（白云电气集团有限公司）
摘要：电力系统是电力能源发展的重要载体，其发展制约和带动着电力能源的发展。电力系统仿真软件是电力系统试验研究、规划设计、调度运行和状态安全评估的重要工具，对电力系统的发展中起着非常重要的作用。本文通过对电力系统仿真软件应用、发展以及趋势的介绍、分析和展望，为希望通过电力系统仿真深入研究电力系统的工作人员提供参考。
关键词：电力系统；仿真软件；数字仿真；实时仿真
Abstract：Powersystemisanimportantcarrierofpowerenergydevelopment，Itsdevelopmentrestrictsanddrivestheeconomicdevelopment.Powersystemsimulationsoftwareisanimportanttoolforexperimentresearch，planninganddesign，schedulingandoperation，statesafetyassessmentofpowersystem.Itplaysaveryimportantroleinthedevelopmentofpowersystem.Thispaperintroducetheapplication，developmentandtrendofpowersystemsimulationsoftware，providereferencetothosewhohopetofurtherstudypowersystemthroughpowersystemsimulation.
Keywords：powersystem；simulationsoftware；digitalsimulation；real-timesimulation
1电力系统仿真介绍
电力系统仿真是以相似原理、系统理论、信息技术及电力系统相关专业技术为基础，建立适当的电力系统模型对设想或实际的电力系统进行试验研究的综合性技术，已发展成为电力系统研究人员不可或缺的研究工具。在电力系统的规划、设计和运行以及学生和电力企业员工的培训上发挥着重要的作用。[1-2]
2电力系统仿真软件的应用
电力系统仿真软件在电力系统中应用广泛，但在各个领域有所侧重。EUROSTAG、LTSP、EXTAB等主要进行长过程的动态稳定分析计算，PSCASP、BPA主要进行潮流和机电暂态数字仿真，EMTP、EMTDC/PSCAD、NETOMAC主要进行电磁暂态和控制环节仿真，RTDS、ARENE、HYPERSIM等主要进行电力系统全数字实时仿真。[3]
不同的电力系统仿真软件各具特点。EMTP、NETOMAC计算速度快、结果准确度高、功能强大，几乎可模拟任意复杂电力网络。PSASP使用简单，功能齐全，但是计算模式由局限性，不适合进行复杂模型的算法仿真。PSS/E的输入输出可根据用户的要求设计，可与多种设备相连，但要求用户有一定的变成基础，输入不如EMTP和PSASP方便。MATLAB可对复杂控制方法进行仿真，但是计算速度比其他软件慢，适宜于规模不大的电力系统。[4]
3电力系统仿真的发展
电力系统仿真软件的研究最早可追溯到20世纪50年代末60年代初，受到当时计算速度、价格和内存容量等多方面的限制。20世纪80年代以来，随着计算机软、硬件的迅猛发展，先进数学计算方法的应用，电力系统仿真软件的发展取得的长足的进步，主要表现在以下几个方面：[5-8]
3.1仿真分析能力不断完善
现代电力系统的规模不断扩大，复杂性和用电负荷不断增强，对电力系统软件的规模、速度、功能、精度等都提出的更高的要求，电力系统仿真软件也随着市场需求不断提升。PSS/E软件发展到可以处理数万个节点的大规模系统。DigSILENT在故障分析、潮流计算、暂态稳定计算等常规功能中引入交直流混合分析、负荷故障分析，加大功能范围。在数学模型上应用了包括连续自动步长积分方法、并行计算等先进数学方法，大大提高计算效率。
3.2软件间数据库的建立
早期的电力系统仿真软件实质就是一个程序，针对不同的分析需求采用不同的计算程序并调用相对应格式的数据，操作起来繁琐，而且出错率高。通过引入数据库，将各种计算功能集成在一个统一的软件平台上，在不同的计算过程内调用统一存放在分级的面向对象的数据库中，并通过有效的数据管理器，将用户与软件的数据库连接起来，提高软件的可复用性。如PSASP采用基于微软FoxPro数据库，DigSILENT采用自定义数据库等。
3.3人机交互界面更加直观和便捷
面向对象编程技术可完成进行图形用户界面（GUI）的设计，是一种高效、直观、方便的人机交互手段，在电力系统各个软件中有广泛的应用。图模一体化、多种图形显示和图形拆分、可视化操作、形象化的结果输出让电力系统分析软件的交互方式更加灵巧、便捷和人性化。如PowerWorld的饼图和轮廓线功能。
3.4软件开放性逐步增强
软件开放性是衡量软件质量的重要标准之一。电力系统仿真软件的元件模型开放性、图形功能开放性、分析功能二次开发能力、数据兼容性等都不断增强。如能提供二次开发语言PSS/E软件的IPLAN。大部分电力系统软件可实现与Excel、MATLAB等通用软件以及GIS、SCADA等信息系统的数据兼容性。
4电力系统仿真软件趋势展望
随着电网规模的不断扩展，新能源、新设备的不断接入，电力系统结构日益复杂，给电力系统软件的发展提出的更大的挑战。超高速计算机并行处理，光纤、卫星、微波等先进通信技术的进步，传统数值计算方法外的人工智能、模糊数学和概率等相关计算数学的应用，并行计算、分布式计算、网络计算的发展等为电力系统仿真软件的发展提供了广阔的空间：[9-11]
4.1仿真建模趋势
随着电力系统建模方法和工具的发展，将形成完备的混合仿真和智能仿真建模理论。各类仿真软件会有标准化、模块化的系统建模环境，采用相同的输入、输出数据格式，使得软件数据可以相互调用，形成“即插即用”的功能。
4.2数字仿真趋势
电力系统的仿真算法的收敛性和鲁棒性、结果的准确定会有更加的进步。不同时间频率的混合仿真逐步成熟，实现电磁暂态-机电暂态-中长期动态过程的连续仿真，获得从微妙级到分钟级甚至小时级的动态特性。人工智能、概率和模糊数学将会被更多引入和研究。量子计算机可能在仿真分析中得到应用。
4.3实时仿真趋势
采用性的并行仿真或既有的方法改进，实现风力发电、太阳能发电、新型FACTS、电压源直流输电、储能等系能源的电磁实时仿真。建立电厂-电网-变电站的联合实时仿真平台。分布式实时仿真全面应用，建立全国性的远程试验平台。
5结论
综上所述，电力系统仿真软件对电力系统的发展中起着非常重要的作用。本文通过对电力系统仿真软件的介绍，整理出国际上常用的电力系统仿真软件，介绍其应用、特点以及发展，并对电力系统软件的趋势进行了展望。为希望通过电力系统仿真深入研究电力系统的仿真工作人员提供参考。
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作者简介：
周泽（1989.10—），男，汉族，广东广州人，工程师，本科，内蒙古大学。研究方向：电力系统仿真。