SimuNPS新型電(diàn)力系統建模仿真軟件(jiàn)-産品中心-上(shàng)海貝銳信息科技(jì)股份有限公司

産品中心

仿真分析與開(kāi)發

SimuNPS新型電(diàn)力系統建模仿真軟件(jiàn) KL2800光(guāng)儲電(diàn)站(zhàn)模拟器(qì) PowerFactory—電(diàn)力系統仿真軟件(jiàn) HYPERSIM大規模電(diàn)力系統實時數字仿真 RT-LAB實時仿真管理軟件(jiàn) EcosimPro多(duō)學科系統仿真 PROOSIS航空發動機(jī)性能(néng)建模仿真 CYME電(diàn)力工(gōng)程仿真分析軟件(jiàn) OP4510 仿真機(jī) OP5600 仿真機(jī) OP5700 仿真機(jī)

測試工(gōng)具

PXI堅固型測試仿真平台自(zì)動化測試軟件(jiàn)QuiKTA LVA高(gāo)擺率程控電(diàn)源汽車底盤測試台架

信号接口硬件(jiàn)

KL2706故障注入箱 KL2708高(gāo)壓模拟器(qì) KL5XXX系統信号調理箱 KL2317BOB信号轉接箱 KLFT2689光(guāng)信号仿真接口箱

功率接口硬件(jiàn)

高(gāo)動态源荷模拟器(qì) KL6000電(diàn)機(jī)模拟器(qì) KL2636電(diàn)池模拟器(qì) SP&S電(diàn)源與功放(fàng) COMPISO System Unit 100-1GAMP4 COMPISO System Unit 200-1GAMP6

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SimuNPS新型電(diàn)力系統建模仿真軟件(jiàn)

背景概述

随著(zhe)雙碳目标、能(néng)源轉型和科技(jì)進步的推動，能(néng)源電(diàn)力系統的結構形态和控制運行方式發生(shēng)了颠覆性變化，2021年(nián)3月(yuè)15日，習近平總書記在中央财經委員(yuán)會(huì)第九次會(huì)議上(shàng)提出構建新型電(diàn)力系統。新型電(diàn)力系統具有高(gāo)比例可再生(shēng)能(néng)源和高(gāo)比例電(diàn)力電(diàn)子設備的“雙高(gāo)”的特征，對新型電(diàn)力系統的建模仿真理論和方法都提出了更高(gāo)的要求。傳統以機(jī)電(diàn)暫态為(wèi)主的仿真軟件(jiàn)，無法仿真微秒(miǎo)級的電(diàn)力電(diàn)子與電(diàn)力系統的高(gāo)頻暫态現象；而以電(diàn)磁暫态為(wèi)主的仿真軟件(jiàn)多(duō)數是國(guó)外軟件(jiàn)，其設計理念和研究對象是以國(guó)外傳統電(diàn)力系統特征為(wèi)主，加之核心算(suàn)法封閉，其靈活性、适配性、擴展性、叠代速度和用戶體驗等都無法滿足國(guó)内新型電(diàn)力系統的發展需求。基于這些現狀和問題，國(guó)内市(shì)場急需一(yī)款能(néng)夠滿足客戶需求、解決上(shàng)述問題的電(diàn)力建模仿真軟件(jiàn)。

上(shàng)海貝銳信息科技(jì)股份有限公司利用其15年(nián)在能(néng)源電(diàn)力領域的專業(yè)積累，聯合行業(yè)資深專家，曆時5年(nián)潛心研發，正式發布完全自(zì)主可控的全電(diàn)磁暫态建模仿真軟件(jiàn)SimuNPS V1.0。

産品功能(néng)

■ 圖形化建模

用戶可在圖形化畫(huà)闆上(shàng)通(tōng)過拖拽、複制和粘貼等操作分别建立電(diàn)氣系統模型和控制系統模型，同時支持在畫(huà)闆上(shàng)增加與模型運行無關，僅用于批注的圖形或注釋，模塊可自(zì)動連接、并且拖動時顯示對齊輔助線。

