電力系統仿真技術的案例
“拉閘限電”與新型電力系統仿真技術
新型電力系統帶來仿真模式變革
基于基波的仿真模式已無法滿足新型電力系統仿真精度的要求，需要在更寬的頻帶范圍開展仿真，由此為數字仿真帶來極大的計算量，而這已大大超出傳統依托單機系統進行非實時計算的仿真軟件能力。而新型電力系統實時仿真資源需求龐大，價格高昂，無法在電力系統各專業大規模普及推廣應用。
高性能計算機加電力電子專用仿真硬件的準實時仿真模式將能有效解決新型電力系統仿真問題，用電力電子專用仿真硬件來提升電力電子設備的仿真規模、效率和精度，用超級計算機來模擬傳統電力元件，匯集多電力電子仿真硬件數據，實現新型電力系統的高效、高精度仿真。
新型電力系統仿真的技術門檻、維護成本均較高，傳統的單機仿真模式已不能完全適應新型電力系統仿真的需求，云端仿真模式易多用戶共享的特點將得到越來越多的應用。
新型電力系統帶來仿真技術變革
新型電力系統中新能源受自然條件影響的特點，電力系統仿真不僅要考慮電力設備影響，還需要考慮風、光、溫度等自然環境因素影響，這將使電力系統仿真從單一的電學領域向空氣動力學、結構力學等多個專業領域發展，大規模多專業領域聯合仿真將極大地提升仿真的復雜度和難度，這是前所未有的挑戰，仿真技術需要在此基礎上，推進多專業領域模型和聯合仿真機制的突破和變革。
新型電力系統設備更加多元，不同類型設備仿真時間尺度差別較大，多時間尺度設備聯合仿真需要配置大量數據交換接口，而多端口、高帶寬、低延時、高精度的數據交換技術亟待突破，以滿足新型電力系統仿真需求。
新型電力系統帶來仿真應用場景變革
新型電力系統仿真需求更加多樣化，不再局限于規劃設計、生產支持、教育培訓等方面，網絡信息安全的測試、智能技術的培育也同樣需要應用到仿真系統。
展開 又領先了！中國電網突破世界級難題，讓新能源不再是“垃圾電”
中國的新技術遭遇老美“冷潮熱諷”
說起來，這跟咱們一項“挨罵”的技術有關系，這項技術就是電力系統仿真技術。通過這項技術，電力公司能夠在電網設計完成之后，對電力系統進行模擬運行，來驗證設計技術、路線合不合理，把潛在問題都改進之后，電力系統再正式投入使用。這樣一來，就能避免電力系統運行過程中存在大量漏洞，導致出現電力中斷和安全問題。但我國在最初研究這一技術的時候，卻遭遇了老美的“冷嘲熱諷”。
早先，國內的電力仿真技術采用的是構建物理模型。簡單來說，就是建立一個等比例縮小的“微型沙盤”，把設計完成的電力系統，在這個沙盤上進行試運行，觀察電力系統在運營過程中的表現，排查是否存在問題和漏洞。在老美看來，這樣的技術過于局限，因為中國幅員遼闊，地形復雜，靠沙盤來模擬，難度太大，很多細節難以復刻，數據上也存在大量的誤差，實用性就沒那么強。
成功“打臉老美”，成為全球領先
隨后中國計劃推出新型電力系統仿真技術，以數字模型代替物理模型，簡單來說，利用大數據、超算和AI等技術，建立線上模型。這一技術不僅能建立更大的電網模型，同時模型建立變得更精準，并且能夠實時修改和更新數據。但這一計劃同樣遭到了老美的質疑，老美認為這一技術不僅“門檻高”，而且投入大，憑中國實力很難完成研發。然而中國卻憑實力狠狠“打了老美的臉”。
在老美重重技術圍堵之下，中國不僅成功研發了新技術，還實現了100%的零部件、軟件國產化。也就是說在這條賽道上，中國無師自通，實現了技術獨立。更令人驕傲的是，中國研發的大電網電磁暫態仿真項目，解決了電力系統仿真技術領域的“三大世界級難題”——仿不了、仿不準、仿不快。
展開 《電力電子和電力拖動控制系統的MATLAB仿真》
【基本信息】 ISBN：7111180429 265 尺寸：小16開 印張：8.625 字數：333000 印次：1 印刷時間：2006/01/01 用紙：膠版紙 版次：1
【內容提要】
本書介紹了MATLAB及其圖形仿真界面SIMULINK的應用基礎知識，詳細介紹了SIMULINK模型庫的電力電子和電機模塊的功能和使用，并通過大量實例介紹了電力電子電路和交直流調速系統的仿真方法和技巧。
