電力系統(tǒng)仿真國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)室圍繞我國(guó)特高壓電網(wǎng)和大型交直流混合電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行安全需要，針對(duì)大型交直流混合電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行技術(shù)，建立電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬、數(shù)字模擬混合仿真、電力市場(chǎng)環(huán)境下的運(yùn)行和安全監(jiān)控等試驗(yàn)研究基礎(chǔ)設(shè)施，開(kāi)展電網(wǎng)規(guī)劃、跨區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)、交直流并聯(lián)電網(wǎng)、多直流接入受端電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、大電網(wǎng)仿真技術(shù)等重大關(guān)鍵技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)。

實(shí)驗(yàn)室擁有4套±500kV雙極長(zhǎng)距離直流輸電系統(tǒng)、2套±800kV雙極長(zhǎng)距離直流輸電系統(tǒng)、1套柔性直流輸電系統(tǒng)和交流輸電系統(tǒng)等物理仿真裝置以及全數(shù)字仿真裝置，配有16臺(tái)發(fā)電機(jī)組、特高壓交/直流輸電模擬系統(tǒng)、各種負(fù)荷模型和可控串補(bǔ)、可控高抗、電子式互感器等新型電力設(shè)備及元件及采用全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)集成自主研發(fā)的全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、廣域量測(cè)系統(tǒng)和電力市場(chǎng)仿真系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)室在2007年9月5日得到了《發(fā)改辦高技[2007]2138號(hào)》文組建的批復(fù)。

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《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材:電力系統(tǒng)仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)》為普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。全書(shū)共8章分為：電力系統(tǒng)仿真原理和電力系統(tǒng)數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)兩部分。第1-4章為電力系統(tǒng)仿真原理部分，主要內(nèi)容有：電力系統(tǒng)仿真基本概念、物理仿真技術(shù)、物理仿真實(shí)驗(yàn)、電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)和各元件數(shù)學(xué)模型；第5-8章為電力系統(tǒng)數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)，主要內(nèi)容有：電磁暫態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)、機(jī)電暫態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)、中長(zhǎng)期全過(guò)程仿真、機(jī)-網(wǎng)接口、電力系統(tǒng)數(shù)字仿真器RTDS、電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)等。《普通高等教育"十二五"規(guī)劃教材:電力系統(tǒng)仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)》可選作高等院校電氣工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)用書(shū)，也可供電力系統(tǒng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員參考。

電站仿真系統(tǒng)，是將仿真技術(shù)應(yīng)用于電站所構(gòu)建的仿真系統(tǒng)，主要用于人員培訓(xùn)。其稱(chēng)呼還有很多，比如電廠(chǎng)仿真系統(tǒng)，電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，電廠(chǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，電站模擬培訓(xùn)器，電廠(chǎng)模擬培訓(xùn)器，電站仿真機(jī)，電廠(chǎng)仿真機(jī)，等等。現(xiàn)代電站仿真技術(shù)的發(fā)展，給電力工業(yè)的安全生產(chǎn)提供了堅(jiān)強(qiáng)的物質(zhì)基礎(chǔ)；電站機(jī)電一體化的普遍應(yīng)用，自動(dòng)化水平不斷提高，又不斷地給電站仿真技術(shù)提出了新的課題。電站仿真技術(shù)的合理應(yīng)用與電力安全生產(chǎn)已經(jīng)密不可分。

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，西方幾個(gè)主要發(fā)達(dá)國(guó)家，由于核電站安全運(yùn)行的需求，開(kāi)始研制核反應(yīng)堆和核電站的操作模擬培訓(xùn)器。到20世紀(jì)70年代，已建起了相當(dāng)數(shù)量的核電站培訓(xùn)仿真中心，對(duì)提高運(yùn)行人員的操作水平，起到了非常重要的作用。我國(guó)最初沒(méi)有自己的仿真技術(shù)，到20世紀(jì)80年代初，清華大學(xué)熱能工程系開(kāi)始研制自己的電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，并于1982年完成了我國(guó)第一臺(tái)電站仿真機(jī)的研制。

隨著單元發(fā)電機(jī)組容量越來(lái)越大，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)它的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、安全生產(chǎn)提出了更高的要求，仿真系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的最佳途徑。通過(guò)仿真系統(tǒng)可以?xún)?yōu)化運(yùn)行過(guò)程，可以培訓(xùn)操作人員。電站仿真系統(tǒng)己成為電站建設(shè)與運(yùn)行中必須配套的裝備。早期培訓(xùn)用仿真機(jī)大都包含對(duì)DCS系統(tǒng)的仿真，但往往比較簡(jiǎn)單，基本都是“黑盒子”模型，與實(shí)際系統(tǒng)有著很大的差別。其主要作用是對(duì)機(jī)組運(yùn)行人員的培訓(xùn)?，F(xiàn)代的仿真系統(tǒng)，不但可用于對(duì)運(yùn)行人員培訓(xùn)，而且可對(duì)熱控人員進(jìn)行DCS組態(tài)與培訓(xùn)。

另外，針對(duì)新型發(fā)電技術(shù)，也有相應(yīng)的仿真機(jī)問(wèn)世，例如循環(huán)流化床電站仿真機(jī)，超臨界機(jī)組電站仿真機(jī)，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))電站仿真機(jī)、垃圾焚燒電站仿真機(jī)，等等。

現(xiàn)代的電站仿真技術(shù)，比早期的電站仿真有了非常大的發(fā)展，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。但隨著技術(shù)的進(jìn)步和實(shí)踐，性能不斷趨于完善，涉及的領(lǐng)域和服務(wù)功能將更為廣泛。

(1)電站仿真最小仿真步長(zhǎng)達(dá)到10個(gè)毫秒，是否實(shí)現(xiàn)精度更高的仿真周期，將是一個(gè)研究的方向。

(2)由于仿真功能的強(qiáng)大，仿真機(jī)已經(jīng)納入電力培訓(xùn)領(lǐng)域上崗前的必備內(nèi)容。隨著技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐，電站仿真系統(tǒng)在電力生產(chǎn)的安全管理、事故分析、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、調(diào)節(jié)優(yōu)化等方面的模擬實(shí)驗(yàn)上，將得到更為廣泛的應(yīng)用。

(3)建模理論和方法，仍然是推動(dòng)仿真技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的重點(diǎn)研究方向。它是系統(tǒng)仿真可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制仿真。 2100433B