Ｃ Ｕ 或多核 ） Ｐ（ 上并行执 等工具 ，以及市场上专门针对电力系统实时仿真 版社 ．０ ２ ２ ０． 行。 的电力元件模型库， 比如： 带时间戳的整流电路模 ［赫培峰 ， ３ 】 崔建江， 睾计算机仿真技树 Ｍ． 溽ｌ． Ｊ 北京： （）基于 Ｆ Ｇ ４ Ｐ Ａ的高精度 Ｉ Ｏ模块 ，Ｐ Ａ的 型库、 ＦＧ 带时间戳的逆变器模型库、 改进的电力电子 机械 工业 出版社 。０ ２ｏ 工作频率为 １０ 。 ０ Ｈｚ 元器件库 （ 包含了常用的电力电子设备元件） 、 实 【 李国勇， ４ 】 谢克明， 杨丽娟． 计算机仿真技术与 （） ５所有 Ｉ Ｏ板卡均带有信号调理模块。 时逻辑处理模块库、 事件信号产生模块库等。 Ｃ 一 基于 ＭＡｎＡＢ的控制系统 ＡＤ 第二版 北 （） ６实时与超时仿真模式。 ３ ３开关器件的实时仿真分析。 随着高频电 力 京 ： 工业 出版社 ．０ ８ 电子 ２０ ． 安世奇． 系统计算机仿真技术哪 北 控制 基于 Ｐ Ｓ Ｍ Ｍ永磁电机有限元模型的实时仿 开关器件越来越多的应用到电力系统 中，如何在 阁 曹梦龙， 真 实时仿真的过程中准确的模拟高频开关设备的工 京： 化学工业出版社，０ ９ ２０． ３电力系统实时仿真存在的问题分析 作情况， 是电力系统实时仿真 的问题。 【《 为 ｑ 电力电 电 子 路仿真的数值积分法及与 ＰＰＣ Ｓ ＩＥ （＞ 真的实时性问 。 １仿 题 此 ，需 要采用 一些 专门 的算法 求解器 （ 比如 的对 比》 电子信息科技文献数据库［ ￣Ｌ会议论 Ｅ １ Ｂ ． （） ２建模问题分析。 Ａ Ｔ Ｍ元件进行实时仿真。通过求解器可以预 【Ｉ 系统保 护与控 制ｉ ２ ｏ （５． ７电力 ｚ ｏ ８１ ） １ （） ３开关器件的实时仿真问 。 题 （ 填 ４ 精度与数值隐定性问题。 计算开关状态 ， 通过在实时仿真前 ， 预先计算出系 『高 电￣ ｇｉＩＯ ７ １） ８ １ ｚ． Ｏ （ １． ２ （肋 真系统的升级和扩展问题分析。 ５ 统中不同电力器件开关状态对应的矩阵 ， 并将矩
CAN总线在电网实时数字仿真系统中的应用
关键 词 ：Ａ Ｃ Ｎ总线： 电网实时数 字仿真 系统 ； 信号转换 装置
中图分类 号 ：Ｍ ７ Ｔ ７４ 文献标识码 ： Ａ
Ｔｈ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｅ Ａｐ ｌ ｔ ｆＣＡＮ ｓ ｉ ｗｅ ｙ ｔｍ ｃ ｏ Ｂｕ ｎ Ｐｏ ｒ Ｓ ｓｅ 、 Ｒｅ ｌｔ ｅ Ｄｉｉ ｌＳ ｍ ｕ ａ ｏ ａ ・ｉ ｇｔ ｉ ｌ ｔ ｒ ｍ ａ
ｕａｏ ｎ ｈ ｏ ｌｘａ ｔｍａｉ ｅ ｉｅ ｌｔｒａ ｄｔｅｃ ｍｐｅ ｕｏ ｔｃｄ ｖｃ ．Ｔｈ ａ ｅ ｎｒｄ ｃ ｓａｆ ｍｅ ｒ ｆｔｅｓｇ ａ ｘ ｈ ｎ ｅｄ ｖｃ ， ｔｅ ｃｒｕｔｏ ｅｐ ｐ ｒｉｔ ｕ ｅ ａ ｗｏｋ ｏ ｉ ｌ ｅ ｃ ａ ｇ ｅｉｅ ｈ ｉ ｉ ｆ ｏ ｒ ｈ ｎ ｃ Ｃ ｕ ，ｔｅｎ ｔｏ ＡＮ ｂ ｓ ｈ ｅ ｆ ＣＡＮ ｈ ｓ ｎ ｈ ｏ ｆＣ ｕ ｒｇａ ｕ ，ａ ｄｔｅｆ ｗ ｏ ＡＮ ｂ ｓｐ ｏｒｍ． ｌ
１ 电力系统仿真与信号转换装置简述
随着计算机技术的发展 ， 电力系统 的仿真技术得到广泛应用． 电力系统 的数字仿真主要有离线仿真和 实时动态仿真 Ｊ ． 全数字实时仿真系统有实时数字机电暂态仿真和实时数字电磁暂态仿真两种． 中实时数字机电暂 其 态仿真是以三相对称模型 ， 利用基波相量进行计算 ， 用代数方程描述 电网络． 计算方式是有效值方式 ， 计算 结果是基波过程 ， 适合于进行系统的稳态和稳定性分析． 而实时数字电磁暂态仿真是 以分 相模 型， 利用瞬 时值进行计算 ， 用微分方程描述电网络． 计算方式是瞬时值方式 ， 计算结果是包括谐波和各种暂态过程 ， 适 合于进行装置的设计和实时测试．
