摘要：随着我国经济和人民生活水平的迅速提高，电力需求大幅提高。电力体系仿真已成为电力体系研讨规划的重要方式，因而电力体系仿真软件的功用特性关于提高研讨、规划的功率和可信性有重要作用。因为电力体系在国民经济中占有重要地位，通常都要用到多个数字仿真软件进行核算成果对比主要包括邦纳维尔电力局开发的BPA程序和EMTP程序、曼尼托巴高压直流输电研究中心开发的PSCAD/EMTDC程序、德国西门子公司研制的电力系统仿真软件NETOMAC、中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序PSASP、MathWorks公司开发的科学与工程计算软件MATLAB。
关键词：电力系统分析软件；微网仿真；应用
引言
DIgSILENT/PowerFactory是由德国DIgSILENTGmbH公司开发的一套电力系统电磁、机电暂态混合仿真软件。DIgSILENT软件提供了全面的电力系统元件的模型库，包含了一切常用的电力体系分析功用，如潮流、短路核算、机电暂态及电磁暂态核算、谐波分析、小干扰安稳分析等。把机电暂态分析模型与电磁暂态分析模型结合到一起，使得其既能对电网的暂态故障问题进行分析，又能研讨长时间的电能质量问题及操控办法。
1DIgSILENT软件的特点
1.1数据库和数据管理
DIgSILENT的数据存储采用了数据库的概念，用户不再像使用其它软件一样，去编辑、组织和维护不同类型的文件及其所包含的数据。使用一种面向对象的分级的数据库，以项目为基本单位对数据进行存储，每个项目中可以包含多个算例，存储该算例所涉及的电网元件信息、图形信息以及相应的计算设置等。在有些情况下，用户需要在基本算例基础上对某个或某些数据做相应的改动时，数据管理系统仅对发生变化的数据进行存储，从而既保证了方案多样性，又避免了数据的重复储存。
1.2图模一体化的处理方式
DIgSILENT提供了基于Windwos操作标准的完全图形化的操作模式，可以同时显示和操作不同类型的工作窗口，以方便用户在各窗口间对照和切换。用户既可以直接在图形窗口中完成电网绘制及其数据输入和修改，也可以通过数据管理器在数据库中完成电网数据输入和修改。DIgSILENT能自动对算例定义和图形表示进行比较和更新，以保证二者的一致，做到图模一体化。
1.3虚拟表计技术的广泛应用
DIgSILENT广泛应用了虚拟表计功能（VirtualInstrument，VI）的观念。它可以被看作是一个窗口，里面的显现内容可以由用户依据自个的需求确定，常用的包含通常文本、各种核算成果和各类波形图等。这个窗口可以放置在程序主窗口中的任何方位，确保用户可以便利、及时地检查分析成果。
1.4数据兼容性
DIgSILENT供给了数据交流言语（DOLE），来满足与SCADA/GIS数据的交流需求，经过它可以完成二者之间稳态/动态数据的实时更新。另外，还可以常用电子制表软件（例如MicrosoftExcel或Lotus123）进行数据的输入和输出，与PSS/E、PSS/U、Neplan等多种常用电力体系仿真软件的数据主动变换功能，更是增加了DIgSILENT的适用范围。
2DIgSILENT软件的功能
DIgSILENT软件（以14.0.512版本为例）包含11个常用模块和6个附加模块。常用模块包括基本功能模块、保护、配电网优化、谐波分析、最优潮流、可靠性分析、状态估计、稳定性分析模块、电磁暂态分析和小信号稳定性分析，附加模块包括动态参数识别、DSL动态仿真语言加密、PSS/E数据接口、IEC61970标准CIM接口、正C61968标准CIM接口和OPCC接口等。下面介绍几种常用的功能模块。
2.1AC/DC潮流计算分析
DIgSILENT可以描述复杂的单相和三相AC体系及各种交直流混合体系。潮流求解过程供给了3种办法以供挑选：经典的牛顿-拉夫逊算法、牛顿-拉夫逊电流迭代法和线性方程法。在进行潮流核算的一起，DIgSILENT还可以进行过负荷校验核算等功能，并供给变电站操控、网络操控和变压器分接头调整操控等挑选。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，DIgSILENT还供给了最优潮流核算，重要选用内点法，并供给了多种约束条件和操控手法，其思考的方针函数重要有最小网损、最小燃料费用、最大赢利及最小区域交流潮流。
