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浅析电力系统仿真分析技术的发展趋势邓皓

发表时间：2020/4/30 来源：《基层建设》2020年第1期作者：邓皓

[导读] 摘要：伴随着计算机技术、信息化技术以及智能化技术的发展，现代社会已经步入智能信息服务时代，智能化技术愈来愈受到人们的重视。

        西安图迹信息科技有限公司北京分公司北京市朝阳区 10020
        摘要：伴随着计算机技术、信息化技术以及智能化技术的发展，现代社会已经步入智能信息服务时代，智能化技术愈来愈受到人们的重视。电能作为人们生产和生活中最为重要的能源之一，必须要与时俱进，积极的运用互联网技术。本文对电力系统仿真分析技术的应用及其发展趋势展开了分析，仅供参考。
        关键词：电力系统；仿真分析；技术发展；人工智能
        电能是现代人类社会发展的重要能源，随着社会的发展，人们对电能的需求量不断增加，在这种形势下，如何实现电能更高质量的输送和应用成为了一个研究热点。电力仿真分析技术的应用能够进一步提升电网规划的科学性与电网运行的安全性，本文对该技术的发展趋势进行了探讨。
        1 电力系统的发展现状分析
        目前，电力系统主要由三个部分构成，即发电系统、供电系统以及用电系统。发电企业的发电系统通过火力发电、水力发电以及风力发电等方式将化石能源转变为电能，然后经由供电系统将电能输送到电力用户，最终实现电能的利用。虽然当前电力系统的模式已经非常清晰明了，但是伴随着现代社会的发展以及电能需求量的不断增长，电力系统的负荷越来越大，对电力系统各项性能指标的要求也越来越高。在这种情况下，电力系统仿真分析技术就显得尤为关键。
        2 电力系统仿真分析技术发展的意义
        现代电力系统中，仿真分析技术应用领域非常广，涉及的范围也非常广，电力仿真分析技术不但在电网规划设计阶段有着重要的应用，同时在电力系统的建设、运行阶段也有着非常关键的作用，因此，从某种程度上来讲，电力系统仿真分析直接影响到现代电网的安全、稳定运行。
        所谓电力系统仿真指的是通过构建合适数学模型的方式来对电力系统的实际运转状态进行真实的模拟，现代电力仿真分析技术具有精准度高、反应快速、灵活性强等优势，这使得该技术在电力系统中的应用如鱼得水。比如，在超大规模的电网建设中，该技术的应用能够实现相关数据的实时自动调整，能够对相关数据进行快速处理分析，对于现代智能化电力系统的构建具有重要意义。
        3 电力系统仿真分析技术类型
        现代电力仿真分析技术可以划分成下面四种：建模技术、数字仿真分析技术、在线仿真分析技术以及实时仿真技术。
        （1）建模技术。所谓建模技术指的是运用数学、几何语言来构建实际现象的模型，并运用该模型来对电力系统进行仿真分析，该技术应用的重点是进行模型的构建。
        （2）数字仿真分析技术。数字仿真分析技术是仿真分析中的一种基础性方式，涉及到动态、静态以及暂态风险三种类型。
        （3）在线仿真分析技术。所谓在线仿真分析技术指的是通过构建在线仿真平台来实现对电力系统的仿真分析。近些年我国社会的发展以及电能需求量的增长加大了电力系统的负担，并且引发了很多停电事故。国外一些发达国家在很久之前就对在线仿真分析技术进行了研究和应用。近些年，伴随着我国电网规模的不断扩张，我国电力系统建设中也开始运用在线仿真分析技术，这对于构建我国现代电网的防御体系具有重要意义。
        （4）实时仿真分析技术。实时仿真分析技术在其发展中主要有三个重要的时期，第一个时期，物理实时仿真分析技术发展阶段。在这一时期主要开展电力设备相关的仿真实验，比如电力设备、继电保护装置等。第二个时期，数模混合仿真分析。在这一时期，由于传统的数字仿真技术已经无法满足电力行业发展的实际需求，因此学界开始探索数模混合仿真，但是需要注意的是，在这一时期仍旧以数字技术为主。第三个时期。全数字实时仿真分析。目前，全数字实时仿真技术已经在电力系统中进行应用，并且取得了一定的效果。