摘 要 ： 电网实时数 字仿 真 系统和信 号转换装 置之 间用 Ｃ Ｎ总线通信 ， 实时数 字仿真 系统 和综合 自动化设备 在 Ａ 使
电力系统仿真技术
缺点是仿真的规模受实验室设备和场地限制， 而且每一次不同类型的试验都要重新进行电气接线， 耗力耗时，另外，可扩展性和兼容性差。
三.数模混合仿真技术
计算机和数值计算技术的飞速发展，使得电力 系统数字仿真技术得到了迅速地发展。电力系统数 字仿真包括全数字仿真和电力系统数模混合仿真。
电力系统数模混合仿真是仿真的时间刻度与真 实物理时间进度严格同步的实时物理仿真。这样可 以把仿真与现实物理系统对接起来，把纯软件仿真 嵌入到真实世界中，成为在实时仿真器中运行的 “虚拟电网”。
电力系统仿真技术
武汉大学电气工程学院 曹玉胜
内容
➢电力系统仿真概述 ➢动态模拟仿真技术 ➢数模混合仿真技术 ➢全数字仿真技术
➢ 机电暂态仿真软件 ➢ 电磁暂态仿真软件 ➢ 电力电子仿真工具 ➢ 配电网的仿真软件
一. 电力系统仿真概述
现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为 一体的复杂非线性网络系统。对其物理本质的 研究涉及到短至1μs到长至1h的动态过程。为 了保证实际运行的电力系统的安全稳定性，不 便采用在线物理试验的方法对电力系统的动态 行为进行研究。目前主要利用电力系统仿真软 件离线计算的方法对电力系统及装置的动态行 为进行仿真研究。 电力系统的仿真技术主要有三大类，即电力系 统动态模拟仿真技术、电力系统数模混合式仿 真技术以及电力系统全数字仿真技术。
二.动态模拟仿真技术
电力系统动态模拟仿真技术采用物理仿真， 其原理是用比原型系统在规格上缩减一定比例的方 法建立物理模型系统，通过在物理模型上做试验代 替在实际系统中的试验。
20世纪60年代以前，电力系统仿真主要采用这 种全物理的动态模拟装置。
其优点是可以较真实的反映被研究系统的全动 态过程，现象直观明了，物理意义明确；
三.数模混合仿真技术
计算机和数值计算技术的飞速发展，使得电力 系统数字仿真技术得到了迅速地发展。电力系统数 字仿真包括全数字仿真和电力系统数模混合仿真。
电力系统数模混合仿真是仿真的时间刻度与真 实物理时间进度严格同步的实时物理仿真。这样可 以把仿真与现实物理系统对接起来，把纯软件仿真 嵌入到真实世界中，成为在实时仿真器中运行的 “虚拟电网”。
电力系统仿真技术
武汉大学电气工程学院 曹玉胜
内容
➢电力系统仿真概述 ➢动态模拟仿真技术 ➢数模混合仿真技术 ➢全数字仿真技术
➢ 机电暂态仿真软件 ➢ 电磁暂态仿真软件 ➢ 电力电子仿真工具 ➢ 配电网的仿真软件
一. 电力系统仿真概述
现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为 一体的复杂非线性网络系统。对其物理本质的 研究涉及到短至1μs到长至1h的动态过程。为 了保证实际运行的电力系统的安全稳定性，不 便采用在线物理试验的方法对电力系统的动态 行为进行研究。目前主要利用电力系统仿真软 件离线计算的方法对电力系统及装置的动态行 为进行仿真研究。 电力系统的仿真技术主要有三大类，即电力系 统动态模拟仿真技术、电力系统数模混合式仿 真技术以及电力系统全数字仿真技术。
二.动态模拟仿真技术
