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古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

电力系统模型的设计和构建方法

电力系统是现代经济运转的重要能源保障，能源的供给和分布

是电力系统应用的核心。电力系统是由多个元件组成的复杂系统，

其稳定性、动态特性和扰动响应受到多个因素的制约。针对这些

特性，电力系统模型的设计和构建是极为关键的。电力系统模型

的不同类型和建模方法对电力系统稳定性仿真和控制算法的有效

性有着显著影响。

1、电力系统模型的基本概述

电力系统的建模是对电力系统结构、组成部分、动态过程、稳

态过程等因素进行简化和抽象，形成一个能够描述真实电力系统

运行和分析特性的数据框架。电力系统模型可以精确描述电力系

统稳态和暂态特性，同时还可以进行电力系统控制算法的设计和

仿真验证实现。

而电力系统模型的基本要求是包涵完备，精度高，运算速度快，

数据分析可视化，易于扩展和升级。基于此，一种优秀的电力系

统模型必须具备如下几个关键性能：

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

（1）精度高。响应时间、稳态特性等必须与实际电力系统保

持一致。

（2）实用性和可靠性。模型的工程实用性与可靠性必须得到

保证。

（3）计算运算速度快。模型的计算速度必须能够满足实际工

程计算需要。

2、电力系统模型的建立流程

在建立电力系统模型过程中，不同的设计方法可能会导致不同

的模型结果。因此，必须根据电力系统设计的实际需要，并结合

电力系统的运行特性，设计出具有实际意义的电力系统模型。电

力系统模型的建立流程一般包括如下几步：

（1）电力系统分析：分析电力系统的结构、节点参数和元器

件工作特性，理解电力系统的运行特性与动态过程，明确模型分

析所需要的数据。

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

（2）模型元件的选择：根据电力系统工程特点与计算需要，

选择适合的模型元件（如电源、变压器、母线等），制定模型元

件参数的确定标准。

（3）模型的构建：依据所选的元件及其参数，通过计算公式

构建数学模型。

（4）数据的输入与检查：输入与输入数据检查、合理性分析。

（5）模型的验证：通过电力系统实际与模型对比，验证模型

的可信度与稳定性。

3、电力系统模型的常见类型及特点

（1）潮流计算模型：潮流计算模型是一种以节点功率为基础

建立导纳矩阵的模型，用于电网的潮流分析和稳定研究。该模型

通过计算电力系统运行过程中各节点的电压、电流和有功/无功功

率等参数，以确定电力系统的无功补偿容量、稳态故障状态下的

电压和电流变化等重要参数。

古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。——苏轼

（2）动态瞬态模型：动态瞬态模型是基于电力系统机电暂态、

电动力学和控制理论的建模工具。该模型包括发电机模型、负荷

模型、线路模型和变压器模型等，其主要应用于电力系统的瞬态

过程仿真和控制策略的设计。

（3）电能质量模型：电能质量模型主要用于描述电能质量问

题，包括电压波形失真、谐波和三相不平衡等问题。此类模型主

要是建立非线性方程组和非线性粘滞阻尼系统，可用于分析电力

系统运行过程中引起的电磁干扰和设备损坏等问题，并进行优化

分析。

4、电力系统模型的应用

电力系统模型是电力系统控制算法设计与仿真的基