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电力系统仿真软件简介 电力系统是一个大规模、时变的复杂系统而且在国民经济中有非常重要的作用电力系统数字仿真已成为电力系统研究、 规划和设计的重要手段。
常用的电力系统仿真软件有如下几种:1.电力系统分析综合程序PSASP。
电力系统分析综合程序是一套具有高度集成性、开放性和自主知识产权的大型软件包。
PSASP 与 Excel、AutoCAD、MATLAB 等通用的软件包分析工具有方便的接口可充分利用其它软件包的资源。
该软件在我国高校研究人员和电力系统现场都有广泛应用。
PSASP 结构分为三层第一层是公用数据和模型的资源库其中包括:电网基础库、 固定模型库、用户自定义模型库和用户程序库等。
第二层是基于资源库的应用程序包包括稳态分析、故障分析、机电暂态分析和暂态稳定计算。
第三层是计算结果库和分析工具软件进行各种分析计算后生成的结果数据以多种形式输出或转换为 Excel、AutoCAD、MATLAB 等其他数据格式。
PSASP 的功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。
稳态分析包括潮流分析、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析和静态等值等。
故障分析包括短路计算、 复杂故障计算及继电保护整定计算。
机电暂态分析包括暂态稳定计算、 电压稳定计算、控制参数优化等。
2.BPA 程序BPA 程序概述BPA 程序是美国联邦政府能源部下属邦纳维尔电力局BPA计算方法开发组自二十世纪 60 年代初期开发的大型电力系统离线分析程序。
该程序采用稀疏矩阵技巧的牛顿‐拉夫逊法并将梯形积分法运用于暂态稳定的计算形成较为稳定的数值解。
目前电力系统多数单位所用的BPA 程序是中国电力科学研究院在美国 BPA 程序 1983 年 9 月版本的基础上经过消化吸收开发而成的中国版程序且已在我国电力系统规划设计、调度运行和试验研究等各部门得到了广泛的应用成为我国电力系统分析计算的重要工具之一。
BPA 潮流程序的结构和功能特点中国版 BPA2.0 程序采用的基本的解法是:微分方程线性化后用梯形积分法求解网络方程应用导纳矩阵三角分解后迭代求解。
该程序分为潮流程序和稳定程序两部分。
1BPA 潮流程序该程序主要用来计算电力系统潮流。
该程序中的负荷模型包含恒定功率负荷、 恒定电流负荷和恒定阻抗负荷模型。
可以根据某节点上 P 和 Q 的扰动量计算系统中各节点灵敏度、线路灵敏度和网损灵敏度值。
程序的输出具有内容详细和格式灵活的特点既可以有选择地列表输出原始数据、计算结果和潮流分析报告也可以应用单线图格式潮流图形程序及地理接线图格式潮流图形程序输出。
2BPA 稳定程序该程序含有 9 种传统励磁模型和 11 种 1981 年 IEEE 提出的新励磁模型可模拟多种类型的直流型励磁机、交流型励磁机及静态型励磁机可以进行多端直流的模拟。
程序可以在屏幕上输出最大摇摆角还可以给出对应的两台发电机名。
1.1.3BPA 的应用BPA 程序主要用来计算潮流和暂态稳定并在上世纪末应用较广后来随着其它各仿真软件的开发、完善和推广应用 BPA 进行电力系统分析的科研人员相对减少。
3.电磁暂态程序 EMTPEMTP 是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件。
EMTP 是 Elector‐MagneticTransientProgram(电磁暂态程序)的首字母缩写。
为了对高压直流输电系统仿真,程序中增加了模拟二极管 像和晶闸管等开关器件的能力, SPICE 程序一样, 现在有几种 EMTP 版本以用于个人计算机,如 MicroTran、ATP 等。
所有版本的程序都具有 BPA(美国邦纳维尔电力局,BonnevillePowerAdministration)的 EMTP 原版的大部分功能。
EMTP 基于梯形积分规则,用伴随模型作为动态元件,用节点法建立方程,用稀疏矩阵和 LU 因式分解法来解代数方程。
积分步长于用户指定,并在整个仿真中保持不变。
和 SPICE不同的是,SPICE 中的开关用非线性电阻表示,而 EMTP 中的开关则表示为:当断开时为开路;接通时为短路,将两个相关联的节点合并为一个。
EMTP 有一称之为 TACS 和一个称之为 MODEL 的模块对控制器仿真。
EMTP 是电力系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应用最广泛的程序,侧重的是系统的运行情况而不是个别开关的细节。
它包含用于变压器相传输线的模型, 这些模型是通过现场测试证实的;它也适用于各种电机的模型。
二极管、晶闸管和开关模型的通用性,再加上以应用的控制器,使得 EMTP 成为这方面的强大工具。
EMTP 是一个不断发展的软件,拥有其不断发展的大量资源,因此成为美国电力系统和电子电力仿真方面的工作标准。
4.PSPICE 集成电路模拟程序 概述 PSPICE 是由 SPICE(SimulationProgramwithIntergratedCircuitEmphasis)发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。
于 1972 年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用 FORTRAN 语言开发而成,主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。
PSPICE 的优越性 PSPICE 软件具有强大的电路图绘制功能、 电路模拟仿真功能、 图形后处理功能和元器件符号制作功能,以图形方式输入,自动进行电路检查,生成图表,模拟和计算电路。
它的用途非常广泛,不仅可以用于电路分析和优化设计,还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。
与印制版设计软件配合使用,还可实现电子设计自动化。
被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件,具有广阔的应用前景。
这些特点使得 PSPICE 受到广大电子设计工作者、 科研人员和高校师生的热烈欢迎, 国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。
电路设计软件有很多,它们各有特色。
如 Protel 和 Tango,它对单层/双层电路板的原理图及 PCB 图的开发设计很适合, 而对于布线复杂,元件较多的四层及六层板来说 ORCAD更有优势。
但在电路系统仿真方面,PSPICE 可以说独具特色,是其他软件无法比拟的,它是一个多功能的电路模拟试验平台,PSPICE 软件由于收敛性好,适于做系统及电路级仿真,具有快速、准确的仿真能力。
5.matlab 矩阵实验室 MATLAB 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中, 为科学研究、 工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案, 并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如 C、Fortran)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连 matlab 开发工作界面接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB 的基本数据单位是矩阵, 它的指令表达式与数学、 工程中常用的形式十分相似,故用 MATLAB 来解算问题要比用 C, FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多, 并且 MATLAB 使也吸收了像 Maple 等软件的优点, MATLAB 成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对 C,FORTRAN,C,JAVA 的支持。
可以直接调用用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用, 此外许多的 MATLAB 爱
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让我掉下眼泪的