电力系统高效电磁暂态仿真技术综述

中国西电东送示意图西电东送极端重要，2020年将达到1.2～1.5亿KW：按照目前传输水平上限（500kV HVAC－100万kW，500kV HVDC－300 kW），需要50万伏交流线路120－150条(近看占地40M×1000km=40平方km,相当于2个澳门！而路径可能的困难罗平－马窝（天换）玉茂线罗马线5.13振荡9.1振荡4千公里链式同步网实际接线（500KV)区域联网，阻尼减弱，引发甚低频或超低频区域间振荡中国互联电网动态稳定问题北京电网图上海电网接线示意图线路中一回停运，另一回短路断开，1. 贵广直流双极停运会因珠江三角洲电压下降而失稳（负荷模型取30%恒电流，40%恒功率，30%恒阻抗）；2.三广直流双极停运也可能会造成因珠江三角洲电压下降而使南方电网失稳；3.可见根本问题是受端电压支撑不够又系统联系薄弱！千万千瓦输广东，南方电网将面临复杂的稳定问题2s时电压下降至0.2pu，而功角此时摆开角度很小!综上所述,京沪穗等大中心负荷区均面临暂态电压稳定的潜在威胁!电压跌落占其中很大的比例！几种动态电压质量问题的示意图波形2728－大风（树枝碰线、风筝、台风、塑料膜）无论如何电压跌落不可避免！2931东北系统主接线500kV 电压等级下的三相短路3233三相短路接地试验现场3436国内某航天基地的监测结果（委托清华大学进行测试）37环象110kV 母线三相接地故障38394041周波(60Hz)计算机设备的安全运行电压图（by CBEMA 1996）42SEMI F47电压跌落承受能力曲线区域内电压跌落不影响设备正常运行区域内电压跌落影响设备正常运行43半导体工业具有特殊过程工业玻璃工业光学工业纺织工业$M=百万美元制药催化、钢铁连轧等近一半的计算机故障和数据丢失是由于电压质量造成的!G 自备电厂PMU －Phasor Measurement Unit （基于GPS 准确定时）暂态过程--离Newark （New Jersey ）700哩处频率变化暂态过程2003.8.14.美加大停电－Newark （New Jersey ）电压变化暂态过程电压沿线路的分布分布参数模型！c绝缘子设计，放电研究等等均涉及波过程变电站接线发电机短路后的一相短路电流72东北电力系统短路试验－系统主接线500kV 电压等级下的三相短路74影响暂态过程的元件•电力系统的暂态过程取决于系统中各元件－发电机、变压器、线路、电动机等的暂态过程。

新型电力系统电磁暂态加速仿真技术
聂春芳;郝正航;陈卓;何朴想
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2024(37)3
【摘要】为解决新型电力系统电磁暂态仿真时由于系统拓扑结构复杂、电力电子开关器件较多以及仿真机单核计算能力不足导致的仿真效率低下、仿真难度大等问题,文中采用理想变压器模型分割算法将大规模新型电力系统模型分割成若干子系统,实现了大系统的解耦和降阶,有效减少了仿真时整个系统作为一个状态空间系统矩阵的运算量。

为进一步减轻单个处理器的计算负担,利用CPU(Central Processing Unit)多核并行技术设计一款在裸机环境下高效并行运算的加速仿真平台UREP300。

将分割后的模型载入UREP300进行加速仿真实验,同时与基于MATLAB/Simulink的原模型离线仿真进行对比。

实验结果表明,融合理想变压器模型分割与多核并行运行的加速仿真技术能够在保障仿真精度的同时将仿真速度提升至原来的586倍,可显著提高仿真效率,适用于大规模新型电力系统的仿真工作。

【总页数】8页(P18-25)
【作者】聂春芳;郝正航;陈卓;何朴想
【作者单位】贵州大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
1.电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的应用
2.电力系统电磁暂态仿真技术
3.适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用
4.电力系统电磁-机电暂态混合仿真技术综述
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电力系统稳态与暂态分析仿真技术研究I. 电力系统稳态分析A. 概念和定义电力系统稳态分析是指分析电网在稳定工作状态下的各种电气参数和电能互换关系的一种方法，包括电压、电流、电功率等。

