電力模擬需要學的軟體?

目前在從事電力模擬工作,在學習RTDS、pscad,世界上比較流行的電力模擬軟體是?


謝邀。

記得之前回答過此類問題,複製過來,稍作修改。

因為從事電力系統方面的工作,故推薦電力系統方向,個人用過的軟體。(電力電子、電路設計方面的軟體,本科用過,久遠了,就不貽誤他人了)

1)BPA

先綜述一下,前三個軟體:BPA、PSASP、PSSE主要用於機電暫態的模擬,對於電力系統穩定的研究很專業。後兩個EMTP和PSACD都是標準的電磁暫態分析軟體。

BPA最初是上世紀60年代由美國邦納維爾電力局(Bonneville Power Administration,BPA)開發的,1984年開始由中國電力科學研究院電力系統研究所在全國推廣應用和開發維護。現已具備了電力系統穩態、暫態以及中長期動態、短路電流計算、電壓穩定計算和頻域計算等交直流電力系統全過程模擬能力。美國BPA已於1996年終止了BPA潮流和暫態穩定程序的開發和維護,如今只有中國電力科學研究院電力系統研究所在維護升級PSD-BPA。

BPA是我們天天打交道的東西了,還是挺不錯的,用的熟練了對電力系統架構,各項參數取值,穩定分析都會有較深的認識。去年用BPA做了整個緬甸電網的電力系統規劃和分析計算,感覺對於大型的,整合各種資料的電力系統分析計算,BPA用的還是比較舒服。

唯一的不好之處,在於這個軟體很難找到破解版,是需要軟體狗的,即使有破解版,估計計算的節點也受限制。

2)PSASP

這軟體和BPA類似,功能基本差不多,也是用來搭網架,算潮流,算短路,算穩定的。

但這軟體有點不好的,因為是界面式操作,所以有點不方便,設置參數一個個的弄,很費時間。BPA時窗口代碼式的,就比較好,EXCEL整理數據,一起複制就可以了,而且對參數的熟悉比PSASP要高的多,天天對著能不高么。

這軟體也有比BPA好的,即BPA不支持用戶自定義,學生做課題可能不太適合,而PSASP有。

這個軟體也要軟體狗。

3)PSS/E

西門子旗下的大神軟體,相當貴(好像是每年都要交錢),國外通常只認這個。

PSS/E是一個用於來研究電力傳輸系統、發電機的穩態和動態功能的程序包,能處理潮流計算、故障分析、網路等值、動態模擬和安全運行優化等問題。輸入輸出可根據用戶要求進行設計,它要求使用者有一定的編程基礎。

PSS/E這軟體也是很難上手的,但是上手了,功能相當強大。個人感覺還是比上兩個軟體嚴謹些,特別在一些模型的考慮上,比如輸電系統的一些塔型都要自己設置,還有比如負荷模型也很靈活。

這個軟體的潮流輸出的圖形非常漂亮,包含所有電氣元件的接線圖,網路結構和潮流參數,一目了然,而BPA和PSASP通常只是節點圖,比較簡潔,但是反應的東西不是很全面,各有各的好處吧,我比較中意PSSE。

特別給力的是,這個軟體是我在非洲和老黑學的,就在非洲某國的國調裡面,別看別人落後,別人國調里的都是歐美海龜,還真看不起中國的電力模擬軟體,只好慢慢學起,也結下了深厚的異國情誼(男性),而且總調度和專責都是英超球迷,回憶起一起看球一起喝啤酒的經歷還挺美妙的,呵呵,跑題了。

這個軟體就不放界面圖了,要啟動軟體只能去非洲,下圖為潮流。

4)EMTP/ATP

是用於電力系統電磁暫態分析的模擬軟體。EMTP是電力系統中高電壓等級的電力網路和電力電子模擬應用最廣泛的程序,側重的是系統的運行情況而不是個別開關的細節。

EMTP算暫態應該算是比較權威的,特別在過電壓分析計算中,應該是首選。軟體有破解版的,電力研學論壇上就有。

這塊軟體還是比較難上手的,就過電壓計算來說,因為既涉及過電壓系統的理論知識,裡面的模型設定和參數整定又需要經驗積累,更需要一些工程實踐經驗。當初我們學這個軟體,也異常艱難。