本書可以作為高等校電力電子技術和電力拖動自動控制系統類課程的教學輔助或等候課教材，也可供相關專業研究生和工程技術人員學習與參與。
【目錄】
前言
第1章 MATLAB基礎
1.1 MATLAB介紹
1.2 MATLAB的安裝和啟動
1.3 MATLAB環境
1.4 MATLAB的計算基礎
1.5 MATLAB程序設計基礎
1.6 MATLAB常用的其他命令
1.7 MATLAB的繪圖功能
1.8 電力電子電路波形圖的繪制
第2章 SIMULINK環境和模型庫
2.1 系統仿真環境
2.2 SIMULINK模型庫中的模塊
2.3 電力系統模型庫
第3章 電力電子器件模型
3.1 二極管模型
3.2 晶閘管模型
3.3 可關斷晶閘管模型
3.4 電力場效應晶體管模型
3.5 絕緣柵雙極型晶體管模型
3.6 理想開關模型
3.7 三相橋式整流電路模型
3.8 多功能橋式電路模型
3.9 驅動模型
第4章 變壓器和電動機模型
……
第5章 電力電子變流電路的仿真
第6章 直流調速系統的仿真
第7章 交流調速系統的仿真
第8章 提高功率因數的電力變流電路仿真
參考文獻
展開 永磁同步電機控制系統仿真 附電力電子、電機控制系統的建模和仿真下載
下載地址：電力電子、電機控制系統的建模和仿真
電力電子HIL仿真設備調研
一、調研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網等領域的深入應用，高校與科研機構對相關教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環）仿真器作為電力電子實驗教學的核心工具，其
電力電子HIL仿真設備調研
一、調研背景
隨著電力電子技術在新能源、智能電網等領域的深入應用，高校與科研機構對相關教學科研設備的需求日益增長。HIL（硬件在環）仿真器作為電力電子實驗教學的核心工具，其性能、適配性及性價比成為關注重點。本次調研聚焦市場主流設備，重點研究森木磊石最新推出的 單價2.48萬的EGBox Nano 入門級 HIL 仿真器，探究其在電力電子教學科研場景中的應用價值。
二、電力電子教學科研設備市場現狀
目前，電力電子教學科研設備市場品牌多樣，既有國外的 Opal-RT、dSPACE、Typhoon 等老牌廠商，也有國內森木磊石等企業。國外產品技術成熟，但價格高昂、售后響應慢；部分國內產品在功能適配性上存在不足。高校與科研機構亟需一款兼具性能、教學適配性與高性價比的設備，以滿足實驗教學、科研創新的需求。
三、EGBox Nano 產品分析
（一）核心優勢突出性價比
1、極致便攜，顛覆傳統
EGBox Nano 外觀尺寸僅為 84mm（長）×181mm（寬）×51mm（高），小巧輕便，打破傳統實驗設備的笨重形態，便于課堂移動教學與學生自主實踐。
2、聚焦教學，全面實用
精準適配高校電力電子與電機控制課程實驗教學體系，涵蓋 單相橋式可控整流、三相橋式有源逆變、永磁同步電機控制 等 20 + 實驗內容，覆蓋電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程等專業需求。
3、價格親民，資源普及
售價僅 ￥2.48w，相比進口設備成本大幅降低，助力高校以更低投入實現實驗教學資源的普及，緩解教學設備經費壓力。
展開 新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
新能源電力系統生產模擬關鍵技術及應用
(中國電力科學研究院新能源研究中心)
1
研究背景
在“雙碳”目標和新型電力系統建設背景下，預計到2030年，我國新能源裝機容量將超過12億千瓦。新能源“大裝機、小出力”的特點給電力系統的電力電量平衡帶來巨大挑戰，電力系統面臨“保供電”和“保消納”雙重壓力。年/月中長期電力電量平衡量化分析是電力系統規劃和優化運行的基礎，對電力保供和新能源消納至關重要。