B. 稳态分析的工具和方法1. 稳态计算软件2. 比较分析法3. 试算法4. 案例分析法C. 稳态分析应用范围和意义稳态分析应用于电力系统的设计、运行、改造和规划等方面。

它可以获取电力质量的稳定性和可靠性等参数，为电网调度和优化提供决策依据。

II. 电力系统暂态分析A. 概念和定义电力系统暂态分析是指分析电网在暂态工作状态下的各种电气参数和电能互换关系的一种方法，包括电压、电流、电能等。

B. 暂态分析的工具和方法1. 暂态计算软件2. 动态稳定分析法3. 模拟仿真法4. 举例分析法C. 暂态分析应用范围和意义暂态分析应用于电力系统的设计、运行、改造和规划等方面。

它可以获取电力质量的过渡过程中各种电气参数和电能互换关系，为电网保护和控制提供决策依据。

III. 电力系统稳态与暂态分析仿真技术A. 概念和定义电力系统稳态与暂态分析仿真技术是指利用计算机模拟电力系统在稳态和暂态工作状态下各种电气参数和电能互换关系的仿真技术。

B. 仿真计算软件1. 全站仿真软件2. 非全站仿真软件3. 静态仿真软件4. 动态仿真软件C. 仿真技术应用范围和意义仿真技术可以模拟各种电力系统工作状态下的电气参数和电能互换关系，为电力系统的设计、运行、改造和规划等方面提供决策依据，同时可以为电网调度和优化提供仿真分析依据。

IV. 电力系统稳态与暂态分析仿真技术研究发展趋势A. 精度和速度提高随着计算机技术的发展，仿真技术的计算精度和速度将不断提高。

B. 多学科交叉研究电力系统稳态与暂态分析仿真技术将与电力、通讯、计算机等多个学科交叉研究，发展出更加综合和多样化的应用模式。

C. 智能化分析和控制人工智能技术将被引入到电力系统稳态与暂态分析仿真技术中，实现更加智能化的分析和控制。

电力系统动态仿真技术研究1. 引言电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，而动态仿真技术则是电力系统设计和运营中必不可少的工具。

通过动态仿真，我们可以预测电力系统运行的各种可能情况，并根据这些情况进行相应的调整，以保证电力系统的稳定性和可靠性。

本文将探讨电力系统动态仿真技术的研究现状和未来发展方向。

2. 电力系统动态仿真技术的基本原理动态仿真技术是一种在计算机上对电力系统进行模拟分析的方法，可以利用该技术模拟各种工况，以预测电力系统在各种非正常运行情况下的响应。

动态仿真技术的基本原理是建立电力系统的数学模型，并将其在计算机上进行模拟。

电力系统的数学模型通常包括各种元器件的等效电路和它们之间的关系，如发电机、输电线路、变压器、负载等。

通过建立这种数学模型，我们可以模拟电力系统在各种不同负载下的状态和响应。

3. 电力系统动态仿真技术在电力系统设计与运营中的应用动态仿真技术在电力系统设计和运营中具有重要的应用价值。

主要包括以下几个方面：（1）电力系统稳定性分析电力系统稳定性分析是指对电力系统在各种故障情况下的稳定性进行评估和分析。

通过动态仿真可以模拟电力系统在各种故障情况下的稳定性响应，并对此进行评估和分析。

例如，若某个发电机突然失去了负载，那么整个电力系统可能会出现频繁的电压和频率变化。

通过动态仿真可以准确地模拟这种情况，并评估电力系统的稳定性，并提出相应的处理措施。

（2）电力系统容量分析电力系统容量分析是指对电力系统可靠性进行分析，以确定电力系统容量是否足够满足电力需求。

通过动态仿真可以模拟电力系统在各种负载条件下的运行情况，并评估电力系统的容量和可靠性。

例如，电力系统运行时，发电机的输出功率必须与负载需求匹配。

如果负载过大，电力系统可能会出现短暂的电压波动或频率变化。

通过动态仿真可以模拟这种情况，并评估电力系统的容量和可靠性。

（3）电力系统负荷预测和优化电力系统负荷预测和优化是指通过动态仿真技术对电力系统的负荷进行预测和优化。

交直流电力系统电磁暂态仿真理论内容提要1 交直流电力系统电磁暂态数字仿真的实现途径2 用于模型离散化的常用数值积分公式及其特点3 集中参数元件的离散化伴随模型4 集中参数多相输电线路的离散化伴随模型5 分布参数单根无损线的Bergeron模型6 分布参数单根小损耗线的Dommel模型7 分布参数多相耦合输电线路的K. C. Lee模型8 分布参数多相耦合输电线路的扩展Bergeron模型9 输电线路电磁暂态计算示例第1章交直流电力系统电磁暂态数字仿真的实现途径电磁暂态数字仿真的实现途径通常，针对特定的电磁暂态过程，可以将系统元件分为两类，一类为集中参数元件，另一类为分布参数元件。

