电力系统全数字实时仿真装置ADPSS：引领电力行业仿真技术新篇章 CNR221-206

这个项目要解决什么背景问题？

仿真作为认知电力系统特性的重要手段，其准确性直接影响规划、运行与故障分析结论。

传统仿真工具在应对含电力电子元件的局部电网时，难以兼顾机电暂态与电磁暂态的实时计算需求，外部物理装置接入也受到接口能力限制。中国电科院自主研发了电力系统全数字实时仿真装置ADPSS，拥有完全自主知识产权，旨在为复杂电力系统提供更完整的仿真验证手段。

现场存在哪些具体问题？

• 仿真精度与实时性难以兼顾。传统装置在电磁暂态小步长仿真中计算效率不足，无法满足实时性要求。
• 混合仿真能力欠缺。机电暂态与电磁暂态过程需分别仿真，缺乏统一的混合实时仿真机制。
• 外部物理装置接入受限。数模与模数转换接口不完善，实际物理装置对系统的影响难以在仿真中准确体现。
• 多时间尺度仿真支持不足。含电力电子元件的局部电网需要多时间尺度并行计算，原有工具难以胜任。
• 市场渗透率有待提升。装置使用壁垒较高，一般应用于人才层次较高的电力单位，推广范围有限。

本项目的创新目标是什么？

研制一套基于高性能服务器的全数字实时仿真装置，通过求解高维高阶代数-微分方程组，精确模拟电力系统在未来一段时间内的状态响应，并支持机电暂态、电磁暂态及混合实时仿真，同时实现外部物理装置的接口转换，为电力系统安全稳定运行提供仿真验证平台。

技术方案如何实现？

现场如何判定与分步落实？

首先，围绕「电力系统全数字实时仿真装置ADPSS：引领电力行业仿真技术新篇章」对应的现场需求，按正文已述条件落实：传统仿真工具在应对含电力电子元件的局部电网时，难以兼顾机电暂态与电磁暂态的实时计算需求，外部物理装置接入也受到接口能力限制。

然后，按技术方案继续推进：中国电科院自主研发了电力系统全数字实时仿真装置ADPSS，拥有完全自主知识产权，旨在为复杂电力系统提供更完整的仿真验证手段。

若现场仍出现正文所述异常或瓶颈，则应对照方案复核并处理：传统装置在电磁暂态小步长仿真中计算效率不足，无法满足实时性要求。

ADPSS以高性能服务器为计算基础，将电力系统元件模型转化为高维高阶代数-微分方程组，通过数值求解获得系统状态响应。装置在仿真过程中考虑外部实际物理装置的影响，通过物理装置接口完成数模和模数转换，使仿真环境与真实装置形成闭环。

操作流程上，用户先建立目标电网的仿真模型，设置机电暂态或电磁暂态仿真模式；随后配置物理装置接口参数，接入外部实际装置；启动实时仿真后，装置按设定步长求解方程组，输出系统状态响应。针对含电力电子元件的局部电网，可启用小步长电磁暂态实时仿真或电磁暂态多时间尺度并行混合仿真。

创新亮点有哪些？

• 完全自主知识产权：由中国电科院自主研发，拥有完全自主知识产权，不依赖国外仿真内核。
• 机电-电磁混合实时仿真：在同一装置内实现机电暂态与电磁暂态混合实时仿真，兼顾大电网与局部快速过程。
• 物理装置接口：通过数模和模数转换，将外部实际物理装置接入仿真回路，提高仿真准确性和实用性。
• 多时间尺度并行：支持含电力电子元件的局部电网小步长电磁暂态实时仿真及电磁暂态多时间尺度并行混合仿真。
• 高维高阶方程求解：基于高性能服务器求解高维高阶代数-微分方程组，可精确模拟系统未来一段时间内的状态响应。

落地应用效果如何？

ADPSS自2006年投放中国电力行业市场以来，年平均销售额约为3000万元。随着电网特性复杂化，仿真需求更为强烈，装置销售之外还催生了仿真装置衍生合作项目和仿真技术服务等收入来源。由于使用壁垒较高，装置一般应用于人才层次较高的电力单位，市场渗透率仍有提升空间。预计成果转化后，年均经济效益将达到4500万元左右。

产出物：电力系统全数字实时仿真装置ADPSS，以及基于该装置的仿真技术服务与衍生合作项目。

适用场景：电力系统规划、运行与控制分析，含电力电子元件的局部电网仿真，外部物理装置接入的闭环仿真验证。

常见问题

Q：ADPSS支持哪些仿真类型？

A：支持机电暂态实时仿真、电磁暂态实时仿真、机电-电磁混合实时仿真，以及含电力电子元件的局部电网小步长电磁暂态实时仿真和电磁暂态多时间尺度并行混合仿真。

Q：ADPSS如何保证仿真准确性？

A：装置基于高性能服务器求解高维高阶代数-微分方程组，并通过物理装置接口实现数模和模数转换，将外部实际物理装置的影响纳入仿真过程。

Q：ADPSS的市场应用情况如何？

A：自2006年投放市场以来，年平均销售额约为3000万元，主要应用于人才层次较高的电力单位，并已产生衍生合作和技术服务收入。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

本文由中广研创新整理。