电力系统动态模拟仿真技术采用物理仿真， 其原理是用比原型系统在规格上缩减一定比例的方 法建立物理模型系统，通过在物理模型上做试验代 替在实际系统中的试验。
20世纪60年代以前，电力系统仿真主要采用这 种全物理的动态模拟装置。
其优点是可以较真实的反映被研究系统的全动 态过程，现象直观明了，物理意义明确；
第一章电力系统仿真软件介绍
第1章 概 述
电力电子子库中含有二极管、简化/复杂晶闸管、GTO、 开关、MOSFET、IGBT和通用桥式电路模型。
第1章 概 述
附加子库中包含内容较多，主要和系统离散化、控制、计算 和测量有关，包括RMS测量、有效和无功功率计算、傅里 叶分析、HVDC 控制、轴系变换、三相V-I测量、三相脉冲 和信号发生、三相序列分析、三相 PLL 和连续/离散同步 6/12脉冲发生器等。
第1章 概 述
(3) 德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC (Network Torsion Machine Control)；
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。
第1章 概 述
此外，SimPowerSystems 4.0 中还含有一个功能强大的图形 用户分析工具Powergui和一个 废弃的“相量子库”(Phasor Elements)。这些模块可以与标 准的SIMULINK模块一起，建 立包含电气系统和控制回路的 模型，并且可以用附加的测量 模块对电路进行信号提取、傅 里叶分析和三相序分析。
以上各个电力系统仿真软件的结构和功能不同，它们各 自的应用领域也有所侧重。 EMTP主要用来进行电磁暂态过 程数字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用来进行电 磁暂态和控制环节的仿真，BPA、PSASP主要用来进行潮流 和机电暂态数字仿真。
第1章 概 述
近年来，MATLAB由于其完整的专业体系和先进的设 计开发思路，在多个领域都有广泛的应用。
第1章 概 述
第1章 概 述
电力系统应用的仿真技术分析
Ｊｕｎ ｉ ｔ ｓＴａ ｈａ。
羹
电力系统应用 的仿真 技术分析
刘 晓 松
（ 义乌市供 电局 ， 浙江 义 鸟 ３２ ０ ） ２０ ０ 摘 要： 针对仿真技术在 电力系统应用 的复杂多样难 于分析的情况 ， 究了电力系统仿 真技术 的分类 ， 研 探讨 了模拟仿 真、 混合仿 真、 全数字
找 理论 依据 或为 实现作 准 备工 作 。 真技 术有 很 多种 ， 仿 适用 于 电力 系 统的仿 真技 术 主要有 ３大 类—— 动 态 模拟 仿 真 、混合 式仿 真 以 及 全数字 仿真 。
它 可 以描述 系统 的内部 特性 ， 可 以描述 试验 所 必需 的环 境 条件 。 也
一
定方 式级 联 ， 并调 整有 关 的系数 完 成最 终 的仿真 功 能 ； 代 的 数 现
物 理 仿真 系统 是 电力 系统 动态 模拟 仿 真 技术 ，采 用动 态 模拟
２ ０ 采用 这 种全 物理 的动 态模 拟 装置 的模 字 计算 机运 算速 度 非常 高 ， 用 的数 字计 算机 的速 度更 高 ， 专 已能满 装置 。 ０世 纪 ６ 年 代 以前 ， 拟仿 真系 统 占据 了 电力 系统 仿真 的研 究领 域 。其 原理 是用 比例 尺 足 大部分 系统 的实时仿真 的要 求 ， 同时数 字机 人机 交互性 也 已达 到