新能源電力系統生產模擬是科學量化分析電力電量平衡的有效方法。它通過建立“源-網-荷-儲”運行模擬模型，開展長時間尺度時序運行仿真，優化各類電源開機及發電、線路交換功率等，是合理安排新能源發展規模、布局和時序，優化電力系統運行方式的重要手段。傳統的電力系統生產模擬未考慮新能源出力的隨機波動特性和電力系統運行的時序性，難以準確模擬新能源電力系統的運行，亟需開展新能源電力系統年/月時序生產模擬技術攻關。
依托國家和國家電網公司科技項目，國家科技重點領域創新團隊“新能源發電調度運行技術創新團隊”歷時10年，采用“基礎研究、技術攻關、系統研發、應用推廣”的技術路線，研發了新能源電力系統生產模擬軟件（REPS）和國-網-省新能源消納能力協同計算平臺，實現了新能源電力系統中長期電力電量平衡量化分析，為我國新能源相關政策的制定和實施提供了重要依據。
2
論文所解決的問題及意義
（1）新能源中長期電量預測與時間序列建模
開展新能源電力系統生產模擬需要預測新能源中長期電量，并構建符合新能源運行特性的出力時間序列。
展開 使用系統仿真改進機器生產率，以多軸機械手臂電力驅動選型為例
使用系統仿真改進機器生產率的同時關注能源效率
確保所有機器性能屬性之間的最佳平衡
在過去幾十年里，工業機器越來越復雜。無論機器用于包裝、灌裝、金屬成形還是紡織機器，都必須確保機器達到所有性能屬性之間的最佳平衡，例如：
生產率：使輸出最大化，同時降低生產成本
準確率：限制廢品率
可靠性：使機器服務時間最大化
效率：降低能源成本并遵守當地環保法規制度
本場網絡研討會將介紹系統仿真如何能夠幫助在開發周期早期階段評估機器性能，以尋求所有準則之間的最佳平衡。我們將現場演示如何在多軸機械手臂電力驅動選型過程中使用系統仿真工具，這在工廠中因其具備快速且準確的操控性而廣泛用于揀貨和包裝。本演示將展示以下示例：
從 CAD 數據開始的 3D 機械仿真
計算速度和扭矩請求以評估具體性能要求
選定電機的虛擬集成，工作曲線的仿真以檢查性能、精度和能耗
點擊獲取完整視頻：http://jishulink555.mikecrm.com/Ugvb5iT
以下為部分截取
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點擊獲取完整視頻：http://jishulink555.mikecrm.com/Ugvb5iT
展開 CAE仿真技術在能源電力行業的應用
風電行業的CAE應用范圍極其廣泛，主要關注的焦點包括
l 風機葉片：復合材料強度、剛度、振動等問題；
l 輪轂：結構強度、連接部件強度、疲勞；
l 傳動系統：主軸強度、剛度、齒輪箱體與增速設計；
l 發電機：電機性能分析；
l 底板與艙蓋：強度、變形；控制系統：
l 偏航系統、剎車系統的機構傳動、電子控制；
l 塔架：結構強度、屈曲、振動、基礎設計。
3.CAE技術在水利水電行業的應用
CAE仿真技術能解決三維地址地形建模（DTM）與地質建模(DGM)、大壩選址、水工設計、土建施工、機電安裝等一系列關鍵問題，在很大程度上提高計算精度和時間的要求，完成覆蓋軟件生命周期的全過程，達到減少設計周期、加深設計深度、提高設計質量、控制成本及提高企業革新等目的。有限元分析對于模擬諸如大壩、水電站蝸殼、渡槽、導管平臺以及孔閘等建筑物的力學行為具有強大的優勢，可以對這些結構的穩定性和防滲結構的應力狀態進行分析計算，并且在計算中可以考慮水壓力、淤砂壓力、溫度場、滲流場、重力場作用，可模擬砼裂縫的形態和發展過程。
3.1. 壩工結構的分析
l 壩體截面優化設計
l 壩體彈塑性應力分析計算
l 壩體止水銅片的大變形分析
l 壩體砼徐變計算
l 混凝土開裂效應分析
l 大壩穩態、瞬態溫度場及溫度應力計算
l 大壩的模態及動力響應分析
l 大壩的地震分析
l 砼澆注、凝固過程仿真模擬（施工模擬）
l 橡膠管壩充水超彈性大變形分析
l 大壩基礎應力分析
l 非線性摩擦滑移計算
3.2.