集中参数元件的数学模型为常微分方程或代数方程，其仿真过程本质上是求常微分方程初值解的问题；分布参数元件的数学模型为偏微分方程，其解可以理解为波的传播过程，即电流或电压从元件的一端传播到另一端需要一定的时间延迟，因此其电磁暂态仿真模型具有天然的时间上的离散性。

换流器的可控硅阀是一种电力电子开关元件，它的伏安特性是非线性的。

为了避免直接求解非线性网络所遇到的困难，在交直流电力系统的电磁暂态仿真中，对可控硅阀的伏安特性都作了一定的简化。

最常用的简化方法是把可控硅阀在断态和通态下的伏安特性曲线分别用一条直线来等效。

通常的做法是用适当的高电阻等效可控硅阀的断态，适当的低电阻等效可控硅阀的通态。

这样可控硅阀在某个确定的状态下就具有线性元件的特性。

对于电力系统中的其它非线性元件，通常也用分段线性化的方法将其线性化。

目前，用于电力系统电磁暂态仿真的程序几乎无一例外地都采用离散化模型法进行求解，离散化模型法的求解过程如下：(1) 先挑选适当的数值积分公式，把描述单个元件特性的微分方程作离散化处理，形成单个元件的离散化伴随模型；(2) 根据单个元件的离散化伴随模型建立整个系统的离散化伴随网络；(3) 通过对整个系统的离散化伴随网络的求解，得到某个时间离散点上的解；(4) 利用当前时刻已求得的解递推下一个离散时刻的离散化伴随模型；重复(2)、(3)、(4)步骤即可得到系统在一系列时间离散点上的解。

电力系统稳态与电磁暂态分析电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，它负责将发电厂产生的电能送达各个终端用户。

为了确保电能的稳定供应，电力系统必须经历稳态与电磁暂态分析。

稳态分析是电力系统的基本分析方法之一，它主要用于研究系统各个节点之间的电压、电流和功率等参数的平衡状态。

稳态分析主要包括节点电压计算、潮流分析和功率平衡等。

首先，节点电压计算是通过给定的负荷和发电机容量，根据节点电压的平衡条件来计算系统各个节点的电压值。

其次，潮流分析是基于节点电压计算结果，通过网络拓扑和传输线路参数等，计算系统中各个节点之间的电流、功率和电压损耗等。

最后，功率平衡是通过对发电机出力和负荷功率消耗进行计算，确保系统总功率的平衡。

电磁暂态分析是电力系统的另一个关键分析方法，它研究的是电力系统在突发故障或大幅度负荷变化等情况下的电磁暂态过程。

电磁暂态通常分为两个阶段，即前期暂态和后期暂态。

前期暂态是指故障刚刚发生时，系统中电流和电压等参数的快速变化过程。

在前期暂态分析中，我们需要关注故障瞬态稳定性和故障电流的计算等。

随着时间的推移，系统逐渐恢复到新的平衡状态，进入后期暂态阶段。

后期暂态分析主要关注系统电压的恢复过程和发电机的重新同步等。

为了准确分析电力系统的稳态与电磁暂态，并保证其可靠运行，需要采用一些数学模型和计算工具。

在稳态分析中，常用的方法包括节点电压平衡方程、潮流方程和功率平衡方程等。

这些方程可以通过牛顿-拉夫森法等数值计算方法进行求解。

在电磁暂态分析中，常用的方法包括短路电流计算、阻抗匹配和时间域仿真等。

这些方法可以通过潮流数据和系统参数计算得到。

在实际应用中，稳态与电磁暂态分析对电力系统的设计、规划、运行和维护等都具有重要意义。

首先，稳态分析能够帮助工程师了解系统的潮流分布、节点电压偏差、功率损耗等情况，为电网设计和规划提供有价值的数据。

其次，电磁暂态分析可以帮助工程师评估系统在故障情况下的稳定性，为系统保护和自动装置的设计提供参考。

电磁场仿真技术在电力系统中的应用研究第一章电磁场仿真技术的概述电磁场仿真技术是一种基于计算机模拟的电磁现象的方法，通过对电磁场的建模和仿真计算，来预测电磁现象的性质和行为。