尤其是近年来随着数字计电力系统实时数字仿真系统是基于当代数字计算机技术开发算机和并行技术的发展而出现的基于高性能pc机群的全数字仿的体系机构和大型电力系统电磁暂态仿真软件系统可以进行电真系统使得其价格低廉升级扩展方便的优势更为突出电力系力系统电磁暂态的全过程实时模拟不仅是研究电力系统规划设统全数字实时仿真得到了越来越广泛的应用
了高性 能仿 真 的要求 ，因此数 字计 算机 已成为 现代 仿 真 的主 要 工 缩 小 的方 法对 系统 原 形进 行萎 缩 的方法 建 立物 理模 型 系统 ，通 过 具；混合计 算机把模 拟计 算机 和数 字计算 机 统筹 安排在 一起 工作 ，
羹
电力系统应用 的仿真 技术分析
刘 晓 松
（ 义乌市供 电局 ， 浙江 义 鸟 ３２ ０ ） ２０ ０ 摘 要： 针对仿真技术在 电力系统应用 的复杂多样难 于分析的情况 ， 究了电力系统仿 真技术 的分类 ， 研 探讨 了模拟仿 真、 混合仿 真、 全数字
找 理论 依据 或为 实现作 准 备工 作 。 真技 术有 很 多种 ， 仿 适用 于 电力 系 统的仿 真技 术 主要有 ３大 类—— 动 态 模拟 仿 真 、混合 式仿 真 以 及 全数字 仿真 。
它 可 以描述 系统 的内部 特性 ， 可 以描述 试验 所 必需 的环 境 条件 。 也
一
定方 式级 联 ， 并调 整有 关 的系数 完 成最 终 的仿真 功 能 ； 代 的 数 现
物 理 仿真 系统 是 电力 系统 动态 模拟 仿 真 技术 ，采 用动 态 模拟
２ ０ 采用 这 种全 物理 的动 态模 拟 装置 的模 字 计算 机运 算速 度 非常 高 ， 用 的数 字计 算机 的速 度更 高 ， 专 已能满 装置 。 ０世 纪 ６ 年 代 以前 ， 拟仿 真系 统 占据 了 电力 系统 仿真 的研 究领 域 。其 原理 是用 比例 尺 足 大部分 系统 的实时仿真 的要 求 ， 同时数 字机 人机 交互性 也 已达 到
尤其是近年来随着数字计电力系统实时数字仿真系统是基于当代数字计算机技术开发算机和并行技术的发展而出现的基于高性能pc机群的全数字仿的体系机构和大型电力系统电磁暂态仿真软件系统可以进行电真系统使得其价格低廉升级扩展方便的优势更为突出电力系力系统电磁暂态的全过程实时模拟不仅是研究电力系统规划设统全数字实时仿真得到了越来越广泛的应用
了高性 能仿 真 的要求 ，因此数 字计 算机 已成为 现代 仿 真 的主 要 工 缩 小 的方 法对 系统 原 形进 行萎 缩 的方法 建 立物 理模 型 系统 ，通 过 具；混合计 算机把模 拟计 算机 和数 字计算 机 统筹 安排在 一起 工作 ，
电力系统仿真软件的运用与比较
电力系统仿真软件的运用与比较电力系统仿真软件在电力系统的规划、设计和运行中具有重要意义。
通过对电力系统的仿真模拟，我们可以预测和评估各种电力系统配置的性能表现，优化系统设计，提高系统稳定性与可靠性。
本文将介绍常用的电力系统仿真软件，分析其优缺点，并比较其在不同运用场景下的表现。
PSS/E：PSS/E是一款功能强大的电力系统仿真软件，由美国电力科学研究院开发。
它支持多种仿真模型，如发电机、变压器、负荷等，可以模拟复杂的电力系统稳态和动态行为。
PSS/E的优点是精度高、速度快、稳定性好，缺点是价格昂贵，且对用户的要求较高。
MATLAB/Simulink：MATLAB/Simulink是MathWorks公司开发的著名仿真软件，可以用于各种动态系统的建模与仿真。
它支持自定义模型库，用户可以根据需要创建自己的模型。
MATLAB/Simulink的优点是易学易用、模块丰富、功能强大，缺点是对于某些特定领域的模型库支持不够完善。