下圖為算感應電壓前需要搭的一個簡單的輸電系統,用的是ATP。(ATP理論多看看ATP-theory book中文版,實踐就多看看用戶手冊)

5)PSCAD

PSCAD/EMTDC也是世界上廣泛使用的電磁暫態模擬軟體,EMTDC是其模擬計算核心,PSCAD為EMTDC(Electromagnetic Transients including DC)提供圖形操作界面。

PSCAD比較好的地方,就是軟體界面舒服,可操作性強。它允許用戶在一個完備的圖形環境下靈活地建立電路模型,進行模擬分析,用戶在模擬的同時,可以改變控制參數,從而直觀地看到各種測量結果和參數曲線,極大地方便用戶提高模擬的樂趣和效率。PSCAD裡面提供豐富的元件庫,從簡單的無源元件到複雜的控制模塊,以致電機、FACTS裝置、電纜線路等模型都有涵蓋,還可以自定義模塊。軟體也有破解版的,電力研學論壇上就有。

這套軟體還是相對容易上手,個人感覺用的還是比較多的。和EMTP對比的話,涉及交直流的推薦PSCAD,涉及保護和過電壓的推薦EMTP。學校裡面如果有RTDS,配合起來用相當不錯,特別是對於交直流輸電系統模擬。今年合作一個科研項目,輕型直流輸電方面的,結果還是挺不錯的。

由於PSACD和EMTP都是電磁暫態模擬軟體,所以對於穩定性的研究比較有限。

6)DIGSILENT

Digsilent也是一個綜合性的電力系統模擬軟體,據說可以把電磁暫態和機電暫態結合起來,沒有用過,不是很清楚,相信大家知道他,是因為它目前在模擬微電網、新能源發電、電能質量、配電網方面的強大表現。

尤其是風電光伏、配電網和電能質量計算模擬方面,我還想不出比它更為合適的軟體。看著別人用Digsilent算出來的電能質量報告各種高大上,PSASP算的簡直不忍直視。

以上。


佔個坑,極其專業的,當屬PSS NETOMAC, 西門子官方軟體,但是,不太面向外部人士。如果有機會,你也可以看看能找到power factory這個商業化好一點的軟體嗎,不知道在中國這個軟體可以搞到么? 我目前了解的,能同時並且擅長處理rms(機電暫態) 和 emt(電磁暫態) 兩種模式的電力系統模擬軟體好像就是PSS NETOMAC, 其他軟體都是主攻一塊,附帶一塊的好像!

.............................第一次分割線,羞羞的呢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

上圖說話

引用自》Comprehensive analysis of power systems software approach and real-time simulation

X. Lei, B. Buchholz, D. Povh, D. Retzmann

這篇文章,是早期的研究,他們非常自信的,俯瞰式地強調了,NETOMAC的傲視群雄的特性!

引用》Modern Power System Analysis Tools Dr.-Ing. Olaf Ruhle, Siemens AG, Energy Sector, E D SE PTI SW

這幅圖,簡要地從時域和頻域,介紹了兩種暫態,即電磁暫態EMT和機電暫態RMS。 為後面介紹NETOMAC的牛逼的,跨雙暫態模擬能力,做鋪墊。

引用》Modern Power System Analysis Tools Dr.-Ing. Olaf Ruhle, Siemens AG, Energy Sector, E D SE PTI SW

然後這幅圖,在PSS系列產品內部,做了簡要說明!

引用》Dynamic Simulations of Electrical Power Systems Selected Examples Dr.-Ing. Olaf Ruhle, Erlangen, Germany.