电力系统作为电磁场最为广泛和重要的应用领域之一，电磁场仿真技术在电力系统中的应用也越来越重要。

本章主要介绍电磁场仿真技术的概念、分类和原理，为后续章节的电力系统中的应用研究做铺垫。

1.1 电磁场仿真技术的概念电磁场仿真技术，是利用以计算机仿真为基础的方法，对电磁场进行数字化模拟和计算，包括对电磁场的分布、强度、波形、功率和微小场等各种参数的计算和分析。

电磁场仿真技术主要分为静电场仿真、磁场仿真、电磁波仿真和电磁兼容仿真等四大类。

1.2 电磁场仿真技术的分类电磁场仿真技术可以分为两大类：一类是有限元法（Finite Element Method，FEM）、有限差分法（Finite Difference Method，FDM）、矩量法（Moment Method，MM）等数值方法的电磁场数值解法，另一类是高频电磁近似解法，如瞬态电磁场分析法（Transient Electromagnetic Field Analysis，TEFA）、谱域法（Spectral Domain Method，SDM）等。

1.3 电磁场仿真技术的原理电磁场仿真技术的原理主要是通过对电磁现象进行建模，建立数学模型，然后通过数值计算的方法来描述和分析电磁现象的各种参数和特性。

电磁场仿真技术需要考虑诸如电磁场的性质、物体的形状、材料特性及电磁场的边界条件等各种因素，建立与之相应的数学模型，并采用适当的计算方法进行仿真计算。

第二章电磁场仿真技术在电力系统中的应用电磁场仿真技术在电力系统中的应用范围很广，涵盖了输电线路、变压器、电容器、开关设备、继电器、母线、电机、发电机、防雷装置等各个领域，并且应用越来越广泛。

本章主要介绍电磁场仿真技术在电力系统中的应用研究，包括输电线路的电磁场仿真、电力变压器的电磁场仿真、开关设备的电磁场仿真、电机和发电机的电磁场仿真等。

电力系统电磁暂态仿真流程与算例电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一，而电磁暂态仿真则是电力系统设计和运行中至关重要的一环。

