[科普中国]-数字仿真器-

简介

由于电力系统的特殊性，对很多故障处理方法不可能进行现场的实际模拟运行分析，只能借助于计算机仿真手段。数字仿真器具有独特的灵活性、试验的可控制性和准确的可重复性及系统试验的安全性和经济性等诸多优点，使得数字仿真器得到广泛的应用。1

分类实时数字仿真器实时数字仿真器最主要的优势是可以实时运行，并集中了数字仿真软件和模拟仿真器的优点。

实时数字仿真器(RTDS)的出现是计算机技术、并行处理技术和数字仿真技术共同发展的产物。RTDS本身具有许多重要特点：

首先，并行处理技术的采用和专门设计的硬件保证了RTDS运行的实时性，RTDS可以运行在50s级的步长上实时地仿真较大规模的电力系统；

其次，RTDS用来仿真电力系统各元件的模型和仿真算法是建立在已获得公认的当代使用面较广的电磁暂态分析软件包的标准技术的基础上。1

非实时数字仿真器非实时数字仿真器：Non real time digital simulator

常用的仿真工具大多为非实时的仿真程序。下面介绍国内外应用最广泛的两种软件。

1.电磁暂态仿真程序/电磁暂态分析软件(ATP/EMTP)

EMTP（electromagnetictransientsprogram）是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件，它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点，对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析。它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）后一些特定变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统保护设备实验的有力工具。

ATP（alternativetransientsprogram）是EMTP的免费独立版本。

2.电力系统计算机辅助设计/直流电磁暂态程序（PSCAD/EMTDC）

DennisWoodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成EMTDC（即electromagnetictransientsincludingDC）的初版，这是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD(powersystemcomputer-aiddesign)是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分的可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。

与模拟仿真器对比模拟仿真器价格较贵，运行费用也较高，往往需要花费较长的时间对一个研究项目进行研究。因此，模拟仿真器在当今世界并未受到很大的青睬。若用回放原理的设备作为试验手段，由于其自身技术上的弱点，其应用上的局限性是显而易见的，它需要较长的时间去准备所需的仿真结果而且不能实现闭环试验。1

而数字仿真器集中了数字仿真软件和模拟仿真器的优点，受到了人们极大地青睐。