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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。
二、电力系统数字仿真技术的现状
2.1电力系统离线数字仿真技术
电力系统离线仿真主要是利用数字计算机，建立相关的数学模型，用数学方法去求解电力系统的物理过程的仿真研究过程。根据数字仿真的目的不同，电力系统数字仿真所采用的数学模型可以分为以下几种：线性模型、非线性模型、定常模型、时变模型、连续模型、离散模型、集中参数模型、分布参数模型、确定性模型以及随机性模型等。目前，我国电力系统离线仿真软件，根据不同的动态过程而采用不同的仿真方法，一般来说，主要有三种：电磁暂态过程数字仿真、机电暂态过程数字仿真以及中长期动态过程数字仿真。其中，电磁暂态过程数字仿真主要是用数学中数值的计算方法来对电力系统中的从数微秒到数秒之间的一个电磁暂态过程所进行仿真模拟。对于机电暂态过程数字仿真，目前，我国常用的机电暂态仿真程序就是电力系统综合程序（简称PSASP）。而中长期动态过程仿真，则是电力系统在受到扰动后，所进行的较长过程的动态仿真。目前，国际上主要的机电暂态过程数字仿真主要有：美国电力科学研究院所研究的LTSP程序等。
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2.2电力系统实时数字仿真技术
电力系统实时数字仿真一般可分为三种：数字仿真、物理仿真和数模混合式仿真，三种仿真的宿舍与实际系统的动态过程是完全一致的。20世纪60年代初，在前苏联的援助下，我国的电力系统科学研究院建立了我国最大的电力系统数字动态模拟实验室；到了80年代，电力系统科学研究院和武汉高压研究所率先从美国PTI公司引进了TNA设备，为我国电力系统实时数字仿真技术的发展提供积极的作用。目前，电力系统科学研究院正致力于开发电力系统全数字实时仿真系统。
三、电力系统数字仿真技术的发展趋势
电力系统数字仿真技术的发展直接关系着国计民生，因此，我们必须要高度关注和重视其发展。就目前来看，电力系统数字仿真技术有以下三方面的发展趋势：电力系统电磁暂态与机电暂态的混合仿真、电力系统全过程动态仿真以及电力系统大规模实时仿真系统。（1）电力系统电磁暂态与机电暂态的混合仿真。目前，对于相互独立的电力系统电磁暂态数字仿真程序以及机电暂态数字仿真程序来说，已经很难适应现代形势下电力系统对仿真的高要求。因此，开发电力系统电磁暂态与机电暂态的混合仿真是很有必要的。该混合仿真的发展趋势有两种：一是由较为成熟的电磁暂态程序朝着机电暂态的方向发展，从而克服电磁暂态程序仿真规模较小的缺陷，最终使其既具有电磁暂态程序功能，同时又具备机电暂态过程的数学模型以及仿真能力；二是由较为成熟的机电暂态程序朝着电磁暂态的方向发展。该发展趋势的主要思路是：在机电暂态的程序中，为了提高机电暂态程序的仿真精度，需要对一些电力电子等的元件进行相关的电磁暂态模拟。（2）电力系统全过程动态仿真。电力系统全过程动态仿真能够解决远距离输电容量增加、输电网络重载等的问题，它能确保电力暂态稳定以及电力系统在暂态稳定后的长距离动态稳定性。（3）电力系统大规模实时仿真系统。随着科技的快速发展，有必要发展数字式或者数模混合式的电力系统实时数字仿真装置。因为目前的电力系统实时仿真装置其仿真规模并不是很大，随着计算机及半导体等核心技术的快速发展，有必要发展大规模的电力系统实时仿真装置。
综上所述，正确选择适合电力系统的数学模型和参数是电力系统数字仿真的基础，但是，需要指出的是，就目前的数字仿真技术水平而言，以及加上大量的电力系统工程研究以及事故仿真，均表明数学模型与参数对电力系统的仿真精度以及可信度有着重大的影响。我国电力工业发展迅速，目前已建立世界上电压等级最高、电网规模最大的交直流混联电网，运行和控制特性日趋复杂，急迫需要发展更加准确、快速、便捷的电力系统数字仿真技术以保障电网的安全稳定运行。不仅要跟踪国际先进仿真技术的发展趋势，借鉴先进成果，更要紧密结合国内电网发展现状，自主研究国际领先的电力系统仿真建模和分析技术，推动国内乃至国际的数字仿真技术进步。
参考文献：
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第一作者简介：
王宇(1991-)，助理工程师，身份证号：15012219910325xxxx
论文作者:王宇,朱芳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/20
标签：电力系统论文; 数字论文; 仿真技术论文; 机电论文; 过程论文; 电磁论文; 模型论文; 《电力设备》2017年第13期论文;