ETAP：ETAP是一款广受欢迎的电力系统仿真软件，由美国ETAP公司开发。
它支持电力系统的稳态和暂态仿真，具有强大的分析功能和广泛的设备模型库。
ETAP的优点是界面友好、操作简单、支持广泛，缺点是价格较高，且可能存在一定的学习曲线。
电力系统仿真软件在以下几个方面有广泛运用：动态模拟：通过对电力系统的动态模拟，我们可以研究不同运行条件下的系统性能，如故障恢复、负荷波动等。
稳态分析：稳态分析有助于我们了解电力系统的长期运行状态，优化系统配置，提高电力系统的稳定性。
电机启动：电机启动过程中可能会对电力系统产生较大冲击，通过仿真软件可以预测和评估不同启动方案对系统的影响。
我们将使用不同仿真软件对同一电力系统进行仿真，并对结果进行比较。
在动态模拟方面，PSS/E和MATLAB/Simulink均表现出较高的精度和速度，而ETAP在这方面略逊一筹。
在稳态分析方面，PSS/E和ETAP的结果相近，但MATLAB/Simulink在一些关键参数的模拟上存在一定误差。
电力系统实时仿真
ｄ ｖｃ ． Ｔｈ ａ ａ ｆｏ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓｐ ｏ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｅ ｉ ｃ ｍｐ ｒ ｔｖ ｌ ｏ ｓ ｅ ａ ｌ ＥＭ Ｉｂ ｔ ｅ Ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｆｍａ — ｅ ｉｅ ｅ ｄ ｔ ｒ ｍ ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ｖ ｓｔ ａ ｈ ｒ ｓ ｏ ａ ａ ｉｅｙ ｃ ｎ ｉ ｒ ｂ ｅ ｄ ｅ ｗｅ ｎ Ｐ ｗｉ ｔ ｅ ｆ ａ ｕ ｅｏ ｇ ｈ
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实时仿真与HIL系统应用案例V4.0_130827
实时仿真与HIL系统应用案例I.智能电网与新能源汽车目录案例1.某柔性直流输电示范工程控制保护装置测试 (1)案例2.MMC柔性直流输电控制保护装置算法开发及测试 (2)案例3三端MMC-HVDC柔性直流装置入网检测 (4)案例4.五端MMC柔性直流输电全数字仿真及装置测试 (5)案例5.基于半桥结构的统一潮流控制器UPFC硬件在环测试 (6)案例6.风电并网系统RCP研究及HIL测试 (7)案例7.双馈风机并网系统控制器硬件在环HIL测试 (8)案例8.基于RT-LAB的光伏阵列模拟器 (9)案例9.微电网功率硬件在环仿真（PHIL） (10)案例10.微电网实时仿真模型开发及研究 (11)案例11.锂离子电池储能并网控制器PCS硬件在环测试HIL (12)案例12.密集节点变电站实时仿真 (13)案例13.基于IEC61850的继电保护测试 (15)案例14.基于实时仿真的广域监测、保护及控制WAMPAC测试 (17)案例15.基于功率硬件在环（PHIL）配电网电能质量分析 (19)案例16.基于实时仿真的配电网继电保护测试 (20)案例17.有源电力滤波APF控制器算法设计 (21)案例18.电力系统机网协调仿真分析及半实物测试 (22)案例19.高压大功率变频器半实物仿真 (23)案例20.永磁同步电机PMSM控制系统设计 (24)案例21.永磁同步电机PMSM控制器虚拟测试平台 (25)案例22.新能源汽车开关磁阻电机MCU硬件在环测试 (26)案例23.基于JMAG高精度有限元分析的实时仿真 (27)案例24.新能源汽车PMSM电机控制器HIL测试 (28)案例25.新能源汽车多ECU硬件在环测试 (29)案例26.新能源汽车电池控制系统BMS自动测试平台 (30)案例27.高速动车组牵引传动系统实时仿真 (32)案例28.大功率逆变电源半实物仿真 (33)案例29.船舶电力推进及综合电力系统 (34)案例1.某柔性直流输电示范工程控制保护装置测试该系统是某设备制造商为了测试其MMC-HVDC控制保护装置而配置的RT-LAB系统。