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■ 電(diàn)氣系統元件(jiàn)庫

豐富的電(diàn)氣系統元件(jiàn)庫40+，覆蓋新型電(diàn)力系統主要元件(jiàn)，包括同步發電(diàn)機(jī)、變壓器(qì)、輸電(diàn)線路(lù)、負載、斷路(lù)器(qì)、變流器(qì)、光(guāng)伏、風機(jī)、電(diàn)池儲能(néng)等。

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■ 控制系統元件(jiàn)庫

控制與數學運算(suàn)元件(jiàn)100+，包括：基本控制單元、數據源、數學運算(suàn)、邏輯運算(suàn)、積分模塊、特殊模塊、數據輸出與存儲、自(zì)定義代碼、自(zì)定義構造型等，并支持高(gāo)階傳遞函數。

控制元件(jiàn)庫.png

■ 電(diàn)磁暫态計算(suàn)

支持新型電(diàn)力系統中“源網荷儲充”各種系統的全電(diàn)磁暫态仿真計算(suàn)，仿真步長(cháng)可設置從(cóng)1μs到(dào)200μs，全電(diàn)磁暫态仿真電(diàn)網母線數2000+。

05-産品功能(néng)-電(diàn)磁暫态計算(suàn).gif

■ 潮流計算(suàn)

支持新型電(diàn)力系統的潮流計算(suàn)，可在系統拓撲圖上(shàng)顯示潮流結果，并可通(tōng)過表格顯示。

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■ 數據監控和分析

支持數據以可視化方式将仿真結果以曲線圖、表格、文本報(bào)告等形式進行輸出展示，提供友(yǒu)好的用戶交互界面。結合QuiKIS，可進行更複雜(zá)的數據分析，如：支持諧波分析、功率計算(suàn)、電(diàn)氣量計算(suàn)、統計量計算(suàn)和查找最值等功能(néng)。

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産品特色

■ 更人性化的建模畫(huà)闆

電(diàn)氣系統和控制系統畫(huà)闆分開(kāi)設計，集成測量元件(jiàn)，母線與元件(jiàn)的可觀測信号可以直接推送到(dào)示波器(qì)觀察和存儲，這使得整個(gè)電(diàn)網結構看(kàn)起來清晰、直觀。畫(huà)闆支持自(zì)動連接、輔助對齊線、雙擊空白(bái)自(zì)動創建模塊等便捷功能(néng)，模塊可縮放(fàng)、顯示“警告、錯(cuò)誤、挂起”等不同狀态。電(diàn)氣畫(huà)闆可以根據不同的電(diàn)壓等級突出顯示不同的母線。有了這些便捷友(yǒu)好的功能(néng)，提高(gāo)了建模效率，提升了用戶體驗。

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■ 強大的模型數據管理功能(néng)

采用面向對象設計理念，建立統一(yī)模型和設備的數據管理器(qì)，将仿真涉及電(diàn)氣和控制元件(jiàn)統一(yī)分類管理，便于查找和處理；将模型和參數設置進行分層處理，設立設備類型層用于存儲參數，網絡模型層用于存儲模型，便于數據移植，提高(gāo)管理效率。

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■ 先進的數值求解器(qì)

仿真引擎支持多(duō)種數值積分方法，包括後向歐拉法、隐式梯形積分法、梯形與歐拉加權數值積分法等，通(tōng)過對部分特殊元件(jiàn)進行積分方法配置，部分設備模型采用新的建模理論搭建，可适應新型電(diàn)力系統特征，能(néng)夠消除數值振蕩問題，保證誤差1%以内的仿真精度。

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■ 豐富的控制系統模型

提供常見(jiàn)的電(diàn)力控制系統模型。支持Python腳本進行參數初始化、支持單步運行調試和動态調參、支持高(gāo)階傳遞函數模塊。利用複合模型機(jī)制，可建立多(duō)個(gè)模型結構一(yī)緻、參數不同的控制系統模型。支持C++語言建立自(zì)定義内部算(suàn)法的控制模塊。

