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电力系统仿真概述汇报人：AA2024-01-21电力系统仿真基本概念电力系统仿真方法与技术电力系统稳态仿真分析电力系统暂态仿真分析新能源接入对电力系统仿真影响电力系统仿真在实际工程应用01电力系统仿真基本概念仿真定义及作用仿真定义仿真是指通过建立系统的数学模型，利用计算机对实际系统或设想中的系统进行动态试验研究的一门综合性技术。仿真作用在电力系统规划、设计、运行和控制等方面，仿真技术可以预测系统的行为，评估不同方案的效果，优化系统性能，提高电力系统的安全性和经济性。电力系统仿真对象发电系统输配电系统包括火力发电、水力发电、核能发电等不同类型的发电系统及其控制策略。包括输电线路、变压器、开关设备等组成的输配电网络及其保护和控制策略。用电负荷电力市场包括工业负荷、商业负荷和居民负荷等不同类型的用电负荷及其特性。包括电力交易、电价机制、供需平衡等电力市场相关因素。仿真技术发展历程数字仿真阶段模拟仿真阶段20世纪60年代至70年代，以数字计算机为主要工具，通过建立电力系统的数学模型进行数值计算，实现电力系统的仿真分析。20世纪70年代至80年代，利用模拟计算机或数字模拟混合计算机进行电力系统仿真，提高了仿真的实时性和逼真度。混合仿真阶段实时仿真阶段20世纪80年代至90年代，将数字仿真和模拟仿真相结合，充分发挥各自优势，提高了仿真的精度和效率。20世纪90年代至今，随着计算机技术的发展，实时仿真技术得以广泛应用，实现了对大规模电力系统的实时动态仿真。02电力系统仿真方法与技术数学模型建立电力系统元件建模电力系统网络建模电力系统动态建模包括发电机、变压器、输电线路、负荷等元件的数学模型，反映其电气特性和动态行为。基于电路理论和图论，建立电力系统的网络模型，描述系统中各元件的连接关系和电气参数。考虑电力系统的动态过程，如机电暂态、电磁暂态等，建立相应的动态模型，以准确模拟系统的动态响应。数值计算方法线性化方法通过线性化技术将非线性电力系统模型转化为线性模型，简化计算过程，提高计算效率。数值积分方法如欧拉法、龙格-库塔法等，用于求解电力系统的微分方程，得到系统的动态响应。最优化方法应用最优化理论和方法，如梯度下降法、牛顿法等，求解电力系统的最优运行和控制问题。计算机辅助设计软件应用电力系统仿真软件如PSS/E、MATLAB/Simulink等，提供丰富的电力系统元件库和仿真功能，支持大规模电力系统的建模和仿真分析。电力系统设计软件如ETAP、DigSILENT等，提供电力系统的设计、分析和优化功能，包括电气设计、短路计算、潮流计算等。电力系统实时仿真系统如RTDS、OPAL-RT等，支持电力系统的实时仿真和硬件在循环（HIL）仿真，用于电力系统的实时控制和保护测试。03电力系统稳态仿真分析潮流计算原理及实现潮流计算基本原理1基于电力系统网络方程和节点电压方程，通过迭代求解得到系统各节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率流。潮流计算实现方法2包括牛顿-拉夫逊法、PQ分解法、前推回代法等，各种方法具有不同的特点和适用范围。潮流计算软件工具3如PSS/E、BPA、ETAP等，这些工具提供了丰富的功能和强大的计算能力，可方便地进行潮流计算分析。无功优化和电压控制策略无功优化目标通过调整发电机无功出力、投切无功补偿设备等手段，实现系统网损最小、电压质量最优等目标。电压控制策略包括中枢点电压控制、逆调压、顺调压等策略，用于维持系统电压在允许范围内波动。无功优化算法如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等，可用于求解无功优化问题。网损计算和降低措施网损计算方法降低网损的措施基于潮流计算结果，通过计算各支路的有功功率损耗得到系统总网损。包括优化网络结构、提高设备效率、合理安排运行方式等。网损降低的经济效益降低网损不仅可以减少能源浪费，还可以提高电力系统的经济效益和社会效益。04电力系统暂态仿真分析故障类型与特点短路故障包括三相短路、两相短路、单相接地短路等，特点是电流大、电压降低，对系统稳定性影响严重。01断路故障如线路断线、设备开路等，导致系统潮流分布改变，可能引发过负荷或电压波动等问题。02复合故障03同时发生多种故障，例如短路伴随断线，分析处理更为复杂。短路电流计算及影响评估010203短路电流计算影响评估仿真验证采用等效电源法或网络变换法等方法，计算故障点的短路电流及其持续时间。分析短路电流对电气设备、保护装置及系统稳定性的影响，为后续仿真提供数据支持。通过仿真软件模拟短路故障，验证计算结果的准确性和保护装置的动作行为。保护装置动作行为模拟保护装置建模根据保护装置的原理和参数，建立相应的仿真模型。动作特性分析动作行为模拟设置故障场景，模拟保护装置在故障发生时的动作行为，如跳闸、重合闸等。分析保护装置的动作时间、动作电流等特性，评估其性能是否符合要求。