RTDS仿真平台介绍
几十个 RACK
➢ 不同的 RACK 相互连接可以组成较大规模的仿真器，
RACK 的数量决定了仿真系统的规模
➢ 多个 RACK 之间通过总线和工作站接口卡 WIF
(Workstation Interface)相连，RACK 的数量视仿真系
统的规模而定
➢ 每个 RACK 包括多个 RPC(Risc Processor Card)卡、
继电保护设备测试硬件需求
➢ 实时性：对电力系统动态过程模拟的响应时间必须与实际电力系统的响应时间相一致 ➢ 接口能力：一次仿真系统必须能具备连接被测试设备运行的能力，且设备所有接口的接入应与实际运行系统相一致 ➢ 仿真规模及精确性：机电暂态仿真虽然能够模拟较大规模的交直流电力系统，但对于电子式互感器、FACTS 等新
10
RTDS 硬件——RPC板卡
Each RPC contains two IBM PPC750CXe PowerPC processors (RISC). The function of the RPC card during a particular simulation is to solve the network. One RPC card can lve up to 54 nodes and 56 breakers. An RPC card has two RISC processors which are mounted on daughter cards as shown in Figure
完全数字仿真7目录继电保护测试需求rtds简介rtds硬件rtds软件rtds模型rtds仿真实例8rtds硬件?rtds的硬件结构是完全模块化的它允许用户随时扩展设备以适应更复杂和更详细的系统模型?基本组成部分为rack一套rtds装置可以包括几个或几十个rack?丌同的rack相互连接可以组成较大规模的仿真器rack的数量决定了仿真系统的规模?多个rack之间通过总线和工作站接口卡wifworkstationinterface相连rack的数量视仿真系统的规模而定?每个rack包括多个rpcriscprocessorcard卡3pctripleprocessorcard卡或gpc卡?gpc卡是目前最新一代的处理器运算速度已超过1ghz速度更快功能更强
电力系统仿真软件介绍
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。
RTDS仿真教程
RTDS仿真教程RTDS（Real-Time Digital Simulator）是一种用于电力系统仿真的高性能计算机。
它使用数字信号处理器（DSP）和专用硬件加速器来模拟电气系统，并能提供准确的实时数据。
本教程将介绍RTDS仿真的基本概念、应用场景和操作方法。
一、RTDS仿真基本概念1.什么是RTDS仿真？RTDS仿真是指使用RTDS系统对电力系统进行虚拟仿真，以模拟真实的电气系统行为，并进行各种场景和操作的测试。
2.RTDS系统的组成：RTDS系统由主机计算机、DSP卡、通信接口、外设设备等组成，通过高速通信总线进行数据交换和协同工作。