在电力系统中，电磁暂态指的是由于突发事件（如短路、开关操作等）引起的电压、电流和电磁场的瞬时变化。

为了更好地了解和预测电磁暂态对系统的影响，电力工程师们通常会使用仿真软件进行电磁暂态仿真，以评估系统的稳定性和安全性。

电磁暂态仿真流程通常包括以下几个步骤：1. 收集系统数据，首先需要收集电力系统的拓扑结构、线路参数、设备参数等数据，这些数据将作为仿真模型的基础。

2. 建立仿真模型，利用仿真软件（如PSCAD、EMTP等），根据收集到的系统数据建立电力系统的仿真模型，包括发电机、变压器、线路、开关等设备的模型。

3. 定义仿真场景，根据实际情况和仿真的目的，定义仿真场景，包括故障类型、故障位置、故障时刻等。

4. 进行仿真计算，利用仿真软件进行电磁暂态仿真计算，模拟系统在发生故障时的电压、电流和电磁场的变化过程。

5. 分析仿真结果，对仿真结果进行分析，评估系统在电磁暂态下的稳定性和安全性，找出潜在的问题和改进方案。

为了更好地理解电磁暂态仿真流程，下面我们以一个简单的算例来说明。

假设有一个简单的电力系统，包括一个发电机、一条输电线路和一个负载。

我们希望通过仿真分析系统在发生短路故障时的响应。

首先，我们需要收集系统的拓扑结构、线路参数、设备参数等数据，并建立仿真模型。

然后，定义仿真场景，设置短路故障的类型和位置。

接下来，利用仿真软件进行仿真计算，并得到系统在短路故障下的电压、电流和电磁场的变化情况。

最后，我们对仿真结果进行分析，评估系统的稳定性和安全性。

通过电磁暂态仿真，我们可以更好地了解系统在突发事件下的响应情况，为系统设计和运行提供重要的参考和支持。

同时，电磁暂态仿真也为电力系统的故障分析、保护方案设计和故障处理提供了有力工具，有助于提高系统的可靠性和安全性。

因此，电磁暂态仿真在电力系统领域具有重要的应用前景和价值。

电力系统数字仿真研究综述今天咱们一起来探索一个超级有趣的东西——电力系统数字仿真。

这就像是进入了一个神奇的电力世界，通过一种特别的方式去了解电是怎么在我们的生活中发挥作用的。

想象一下，电就像一个勤劳的小工人，每天都在为我们做很多很多的事情。

它让我们家里的灯亮起来，这样我们晚上就不怕黑啦；它让电视机播放出各种各样有趣的节目，陪伴我们度过快乐的时光；它还让冰箱工作，帮我们保存好吃的食物。

可是，你有没有想过，电是怎么从发电厂跑到我们家里来的呢？这时候，电力系统数字仿真就像一个神奇的魔法盒子出现啦！它可以把复杂的电力系统变得像游戏一样好玩又容易理解。

比如说，在数字仿真里，我们可以看到发电厂就像一个大大的能量工厂，里面有很多很多的机器在努力工作，生产出大量的电。

这些电就像一群小士兵，沿着电线这个“道路”，浩浩荡荡地向我们的家“进军”。

再举个例子哦，假如有一天，很多人同时打开了家里的电器，用电的需求一下子变得很大，就好像很多人都在抢东西一样。

这时候，电力系统数字仿真就能让我们看到，电力系统是怎么应对这个“紧急情况”的。

它可能会让发电厂多生产一些电，或者调整一下电的分配，让每个地方都能有足够的电用，就像老师给同学们公平地分糖果一样。

还有哦，通过电力系统数字仿真，我们还能了解到如果出现了一些小故障，比如电线断了或者某个设备出问题了，电力系统会怎么处理。

这就像是在玩游戏的时候遇到了小怪兽，看看我们的电力系统这个“超级英雄”是怎么打败它们，保证我们的生活不受影响的。

总之呀，电力系统数字仿真就像是我们探索电力世界的秘密武器，让我们能够更加清楚地了解电是怎么工作的，也让我们知道要珍惜每一度电，因为背后有这么多复杂又有趣的过程呢！现在，你是不是对这个神奇的数字仿真有点心动啦？。

电磁暂态仿真方法研究1 概述随着对电力系统稳定性要求的逐步提高，准确而高效的电磁暂态仿真分析越来越重要。

当研究系统较大，节点数目较多时，电磁暂态仿真的计算量和仿真时间就会很长，如何在电磁暂态仿真中降低系统节点个数，从而降低系统的仿真时间，是所有电磁暂态仿真研究及程序开发所面临的一个巨大挑战。

开关在系统仿真中，一般用其开断或闭合的状态来改变系统的网络拓扑结构。

目前常用的方法是采用可变电阻开关模型，用大电阻表示开关断开，小电阻表示开关闭合。

但该方法是将开关作为一个独立元件来处理，增加了仿真模型的节点个数，从而增大了程序的计算量。

本文在可变电阻开关模型的基础上，提出一种寄生开关模型。

此模型将不再把开关作为独立元件来处理，而将其整合到其他模型中，降低系统节点数，并且在开关动作时，只对导纳阵中的相应位置的元素值进行修改，不必重新形成导纳矩阵，减少了程序计算量。

同时，由于将其整合到其他元件中，在开关闭合时不会产生由于可变电阻阻值选择不当引起的数值振荡问题，提高了仿真精度和效率。

2 电磁暂态仿真方法目前，在电磁暂态仿真中，一般选择合适的数值积分方法，将电气元件离散化处理，得到离散化的伴随模型，从而得到系统的离散化网络。

3 寄生开关模型寄生开关模型的指导思想是在可变电阻的基础上，将可变电阻与所连元器件组合成一个整体，将这个整体元件的特性微分方程离散化处理，形成离散化伴随模型，从而形成系统的离散化伴随网络。