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        3电力系统仿真分析技术的发展趋势分析
        3.1 先进计算技术推动电力系统仿真分析技术的发展
        3.1.1 计算机及网络
        当前，计算机技术已经发展的非常成熟，一些大型计算机的性能也不断在突破，尤其是平行处理技术的突破使得计算机的计算能力持续提升，与此同时，其智能化程度也在不断增强，从某种程度上来说，现代计算机技术已经具备了一定的感知、思考以及判定的能力。将计算机技术应用于电力系统仿真分析中，能够进一步提升系统对于数据的分析与处理能力。
        3.1.2 相关计算数学
        电力系统仿真分析技术的应用过程中，数值计算是其非常关键的一个环节，在此过程中，涉及到方程组求解、积分、非线性规划等，这些计算方式可以运用到潮流计算、干扰计算等方面，以便于更好的解决其中出现的一些问题。
        3.1.3 计算模式
        在电力系统仿真计算中主要有两种模式，即流式计算与分布式计算。现在，分布式计算方式正在变得越来越流行，业界对于这一方面的研究主要涉及到两个方面，即分布式操作系统与分布式计算环境。这就为云计算的应用提供了可能。云计算是近些年发展的一种新型的计算技术，该技术能够对大规模的数据流进行处理，且处理速度快，效率高，安全性好。在现代电力系统仿真分析技术的应用中，对于其计算性能和数据处理性能的要求不断提升，鉴于上述云计算的突出优势，数据处理和运算上云成为了一种重要的发展趋势。另外，并行计算是突破单一处理器数据处理极限的重要途径，在当前的电力系统实时仿真分析工作中，分网并行计算技术是最为常见的一种；而在在线仿真分析工作中，任务并行计算技术是最为常见的。
        3.2 先进计算网络技术的发展促进电力系统仿真技术的发展
        3.2.1 新型计算机与计算数学推动电力系统仿真技术的发展
        通信技术、网络技术的发展，对计算机技术以及计算机网络技术的发展有着极大的促进，推动着计算机网络技术逐渐向着超高速、高性能以及智能化方向发展。对于将来的计算机网络来讲，随处都能够实现联网是其重要的标志，当然，这对于带宽、基站建设等方面要求会越来越高。正在研发中的新一代互联网，其网路传输速度能够达到标准服务的10000倍。在这种情况下，电力系统仿真分析与人工智能的联系将会越来越紧密，因此，如何提升电力系统仿真的自动化以及精准度是将来该技术研究的一个重要方向。
        3.2.2 计算模式推动电力系统仿真分析技术的发展
        我国电网规模的不断扩张，对于仿真分析技术的计算性能要求随之提升，所以，如何突破传统的计算模式也是其未来研究的一个重要领域。分布式计算应用于仿真分析领域，能够强化电力系统仿真分析技术的计算能力，可以更好、更快的处理电力系统相关数据。与此同时，以阿里巴巴、腾讯和华为为主的云计算产业的发展，使得我国云计算进入了高速发展期。云计算技术的应用将会越来越成熟。云计算具有开放、互通、融合以及安全的特征，对于大规模的协同计算有着传统计算无法比拟的优势。因此，云计算技术应用于电力系统仿真分析领域值得期待。
        4 结束语
        综上所述，在现代电网构建过程中，仿真分析技术的运用能够进一步提升电网规划的科学性，保障电网安全、稳定运行。面对当前社会对电能需求量的进一步增长，电力系统仿真技术也需要不断发展，以便于适应大负荷电网的一些特征，从某种程度上来讲，电力系统仿真分析技术正在变得越来越重要；而未来，以新型计算机与计算数学、新型计算模式来推动电力仿真分析技术的发展是不可逆的趋势，提升电力系统仿真的自动化以及精准度和云计算技术的应用，将值得我们期待。
        参考文献：
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        [2]赵殿瑞, 裴振英, 刘伟乾. 电力系统火电机组仿真现状及展望[J]. 沈阳工程学院学报（自然科学版）, 2019(2).
        [3]赵杨辉. 电力系统中电力电子装置的应用[J]. 通信电源技术, 2019(6):166-167.