二、RTDS仿真的应用场景1.功率系统研究：RTDS可以用于研究电力系统的稳定性、电压、电流和功率的控制与分配等问题。
2.储能系统测试：RTDS可以用于评估储能系统的性能、响应速度和控制策略等。
3.新能源接入研究：RTDS可以模拟光伏、风电等新能源接入电网的影响，优化电网运行和控制策略。
4.智能电网研究：RTDS可以模拟智能电网中的智能设备、通信网络和控制策略，并进行方案测试和优化。
三、RTDS仿真的操作方法1. 搭建仿真模型：首先，需要根据实际电气系统的拓扑和参数，使用RTDS仿真软件（如RTDS Simulator或RSCAD）搭建仿真模型。
模型包括各种电气设备、线路、发电机、负载等。
2.配置仿真参数：根据仿真的目的和需求，配置仿真的各项参数，如仿真时间、采样率、控制策略等。
3.运行仿真：连接RTDS系统，将模型导入RTDS中，并启动仿真运行。
RTDS系统会模拟电气系统的行为，并将实时数据传输至计算机，供后续分析和处理。
4.数据分析与处理：通过监视器、图表等工具，对仿真过程中的数据进行分析和处理，评估电气系统的性能和稳定性。
也可以导出仿真结果进行更深入的分析和研究。
5.优化方案测试：根据仿真结果，进行控制策略的调整和优化，重新运行仿真，评估改进方案的效果。
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真
探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真随着电力系统的不断发展，对其稳定性和可靠性的要求也不断提高。
为了更好地研究和验证电力系统的运行情况，实时混合仿真技术逐渐成为了一个重要的研究方向。
本文将探讨基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真技术，并分析其在电力系统研究中的应用。
一、实时混合仿真技术的发展数字计算机和实时数字仿真器（RTDS）是现代电力系统研究中常用的仿真工具。
数字计算机具有高性能的计算能力，能够模拟复杂的电力系统运行情况。
而RTDS则是一种硬件在环实时仿真器，能够在实际时间内模拟电力系统的运行情况。
两者结合起来，可以实现实时混合仿真，将数字计算机和RTDS的优势发挥到极致。
实时混合仿真技术的发展可以追溯到20世纪70年代，随着数字计算机的发展，电力系统仿真逐渐进入了数字化时代。
而RTDS的出现则进一步加速了实时混合仿真技术的发展。
如今，实时混合仿真技术已经成为了电力系统研究和应用中的重要手段，得到了广泛的应用。
实时混合仿真技术的实现，主要基于数字计算机和RTDS之间的数据交换和通信。
数字计算机负责计算电力系统的状态方程和控制策略，并通过通信接口将计算结果发送到RTDS。
RTDS则负责实时模拟电力系统的运行情况，并将模拟结果返回给数字计算机。
两者之间的通信具有高速性和实时性，保证了实时混合仿真技术的实时性和准确性。
在数字计算机和RTDS之间的数据交换中，需要考虑通信延迟和数据同步的问题。
通信延迟会影响数字计算机和RTDS之间的数据交换，从而影响仿真的实时性。
数据同步则是指数字计算机和RTDS之间的数据需要保持一致，否则会导致仿真结果的不准确。
实时混合仿真技术的实现还需要考虑通信延迟和数据同步的处理方法。
三、实时混合仿真技术在电力系统研究中的应用实时混合仿真技术在电力系统研究中具有广泛的应用价值。
在电力系统的稳定性研究中，实时混合仿真技术可以模拟电力系统在各种故障情况下的运行情况，并实时评估其稳定性。