2.2故障分析
DIgSILENT故障问题分析功能既可以分别依据IEC909、以及德国的VDE102/103规范进行，也可以依据DIgSILENT本身所供给的综合故障问题分析GFA办法进行。故障问题分析功能支持简直一切的故障问题类型（包含复故障问题分析），故障问题分析的成果可以选用相重量或序重量来表明各点的电压和电流，以及阻抗等。
2.3动态仿真
DIgSILENT软件提供的基本动态仿真内核、元件模型库和仿真语言（DSL），一起构成了进行暂态分析的工具，既可以进行电磁暂态仿真，也可以进行机电暂态仿真和长期暂态仿真，并提供模态分析和参数辨识2种附加功能。DIgSILENT软件提供的DSL功能，使用户可以自定义模型，任何类型的静态/动态的多输入/多输出模型（例如电压控制器、PSS等）。仿真过程中的任何变量都可以被观察，并可将其通过虚拟表计功能绘制成曲线并被保存。
2.4谐波分析
DIgSILENT可以模仿各种谐波电源，并供给计及集肤效应和内在自感的的元件模型。在归纳思考网络中一切元件后，核算出三相谐波电压和电流的散布（非平衡谐波潮流），确定和分析谐波失真系数，并以适宜的步长制作网络频率响应图。谐波分析还可以依据需求核算出某母线的谐波自阻抗和互阻抗，且制作出阻抗的Bode图和Nyquist图，以便用户了解阻抗频率特性，找出滤波体系最佳配置方位。
2.5配网优化
DIgSILENT可以完成以下3种优化功能：电容器选址优化、解环点优化、电缆补强优化。电容器最优选址用于确定电容器在装置至配网时的最优方位、型号以及容量，运用梯度查找或Tabu查找办法。解环点优化可以在满足电网电压和负荷要求的同时，经过改变网络拓扑最小化网损。电缆补强优化可以对过载电缆完成最经济有效的升级，针对指定的电缆本钱和电压下跌限值可以主动选出相应的电缆。
3基于DIgSILENT软件的微网仿真
3.1微网基本结构及参数
10kV侧短路容量为500MVA，10kV/0.4kV变压器容量为630kVA，短路阻抗为4%，各负荷和电源与主母线的线路长度均为100m，线路参数为0.5+j0.2Ω/km。M1、M2、M3、M4均为水泵，额定功率因数0.90，启动电流倍数为额定电流5倍。
3.2微网仿真事件
初始状态：电池储能和超级电容储能单元均处于PQ工作模式。M1、M2、M3、M4及照明均处于额定工作状态。风机恒定出力50kW，光伏恒定出力100kW，SVG恒定出力30kVar。电池储能单元的PQ指令：100kW，0kXar，初始SOC为0.4。超级电容单元的PQ指令：0kW，10kVar，电容初始电压600V。
事件1：M4、M3、M2、M1分别于0.2s、0.3s、0.4s、0.5s依次断开，观察主母线电压的变化。
事件2：0.6s时刻，电池储能单元的PQ指令跃变为：-50kW（充电）、20kvar。1.0s时刻，超级电容单元的PQ指令跃变为：-50kW、0，至超级电容电压达700V时变为0。观察电池储能单元出力、超级电容电压的变化。
结语
随着电力电子技术、计算机技术、数据库技术、以及软件标准化技术的飞速发展，电力系统仿真软件将向网络化、专业化、实时化和具有更高的开放性、可移植性和可扩展性方向发展。DIgSILENT已经做到了电磁暂态与机电暂态的混合仿真，其自身的功能特点使得全过程动态仿真和时域动态仿真已经比较方便用于电力系统的研究及设计。
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论文作者:王婷1,王新2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
标签：谐波论文; 软件论文; 数据论文; 电力论文; 电压论文; 体系论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第13期论文;