1.前言
电力系统是结构复杂、地域广大的超大型人造系统，其运行特性研究对系统安全稳定运行极为重要。我国逐步形成超大规模互联电网，高压直流输电(HVDC)、灵活交流输电(FACTS)等大功率电力电子设备应用越来越广泛，传统的动态模拟、数模混合、国外实时数字仿真装置(RTDS)等实时段，以及各种离线仿真软件，都难以在仿真实际电网的同时，精确模拟HVDC和FACTS等设备的暂态特性，因而难以研究这些设备对大电网运行特性的影响。
电力系统全数字实时仿真技术是由中国电力科学研究院有限公司（简称中国电科院）自主研发的大电网数字仿真技术，其核心包括机电暂态/电磁暂态并行计算、机电-电磁暂态混合仿真、实时数字仿真、数模混合仿真等技术要点。该技术利用多节点/多处理器结构和高速本地通讯网络，采用网络并行计算技术对计算任务进行分解，并对进程进行实时和同步控制，实现了大规模复杂交直流电力系统机电暂态和电磁暂态的实时和超实时仿真以及外接物理装置试验。该技术研发始于1998年，得到国家973项目、国家高技术产业发展项目和公司重大科研项目支持，前期科研投入累计上千万，是我国历时8年开发、拥有自主知识产权的科研成果。
基于电力系统全数字实时仿真技术，中国电科院成功研制了电力系统全数字实时仿真装置（Advanced Digital Power System Simulator，ADPSS），ADPSS仿真装置克服了国外产品采用专有硬件、不易升级扩充的缺点，是世界上首套仿真规模达数万母线、可同时进行大电网机电暂态过程和局部电网快速电磁暂态过程联合仿真的电力系统实时仿真装置，可用于电网运行和规划仿真分析、新型装备接入电网研究、电力系统事故分析、实际电网背景下控制保护设备测试等。
电力系统全数字实时仿真技术的研发及推广应用，打破了国外产品在电力系统实时仿真领域的垄断地位，推动了我国电力系统实时仿真技术进步，对增强我国交直流混合电力系统的分析能力和大型HVDC系统和FACTS系统的设计水平，提高电力系统运行可靠性、经济性及防御灾变的能力具有重要意义。
2、主要功能
1)潮流计算
电力系统仿真是在系统的某一稳态运行方式基础上进行的，为此必须先做潮流计算，建立电力系统仿真的初始运行方式。
2)机电暂态仿真
机电暂态仿真，主要用于分析电力系统的稳定性，即用来分析当电力系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或过渡到一个新的稳定运行状态的问题。通过机电暂态仿真可以判别系统的暂态功角稳定性、暂态电压稳定性和暂态频率稳定性。
3)电磁暂态仿真
电磁暂态仿真，主要用于分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便根据所得到的暂态过电压和过电流对相关电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。
4)机电-电磁暂态混合仿真
机电-电磁暂态混合仿真，集中了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点。采用机电-电磁暂态混合仿真既可以反映特定系统中详细的电磁暂态变化过程，又可仿真较大规模的电力系统。采用机电-电磁暂态混合仿真对局部电网进行研究时，无需对相关网络进行等值化简工作，准确度高。
5)用户自定义模型
仿真系统具备用户自定义建模功能，可在电网的任意地点、任意多处接入用户自定义模型，对用户自定义的设备和装置的数学模型进行仿真，既可用于装置的结构设计和参数优化，又可代替实际装置接入系统进行仿真模拟。
6)MATLAB接口
仿真系统具备MATLAB接口模块，可在电网的任意地点、任意多处接入用户在Matlab/Simulink环境所建立的模型进行仿真，这样可利用Matlab及其仿真工具(Simulink)的资源，极大地扩展电力系统的仿真分析能力。
7)物理装置接口
仿真系统具备物理接口，可在电网任意地点、任意多处接入实际物理装置，以检验其在系统中的实际效果。物理接口支持自动校准功能，能够高精度、同步地转换仿真系统的AI、AO、DI、DO等信号，能够以最小2us的刷新间隔连续输出波形，实现故障录波回放、行波装置开环测试等功能。
8)IEC61850数字化变电站接口
仿真系统具备数字化变电站接口，可以与遵循IEC61850标准的数字化变电站二次设备进行闭环仿真。
3、系统特点
仿真系统采用通用的软硬件技术平台，因而具有开放性、可扩展性，便于软硬件随着技术的发展更新换代，并获得高性价比。
硬件：基于高性能服务器机群（PC-cluster）和可编程门阵列芯片（FPGA），造价低，扩展性好，用户如果扩展计算和接口单元，只需变更配置文件即可完成。
网络：采用管理网络和计算网络分离的双网结构，计算网络采用高速的Infiniband网络。管理网和数据网的分离提高了网络可用性，同时保障了数据的传输带宽。
软件：底层采用实时Linux操作系统，稳定可靠、兼容性好。核心仿真软件基于成熟的商用软件电力系统分析综合程序（PSASP），可信度高、数据兼容性好。
4、功能特点
- 实现了大规模电力系统机电暂态分网并行仿真算法，可实现30000节点的交直流混合电力系统的机电暂态实时仿真
- 实现了以机电暂态为基础的综合接口平台，可在大规模电力系统机电暂态分网并行计算基础上接入复杂故障、接入电磁暂态网络、接入Matlab模型、接入实际物理装置等。
- 实现了电磁暂态分网并行仿真算法，具备中小规模电网的电磁暂态实时仿真能力。
- 备了机电暂态和电磁暂态的混合实时仿真功能，混合仿真模式下机电暂态和电磁暂态都可分网并行计算。
- 与PSASP7.0数据兼容，并可自动转换PSASPR5.*, PSASPR6.*、BPA等格式的数据。