通过减少元器件，达到降低节点数的目的。

3.1 R、L、C元件寄生开关模型在电磁暂停仿真中，电抗器、电容补偿器等电气元器件都可以用R、L、C等进行等效。

因此，在开关与这些元器件串联或并联时，可以将这两个元件看作一个整体，求解整体的离散化模型。

当开关与L、C元件串联或并联时，如图1，也可将其视为一个整体，求取统一的离散化模型。

开关可用可变电阻代替，电感用L表示，中为流经电感电流，为支路两端电压差。

即为开关和电感视为整体元件后的离散化数学模型。

电力系统过负荷时的电磁暂态分析当电力输送系统过载时，将出现大量的电流流入负载电器中，从而导致电力系统发生大规模的暂态电压和电流。

这种现象被称为电磁暂态。

对于电力系统来说，电磁暂态是一种非常严重的问题，因为它会直接影响到电力系统的稳定性和安全性。

因此，对于电力系统过载时的电磁暂态进行分析是十分必要的。

1、电磁暂态的产生和传播电磁暂态是由于电力系统中负载过重、变电站突然切断等因素引起的。

当电力系统中的负载过载时，电流将开始流入负载电器中。

过量的电流在输电线路、变压器、发电机等设备内产生热量，使设备温度升高，内部介质击穿形成电击放电，造成设备损坏。

此外，电磁暂态也可能由其他原因引起，例如雷击、地电层颠簸、电力系统失稳等。

电磁暂态的传播主要有两种形式：一种是传导方式，即沿电力系统内的金属元件传播；另一种是辐射方式，即通过空气介质辐射传播。

其中，辐射方式是导致电力系统发生电磁暂态的最主要原因。

2、电磁暂态分析的方法针对电力系统过载时的电磁暂态问题，研究人员开发了一系列相应的分析方法，包括模拟和实验两种。

2.1 模拟方法模拟方法主要是利用计算机模型对电磁暂态进行仿真分析。

常用的模拟方法有时间域、频域、脉冲响应、有限元等。

时间域法一般用于分析电磁暂态中控制系统的响应。

它可以通过数值解决电磁暂态中的电路等方程，描述暂态信号的行为，并预测控制系统在暂态状态下的响应。

这种方法对于电力系统中非线性元件（例如钳位器、断路器等）的建模较困难。

频域法可以快速地获得电磁暂态的频率响应和频谱特征。

它通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，适用于分析电力系统中的线性元件。

脉冲响应法主要用于分析电力系统中非线性元件的行为。

它把电力系统看作一个多端口传输线网络，通过数值积分方法快速计算出系统电磁响应的过渡过程和幅值。

在实际应用中，有限元法也经常用于电磁暂态分析。

通过将真实系统中的串联中心线、导线和其他设备建模为有限元，可以快速计算出系统中可能出现的过载、电击和其他电磁暂态现象。

电力系统电磁暂态概述第1章电力系统电磁暂态概述1.1 电力系统电磁暂态现象.....................................................................................1.2 电力系统电磁暂态分析的目的.........................................................................1.3 电力系统电磁暂态研究的方法.........................................................................1.4 电力系统电磁暂态仿真的特点.........................................................................1.5 电力系统数字仿真.............................................................................................思考与练习题1.1 电力系统电磁暂态现象 (3)1.2 电力系统电磁暂态分析的目的 (6)1.3 电力系统电磁暂态研究的方法 (7)1.4 电力系统电磁暂态的特点 (9)1.4.1 频率范围广 (9)1.4.2 元件模型因计算目的而异 (11)1.4.3 行波现象和分布参数 (13)1.4.4 非线性元件和开关操作 (20)1.4.5 元件参数的频率特性 (21)1.4.6 时间跨度的要求 (22)1.5 电力系统数字仿真 (22)1.5.1 电力系统数字仿真的分类 (22)1.5.2 电力系统数字仿真的优点 (24)1.5.3 电力系统数字仿真软件 (25)第1章电力系统电磁暂态概述1.1 电力系统电磁暂态现象电力系统稳态运行时，发电厂发出的功率与用户所需要的功率及电网中损耗的功率相平衡，系统的电压和频率都是稳定的。

电力系统电磁暂态与EMTP仿真仿真一不考虑线路分布参数特性打开ATPDraw软件，依次从元件库中选取三相交流电源、三相耦合RLC支路、多想耦合RL电路、三相时控开关和三相π形电路，选取节点电压测量仪进行测量，仿真计算接线图如下图一所示：图一仿真一仿真计算接线图参数设定：首先是电源，电源为500KV三相交流电源，电源幅值设定为500KV，频率设为520HZ，选择为三相电路，如下图二所示：图二电源参数设置窗口电源内阻抗，三相RLC中，设置电阻为200Ω，电感和电容为零；三相等效耦合RLC电路参数如下图三所示；图三三相RLC参数设置窗口三相时控开关，开关设备初始状态设定为打开状态，它们在一下时间闭合，相角为零时，A相：20ms，B相：20.67ms，C相：33.33ms。