這是2011年的PPT,時隔多年,仍然在跨雙暫態模擬方面,獨佔鰲頭!

PS: Olaf Ruhle, 老爺子,是西門子的Netomac的主要設計者和研發頭頭,一輩子奉獻給偉大的Netomac事業。據內部人士透露,這位老爺子,是橫跨電力系統理論與計算機技術理論的牛人,西門子,在後來,想給老爺子培養些徒弟,奈何,必分"劍宗氣宗"之事,即,同時精通電力系統理論和計算機技術的跨學科牛人,很難培養。於是乎,造成了,到現在,老爺子都七十了,還得繼續帶領著徒弟們奮戰在第一線。完全能繼承他衣缽的,還在山間野林吃著肉邊菜呢!

另外,引用兩篇國內學者的總結性論文,作為切題總結!

引用:論電力系統模擬軟體的選擇 石超越,呂康飛,國芳,鄧薇,張曉青 中國礦業大學信電學院,江蘇徐州(221008)(母校,歐耶)

另外一篇引用:電力系統模擬軟體綜述
李廣凱, 李庚銀
( 華北電力大學 電氣系統保護與動態安全監控教育部重點實驗室, 河北 保定 071003)

我就不概括了,李老師概括的很清楚了,網上搜一搜就有!

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。第二次分割。。。。。。。。。。。。。。。。。

嚴同先生提到了PSS/E,我展開說一下,西門子的關於電力模擬模擬的軟體很多,擅長處理的層面也不同。而且,據我所知,國內,浙江大學和西門子電力模擬軟體打交道打得最多。甚至,浙江大學參與編寫了部分軟體的使用說明和案例分析。並且是早期和Olaf Ruhle, 老爺子就打交道的國內科研機構。不閑扯了,上個乾貨圖,給有興趣了解西門子電力系統研究的情況的筒子們!

引用》Dynamic Simulations of Electrical Power Systems Selected Examples Dr.-Ing. Olaf Ruhle, Erlangen, Germany.


個人看法,

1.數據計算,MATLAB

2.電磁暫態模擬,PSCAD,EMTP/ATP

3.潮流計算,PSASP,BPA,老師還推薦過Powerworld,不過沒用過

4.電磁耦合,熱場分析,ANSYS

暫時想到這麼多,回頭補


1.集大成者:MATLAB

讀研二的時候給導師做項目,是變壓器繞組暫態響應方面的,當時開開心心地用Ansoft建了模型,然後開始跑,過了一天一夜後,電腦終於死機了。。。

然後聯繫國家重點實驗室,找了一台幾十萬塊錢的工作站,開開心心地把模型導了進去開始跑模擬,過了一夜後,工作站終於死機了。。。

最後,用頻域下近似的多導體傳輸線模型取代了電磁場的有限元計算,並用MATLAB編程計算,才算是把問題解決了。

MATLAB這個軟體根據我的認識,一方面可以把很多計算任務中採用的編程技術簡化掉,不用再考慮矩陣的三角分解、矩陣指數運算、稀疏存儲等等,編程語言也極其簡單明了,使用起來非常方便;另一方面Simulink插件可以對電路直觀建模,尤其對於電力電子控制系統建模十分方便,本科的時候搞電能質量控制器一直在用,缺點就是感覺運算有些慢。

總之,MATLAB在大多數情況下夠用了。

2.有限元分析:ANSYS和Ansoft

當時為了搞項目,一開始想一步到位用電磁場的方法來做,而場的計算一般是通過有限元的方法。我們學校的研究生一般就用這兩個軟體:ANSYS和Ansoft。Ansoft我是用過的,上手很容易,畫圖工具直觀好用,還能導入Solidworks建立的模型。計算的結果也可以用多種方法表達,可以說是物又美量又足。ANSYS沒用過,據同學們說功能過於強大,不容易上手。可以同時對電磁場、熱場、流體進行模擬,沒用過也就不多說了。