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■ 靈活的二次開(kāi)發能(néng)力

用戶可以自(zì)己編寫C++代碼對控制元件(jiàn)進行自(zì)定義編程，實現自(zì)動化模型驗證、仿真、賦值等一(yī)系列批處理操作。

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■ 完全自(zì)主可控

根據行業(yè)的使用習慣設計，底層實現框架和代碼全自(zì)主化，重視用戶體驗，确保隻要會(huì)用傳統辦公軟件(jiàn)即可快速上(shàng)手，學習成本低(dī)。

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應用案例

支持幾十種常用電(diàn)力應用示例模型，包括IEEE标準模型、常規直流、柔性直流、光(guāng)伏發電(diàn)、直驅風機(jī)發電(diàn)、雙饋風機(jī)發電(diàn)、儲能(néng)并網、綠氫系統以及相(xiàng)關控制器(qì)模型等。

（1）IEEE 39節點标準模型

IEEE39節點模型是電(diàn)力系統仿真和分析中常用的一(yī)個(gè)标準模型，包括同步發電(diàn)機(jī)組、變壓器(qì)、輸電(diàn)線路(lù)和負載等元件(jiàn)，其中IEEE 39-05電(diàn)機(jī)在6s到(dào)6.2s接地故障與故障恢複，模型和仿真結果如圖：

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下(xià)圖中名稱為(wèi)“Generator 05”的同步電(diàn)機(jī)的轉速在故障發生(shēng)時有了明顯的變化。

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（2）雙端VSC示例工(gōng)程模型

雙端VSC模型是指基于電(diàn)壓源換流器(qì)（VSC）的高(gāo)壓直流輸電(diàn)（HVDC）系統，其中兩端的換流器(qì)可以獨立控制交流側的有功和無功功率，實現雙向潮流調節和無功支撐。其電(diàn)氣模型和控制模型分别如下(xià)所示：

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0.5s對送端VSC電(diàn)流環d軸施加一(yī)個(gè)階躍，d軸參考值從(cóng)0跳變為(wèi)50A，SimuNPS仿真結果，如圖所示：

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與主流仿真軟件(jiàn)對比，局部放(fàng)大和絕對誤差如下(xià)圖所示，兩者平均誤差為(wèi)0.066%，滿足仿真精度要求。

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（3）LCC-HVDC示例工(gōng)程模型

LCC-HVDC系統主要由三部分組成：整流站(zhàn)、直流輸電(diàn)線路(lù)和逆變站(zhàn)。交流電(diàn)力首先經過整流站(zhàn)轉換為(wèi)高(gāo)壓直流，然後通(tōng)過逆變站(zhàn)将直流電(diàn)力輸送到(dào)另一(yī)端交流。這種結構使用了多(duō)個(gè)晶閘管組成的換流閥，可以實現高(gāo)壓大容量電(diàn)力傳輸，兩端的換流站(zhàn)可以精準控制交流側的有功功率，實現雙向潮流調節。

其電(diàn)氣模型和控制模型分别如下(xià)所示：

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下(xià)圖為(wèi)直流接地故障發生(shēng)于0.5秒(miǎo)，故障持續為(wèi)0.01秒(miǎo)，交流故障發生(shēng)于0.5秒(miǎo)，故障持續為(wèi)0.05秒(miǎo)的仿真結果：

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（4）直驅風機(jī)示例工(gōng)程模型

永磁直驅風電(diàn)機(jī)組無齒輪箱，具有發電(diàn)效率高(gāo)、可靠性高(gāo)、運行及維護成本低(dī)、出色的電(diàn)網接入性能(néng)等特點，是目前主流風電(diàn)機(jī)組之一(yī)。此案例的Bus5在0.5s施加接地故障，0.7s時故障消失。

模型和仿真結果如下(xià)圖：

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可以看(kàn)到(dào)，在0.5秒(miǎo)時，由于發生(shēng)了接地故障，電(diàn)壓産生(shēng)了明顯的變化。在0.7秒(miǎo)時，故障結束，電(diàn)壓逐漸恢複正常。

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