使得各相电路都是在电压达到峰值时合闸。

主要的是三相π电路的参数计算和设定，本提为三相均匀换位线路，L=0.00128167H/km，M=0.00039667H/km，C=0.0118061uF/km，K=0.0013696uF/km，线路长度为200km，经计算后的参数为下图四所示：图四三相π形电路参数设置窗口最后，再设定仿真参数，步长为 1.0E-5s，计算终止时间为0.2s。

运行ATP，再运行Plot，选取适当坐标，图形输出结果如下图五所示：图五θ=0时500kV空载线路侧首端A相电压当改变电源相角，把θ为0时候改成为30，三相时控开关A 相：21.67ms，B相：22.34ms，C相：35.00ms，输出结果如下图六所示：图六θ=30时500kV空载线路侧首端A相电压仿真二考虑线路分布参数特性500kV架空输电线路JMartin线路模型：在Lines/Cables中选取电缆模型[LCC]，其他元件可以参照仿真一选取。

仿真电路如下图七所示：图七仿真二仿真线路接线图双击“LCC”图标，打开架空线路参数对话框，如图八所示，其图八 500kV架空输电线路LCC模型参数对话框中系统模型（System typle）有架空线路（Overhead Line）、不带套管的电缆（Single Core Cables）和带套管的电缆（Enclosing Pipe）三项可选，这里选架空线路模型，在架空线路模型下的参数中，用于π形等值线路的换位检查项（Transposed）不选，其它选项如自动生成、趋肤效应、分段接地等都选上；Model/Type有常参数KCLee和Clack线路（Bergeron）、π形等值（PI）、JMarti、Noda和Semlyen分布参数模型五个选项，这里在模型选择框中选择“JMarti”；模型的标准数据（Standard date）栏，土壤电阻率设为100Ω·m，参数拟合初始的较低频率为0.005Hz，线路长度设为200km；公制和英制单位切换项中选择公制单位。

电力系统的电磁暂态分析与建模1. 介绍电力系统电磁暂态的意义和挑战电力系统是我们现代生活中不可或缺的基础设施，然而，在电力系统运行过程中，经常会发生各种电磁暂态现象，如瞬时过电压、过电流等，这些暂态现象可能对系统的稳定性和设备的正常运行造成严重影响。

电力系统的电磁暂态分析就是为了研究和理解这些暂态现象，并提出相应的模型和解决方案。

然而，电磁暂态分析面临着很多挑战，包括系统复杂性、模型建立的准确性等等。

因此，我们需要深入研究和分析电磁暂态，并建立相应的模型来辅助分析和设计电力系统。

2. 电力系统电磁暂态的基本原理电力系统中的电磁暂态是由于突然改变电路的参数或电源的性质而引起的。

比如，在发电机发生故障或者线路突然接触断裂时，就会引发电磁暂态现象。

这些突变会导致电力系统中的电流、电压和电场等发生瞬间的变化。

电磁暂态的分析可以基于电磁场理论和电路理论。

通过电磁场理论，可以计算和分析电磁暂态过程中的电场和磁场分布。

而电路理论则可以用来分析电力系统中的电流和电压。

这两者的结合可以为电力系统的电磁暂态分析提供全面的理论支持。

3. 电磁暂态分析的模型建立在电磁暂态分析中，模型的建立是非常关键的。

模型的准确性和适用性将直接影响到分析结果的正确性和可靠性。

因此，在建立电力系统的电磁暂态模型时，需要考虑以下几个因素：首先，需要准确地描述电力系统中各个元件的特性和参数。

比如，发电机的电压特性、变压器的变化率以及线路的阻抗等。

这些参数通常需要通过试验或仿真来获得。

其次，需要考虑各个元件之间的相互作用和耦合。

电力系统中的元件并不是孤立的存在，它们之间相互影响，需要建立相应的连接和关系。

最后，需要考虑系统中的控制和保护装置。

这些设备对电力系统的稳定性和安全性至关重要，因此，在建立模型的时候需要考虑它们的作用和影响。

4. 电磁暂态分析的应用和挑战电磁暂态分析在电力系统的设计和运行中起着重要的作用。

通过分析和模拟电力系统中的电磁暂态现象，可以预测系统的响应和性能，从而改善系统的可靠性和稳定性。

电力系统电磁暂态特性分析电力系统是一个复杂的系统，由大量的电气设备和电路构成，包括发电机、变电站、输电线路、配电线路、电力负载等。

在实际运行中，电力系统中会不可避免地产生各种电磁暂态现象，如过电压、过电流、电磁干扰等，这些暂态现象有可能导致电力设备的故障，甚至给人们带来巨大的经济损失和安全隐患。