展開 z招周末psse.pscad電力仿真技術培訓講師
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新型電力系統建設下電力多元化服務發展機遇分析
文 | 封紅麗
隨著大規模集中式、分布式新能源逐步接入，電力系統在供需平衡、清潔能源消納等方面面臨重大挑戰。改變以火電為主的傳統電力系統運行方式，主動構建適應新能源占比逐漸提高的新型電力系統，是“雙碳”戰略目標指引下實現能源電力領域綠色低碳轉型的必由之路。
發展綜合服務是支撐新型電力系統構建的重要舉措。綜合能源服務可以在多能協同互補、分布式能源開發利用、微電網建設應用等方面發揮積極作用，推動源網荷儲協同互動，提高終端電氣化及能效水平，是加快能源產業數字化、智能化轉型的重要路徑，是提升能源系統效率和可再生能源比重的重要手段，有利于電力系統安全高效運行。
市場環境變化
在新型電力系統建設背景下將面臨很多新的環境變化，主要涉及政策、市場、技術、用戶端變化。
一是政策趨勢變化：低碳化成為必然趨勢。《“十四五”可再生能源發展規劃》提出，“十四五”期間可再生能源在一次能源消費量增量中占比超過50%，可再生能源發電量增量占比超過50%的目標。這意味著可再生能源將成為能源消費增量主體，必然要求推動構建新型的電力系統，這為綜合能源服務開展多能互補、源網荷儲一體化提供了新的商機。
二是市場變化：全國統一電力市場體系建設提速。這將打破跨省跨區交易壁壘，現貨市場、綠電交易將迎發展新機遇，為綜合能源服務發展開拓了新的市場。
三是技術變化：數字技術與能源技術深度融合。根據《“十四五”數字經濟發展規劃》，到2025年，數字經濟核心產業增加值占國內生產總值比重達到10%。數字化與能源技術融合，成為今后綜合能源服務業務的重點拓展方向。
四是用戶需求變化：從“以生產為中心”向“以用戶為中心”轉變。
展開 仿真技術產業分會走進國產系統仿真技術領跑者世冠金洋科技公司
3月9日，中國工業合作協會仿真技術產業分會（以下簡稱：仿真技術產業分會）秘書長楊曉暉一行走訪世冠金洋科技發展有限公司（以下簡稱：世冠金洋），世冠金洋首席執行官張橋熱情接待，展開了深入的交流與對接，并在多方面達成共識。
張橋對楊曉暉一行表示非常歡迎，并強調了行業協會在促進企業發展過程中發揮的獨特作用，尤其是在搭建學術交流平臺方面，高質量的學術交流是科技企業特別需要的。張橋表示，世冠金洋是一家以自主可控技術為核心、專業從事系統仿真軟件開發及應用的國家級高新技術企業。作為國內最早進入系統仿真領域的企業，世冠科技22年如一日，專注系統仿真領域，目前有46項發明專利，42項軟著專利。有GCAir和GCKontrol兩大平臺，GCDT數字孿生一個解決方案。
世冠科技率先在國內開展數字孿生技術研究，打造了支持數字孿生技術的MBSE國產工業軟件——建模、仿真、測試一體化仿真平臺GCAir并得到成功應用，在數字孿生領域填補了國內空白，讓國內工業研制單位擁有了緊跟歐美最先進技術的國產仿真軟件。仿測一體化平臺GCAir可應用于產品從設計研發到運行維護的全生命周期，能夠在同一平臺上完成架構設計、功能設計、性能設計、虛擬試驗、虛擬運行，支持通過體系任務仿真論證裝備設計需求，實現了產品設計到產品運維的全過程數字化，為工業用戶提供開放、自主、可控的MBSE工具支撐，促進了數字化與工業研制流程的融合。世冠科技的產品和服務已應用于航空、航天、兵器、船舶、核、電子等領域，參與了國產大飛機C919、國產商用發動機CJ2000、下一代空天飛行器、數字衛星、大型空間機械臂、深空探測等眾多重大項目的研發。同時，世冠科技與北京航空航天大學、西北工業大學、南京航空航天大學、北京交通大學等院校開展深入合作。