3.電力系統計算:PSCAD和EMTP和Pspice

講真,前兩個軟體我沒用過,因為當時的模型太複雜,難以圖形建模。但是前兩個軟體是學高電壓技術的同學大力推薦的,他們一直都在用。PSPice上本科的時候用過,印象不深刻了,也是圖形建模,輸入參數之類的。我自己感覺這幾個軟體可以被MATLAB中的Simulink取代。


還有美國電力科學研究院的opendss,是免費且開源。網上隨便搜搜就可以下載使用的。

主要是配電網加分散式電源的模擬。不過沒有中文版的任何資料。學起來比較頭疼


不是還有MATLAB么


在用DIgSILENT做光伏發電方面的研究,該軟體很有其獨到之處,說幾個明顯的優點:

1. 數據管理是面向對象的。模型可以很方便地復用,可以在一個表格里對一類元件進行批量導入和編輯數據。但是對於沒有編程經驗的同學來說要費些功夫去熟悉這個軟體的邏輯和架構,從這個軟體能感受到德國人變態的嚴謹;

2. 模擬時可以在不同的研究案例(如不同的故障)和運行方式(如不同的潮流)間自由切換和組合。比如有兩種故障方式A和B,初始穩態1和2,一共有2*2種組合。我只需事先設定好A,B,1,2對應參數就行了,研究案例選擇激活A,運行方式選擇激活2,就構建了一個A-2算例。這就不需要每做一個算例就去修改參數,一旦研究的狀況多了就很容易出錯。下圖是我做的15種故障和採用不同控制器的算例,黑體表示激活狀態。

3. 模擬結果保存在一個結果文件中,可以隨時拿出來比較,作圖功能比較弱,夠看,寫文章的話可以把數據導出為文本格式(很方便),用Origin之類另外作圖;

4. 界面比PSCAD好太多,當初PSCAD沒堅持學下去的最大原因就是實在太丑了。雖比不上matlab,但速度要快不少且穩定;

5. 非常適合做大型系統模擬,潮流分析結果在單線圖上一目了然;

6. 可以與Matlab進行聯合模擬,可惜速度感人,對自己電腦有信心的可以一試。有Python介面。

此外,由於德國搞虛擬電廠風生水起,DIgSILENT還加入了搭建虛擬電廠的功能。

缺點:入門難度大,新手搭建自定義模型會很痛苦,趕著畢業發論文的同學不建議學習。


BPA和PSASP內核相同, 現都由中國電科院維護和更新, 計算速度快,對潮流計算和穩定計算結果較好。兩者系統模型精確, 前者填卡比較麻煩,後者在繼承BPA優點基礎上加入更友好的可視化模塊,可在元件上直接輸入參數,方便快捷。BPA之前是國網模擬主要工具,現正被PSASP逐漸取代。


PSASP, EDSA, PowerWorld……這些都是算潮流的;

暫態模擬遠離ATP,荼毒了我們整個實驗室,還好我趁早逃離。

個人還是比較喜歡穩態模擬的,可是工作後離自己想做的東西相去甚遠(T_T)


全球範圍的話ETAP比較好,因為整合的功能非常多,而且準確度高,畢竟每年都有核電的審計…


MATALAB PSCARD PSASP我們電科院經常用,第一個大學用的多,PScard曾經是我們單位過渡使用的工具。最後一個現在電科院經常用。


saber開關電源模擬


Matlab。


研究風機相關課題的,digsilent在國內外近些年來很主流,且功能十分強大,支持自定義模型和編程,其有效性也是公認的。


EMTP


matlab..CAD..好多的


設計院用的比較多的是BPA或者是PSASP,也有用到PSCAD,MATLAB;


本人大學剛剛畢業,自動化專業。在電路模擬時多用multisium12.0(原涼我不知道拼的對不對),在模塊化模擬時就要用Matlab/Simulink了,我用的版本一直是最新版~


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