因此，对电力系统的电磁暂态特性进行分析和研究，具有极为重要的现实意义。

一、电磁暂态的概念及影响电磁暂态是指在电力系统中短时间内发生的电压、电流和电场、磁场等参数的变化过程，主要包括以下几种类型：1.电压暂降和电压暂升：电力系统中由于外部干扰、设备操作等引起的系统电压瞬时下降或瞬时上升的现象。

2.过电压和过电流：电力系统中由于负载波动、故障、雷击等原因引起的电压或电流超过额定值的现象。

3.电磁干扰：电力系统中由于设备操作或外部干扰引起的电磁辐射或感应，对电子器件等产生干扰影响。

以上三种电磁暂态现象对电力系统和电力设备都会产生不同程度的影响。

如电压暂降和电压暂升会使电力设备失去稳态工作，从而对电力系统的稳定性和可靠性产生影响；过电压和过电流会对设备的绝缘性能产生损伤，甚至引发火灾等；电磁干扰会干扰电子设备的正常工作，给通讯、计算机等领域带来不良影响。

二、电磁暂态分析方法在对电磁暂态进行分析时，需要采用适当的分析方法，以得到准确的结果，并采取相应的措施消除或减小暂态影响。

常用的电磁暂态分析方法主要有以下几种：1.传统的解析法：该方法主要是基于电磁场理论，通过解析电路方程和场方程，求解相应的电磁场参数，如电压、电流、电场、磁场等。

2.数值模拟法：该方法主要是通过建立电磁场数值模型，利用数值计算手段求解电磁场参数。

3.试验分析法：该方法主要是利用实验手段对电力设备或系统进行测试和分析，以获得电磁暂态的详细信息。

三、电磁暂态仿真为了更好地模拟和分析电磁暂态现象，电气工程师经常使用电磁暂态仿真软件。

这种软件可以生成复杂的电路模型，并对电路中的电压、电流等参数进行仿真计算，以模拟电磁暂态的影响。

电力系统电磁暂态分析绪论一、电力系统暂态过程概述电网参数①元件参数：发电机、变压器、线路等各个元件的属性参数（R 、L 、 C 、K ）②运行参数：反映元件当前运行状态的电气或机械参数（U 、I 、φ、ω）。

电网的运行状态①从控制管理的角度分类：正常、警戒、紧急、崩溃、恢复。

②按运行参数的变化来分类：稳态（正常）、暂态（故障）。

暂态的起因：突然的扰动（短路、设备故障、雷电、操作等）。

暂态过程包括二个过程：①电磁暂态：线路变压器电压电流等电气运行参数量的快速变化；（故障分析、元件保护快速切除）；②机电暂态：电机角位移、角速度等机械运行参数量的慢速过程。

（稳定性分析，电网安稳装置）。

电力系统分析：①电力系统稳态分析②电力系统暂态分析（电磁暂态分析、机电暂态分析）a) 电力系统电磁暂态分析（电力系统故障分析）：研究交流电力系统发生短路后电磁暂态过程。

b) 电力系统机电暂态分析（电力系统稳定性）：电力系统受到各种扰动后的机电暂态过程。

研究假设：快速与慢速过程的解耦，突出关键和便于分析①电磁暂态分析中一般忽略机电参数变化；②机电暂态分析则对电磁参数作近似假设。

二、电力系统暂态过程的研究方法①现场试验：风险大，费时费事，非必要时不采用；②模拟试验：动模试验（物理模拟）、数学模拟（直流计算台、交流计算台）、暂态网络分析仪（TNA ，电力系统物理模型与计算机技术结合产物）。

③数字仿真：数学模型、计算方法、程序编制、问题求解。

EMTP （Electro-magnetic Transient Program ）（UBC 、BPA 、EPRI/DCG ）；实时数字仿真RTDS （Real Time Digital Simulation ）。