展開 
技術分享：基于虛擬現實技術的 LNG 船舶仿真系統
關鍵詞:三維船體;液化天燃氣船;海浪建模;仿真訓練
1總體設計
LNG船舶仿真系統是一個人機交互平臺，利用最新的虛擬現實理論，通過剛體、流體建模及航行環境模擬等基于物理的復雜場景動態演化技術實現高沉浸感、高可信度的虛擬仿真系統。仿真系統的總體架構見圖1。
2關鍵技術
2.1?互聯網與信息技術
2．1船舶運動數學模型
考慮到船舶自身的運動問題和海面與船舶的相對運動問題［6］，采用固定坐標系和運動坐標系相結合，船舶運動的描述更符合實際航行情況。如圖2所示，為了簡化方程，將運動坐標系固定在船體上，該坐標系隨船體做多個方向的軸向運動。
展開 石油系統仿真技術線上論壇-仿真大講堂
仿真生態圈 專家介紹：
郭慧娟
主講主題：數值仿真在鉆完井裝備及工具中的應用
中國石油集團工程技術研究院高級工程師
清華大學固體力學博士
中國石油集團首屆“青年英才”
馮永存
主講主題：巖石力學數值模擬在石油工程中的若干應用
中國石油大學（北京）教授
國家高層次青年人才
中國石油大學（北京）“石大學者”
美國巖石力學學會“未來領袖”
電力系統設備編號原則
一、電力系統設備均應統一編號，屬南方電網電力調度控制中心（簡稱總調）調度管轄范圍的設備，由總調負責命名和編號；屬省電力調度控制中心（簡稱中調）調度管轄范圍的設備，由中調負責命名和編號；屬東莞地調調度管轄范圍的設備，由東莞地調負責命名和編號。
二、500千伏設備包括500千伏變電站內所有設備，按《中國南方電網 調度管理暫行規定》和《廣東電力系統調度規程(修訂)》的規定進行編號。
三、220千伏設備按《廣東電力系統調度規程(修訂)》的規定進行編號。
四、東莞電力系統110千伏及以下設備實行雙重稱號，即由代碼編號（以下簡稱編號）和設備名稱兩部分組成。
五、110千伏及以下設備調度命名及編號原則
（一）發電機、變壓器的稱號采用順序號和設備簡稱組成，分別為×號機（#×F），×號變（#×B）。
（二）110千伏及以下線路調度命名及編號
1．線路的命名以該線路兩端廠（站）名稱的簡稱命名，如果兩端廠（站）有相同多回線路則用甲、乙、丙、丁……等來區別。對于多端線路中的分支線路以主干線路名稱加本端廠（站）名稱的簡稱來命名。非10千伏配電線路不采用編號。
2．10千伏配電線路的命名以該線路供電的某一用戶名稱或某一地理區域名稱的簡稱命名，其編號用字母“F”與向該線路供電的變電站的開關順序號組成。
（三）母線稱號
正母線的稱號為1號、2號、5號、6號母線（1M、2M、5M、6M），旁路母線稱號為3號母線（3M）。
展開 電力系統繼電保護裝置
它廣泛用來保護大容量的電力變壓器、變電所母線、高壓電動機等。如右圖所示是電力變壓器的差動保護原理圖。
