关于电力系统仿真分析技术的发展趋势

关于电力系统仿真分析技术的发展趋势

郝晓锋

（国家新闻出版广电总局二0二二台）

摘要：电力能源是当今社会的动力之源，因此保证电网系统的安全稳定运行，对于整个社会经济的发展，都有着重要的意义。随着计算机技术的发展，智能电网的构想已经在开始实施，而电力系统仿真分析技术在计算机、网络技术和通信技术的发展变革中，也慢慢得到完善。本文就通过阐述电力系统仿真分析技术，论述该技术在计算机网络、数学计算和模型等方面的发展趋势。

关键词：电力系统；仿真分析；发展趋势

智能电网，是中国近年来提出的新的电网建设构想，其主要目的就在于能够以更加高效、科学、自动化的系统，完成现代电网的调度和输送工程。除此之外，就是对电网的实时监测，确保其运行安全。因为在近年来，无论是我国还是其他国家，发生过特大停电事故，比如2003年8月的美加大停电，造成美国8个州及加拿大东部安大略湖区近5000万人的生活陷入混乱，直接经济损失数百亿美元。2006年7月，我国河南电网发生故障，导致电网内多条500千伏线路和220千伏线路跳闸、多台发电机组退出运行，造成包括郑州、洛阳在内的河南5市停电，并影响到周边湖北、湖南、江西等各省电网。这些停电事故直接或间接的造成了巨大的经济损失和社会影响，为电网运行安全提出了更高的要求，在这种情况下，作为智能电网的运行基础——电力系统仿真分析技术开始大展身手了。

一、电力系统仿真分析技术概述

电力系统仿真技术是整个电力系统调度运行的基础，它的涵盖范围非常广泛，不仅包括稳态分析和动态分析，还包含了电网暂态分析。根据不同的划分原则，电力系统仿真分析技术也可以分为多个种类，比如实时仿真和非实时仿真，离线仿真和在线仿真等等。其中，在线仿真丝实现在线预警的决定性手段。另外电力系统仿真分析技术涵盖了多个技术领域，包括数学、电力、计算机和通信等。为了建设智能电网，先进的计算机技术和数学方法是推动仿真分析技术更加灵活准确的技术保障。

二、电力系统仿真分析技术发展现状

（一）计算机技术

现代计算机技术的持续发展，推动了电力系统仿真分析技术向前进步，比如采用平行处理技术来利用超高速计算机，实现计算机技术的不断提高。同时，利用互联网、卫星、光纤、微波等多种通信技术，来促进网络管理的智能化和自动化。

（二）数学计算

在电力系统仿真分析技术的数学计算中，既有传统的数学运算，也有新兴的数学计算方法。传统的数学运算，主要涉及到的是数值积分、方程求解、方程组求解等，主要用来计算电网中的暂态稳定计算、潮流计算、最优潮流计算和小干扰计算。新兴的数学计算方法主要是人工智能、概率类算法和模糊数学。在目前的电网仿真分析技术中，对于人工智能计算已经有部分应用。而概率类算法主要用于研究概率潮流和电网可能性分析。模糊数学主要处理模糊现象，比如图像识别、故障诊断、自动控制和聚类分析等。

除了计算方法的革新之外，数学计算模式的一些新改变，在仿真分析中应用比较广泛，比如云计算和并行计算。云计算是近年来持续推进的一种计算模式，它正在从概念变为实践。而并行计算是仿真分析技术中运用最广的计算模式，根据应用领域不同，可分为分网并行计算技术和任务并行计算。

（三）电子系统数字仿真分析方法

电子系统数字仿真分析方法主要分为稳态分析、动态和暂态分析两大类，其中稳态分析包括了网损分析、静态安全分析、潮流计算、最优潮流等；动态和暂态分析主要包括中长期动态仿真、电压稳定计算、电磁暂态仿真等。这些分析方法在输电网系统中应用比较成熟，但是在配电网系统真，相关的仿真计算方法还比较少。

三、电力系统仿真分析中先进技术的发展趋势

（一）高性能计算机和智能化网络

高性能计算机是发展仿真分析技术的硬件保证，而要提高计算机的性能，无非是通过非传统新技术来实现，比如仿生的生物计算机，这种计算机的原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并将其作为生物芯片，储存数据。又比如光子计算机，它是由光信号进行数字运算、信息储存和处理的新型计算机。再比如二进制的非线性量子计算机，它是利用原子所具有的量子特性来进行信息处理的计算机。这些新型的计算机无论是结构还是器件上，都是一次技术变革。而未来的智能化网络是随处可连接的新一代网络，最大的特点就是传输速度惊人。

（二）数学计算的发展

在数学计算方法上，未来的发展方向主要是在提高效率和精度上，比如人工智能方法将会更加适用于仿真分析。概率类算法与传统的数值计算方法结合程度更高，提高了计算结果的准确性。而模糊数学将会更加实用，并与人工智能进行结合，以完成更多难解的计算。

在计算模式上，并行计算和分布式计算将会实现融合发展，以能够有效地解决电力系统复杂的计算问题。并且随着中国智能电网的建设，分布式计算将会得到更加广泛的应用。除此之外，云计算将会逐渐发展成熟，它具有超大规模，并且支持用户在任意终端获取服务。另外它使用了数据多副本容错，提高了网络服务的可靠性。并且它的高扩展性能满足用户和应用规模增长的需要，不针对某一个特定的应用，具有通用性等特点，因此在未来能广泛应用在电力系统仿真分析上。

（三）电子系统数字仿真分析方法的发展

电子系统数字仿真分析方法将会建立更加灵活的数据平台和分析平台，并且根据研究目的的不同，系统数据可以自动组合调整，形成可用数据。另外，数字仿真分析还会运用到除电网系统以外的领域，比如市场运营、环境保护等等。在分析方法中，更多有效的数学计算方法也会被引入进来，比如前面提到的人工智能、概率类算法和模糊数学等，都会为电力系统计算分析提供一条可行的新途径，其中概率类算法和模糊数学对于仿真计算中的各种随机性和模糊性问题，能够跟好的处理。

4结束语

在经济高速发展的今天，要实现电网的安全、经济、可靠、高效和环境友好等目标，其主要建设途径就是电网的智能化。而电力系统仿真分析技术作为智能电网的运行基础，它关系到未来电网系统的发展。目前，依据计算机、网络、数学计算、数学模型等方面的发展趋势，对未来电力系统仿真分析技术的发展提供了更大的可能。

参考文献

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