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能源重工

AnyMath 在电力行业的应用实践

从幅值、相位、频率参数可控的交流与直流电压源,到机械、电气、热工耦合的多域模型,AnyMath 把电力电子与电力系统的建模、仿真和脚本化批量计算放进同一个环境。

客户名称国内某电力科研机构
所属行业能源重工
发布日期2026-10-19

项目背景与目标

电力行业的仿真对象往往横跨多个物理域:发电机组的电磁过程与机械惯量、变流器的开关动作、机组的热工循环。本项目面向电力行业各类研发任务,验证 AnyMath 以统一建模方式描述多物理域对象的能力——让电力电子与电力系统的模型可以和机械、热工组件直接联立求解。

项目覆盖从保护装置的功能校验到整网运行策略优化的完整任务谱系,包括继电保护功能校验、控制系统开发、暂态过程研究、电力系统数字建模、二次设备硬件在环测试、电力电子仿真、预测性维护系统设计、通信协议数据传输仿真与运行控制策略研发共九类任务,均要求在 AnyMath 中完成从建模、仿真到验证的闭环。

实施路径

1. 多域统一建模。利用 8 类基础元件库、43 个元件模型——从电源、电机、变压器到线路、负荷、电力电子器件与故障切换——直接搭建一次回路;平台可为完整模型自动组建方程,支持搭建不同精细度的电力系统模型,不同物理领域的模块可相互联用。

2. 九类任务闭环实践。依托电力系统仿真模型,逐项完成继电保护及自动装置算法的功能验证、控制系统仿真建模与优化设计、故障工况下电磁暂态与机电暂态过程研究、二次设备强实时半实物仿真验证、变流设备控制系统研发、预测性维护系统原型搭建,以及调用现成数字通信协议模块或借助位运算函数库自主开发协议模块。

3. 脚本自动化。借助强大的脚本自动化功能批量执行仿真与结果处理,提升研究效率。

项目成果

验证了 AnyMath 多域仿真能力:电力电子与电力系统模型可与机械、热工组件直接联立求解,可借助机械库模块模拟风力发电机组的惯量特性,也可通过自定义函数开发专属组件。

形成覆盖九类电力行业任务的完整闭环能力,从保护装置功能校验到整网运行策略优化均可在一个平台内完成建模、仿真与验证。

8 类基础元件库、43 个元件模型开箱即用,大幅缩短电力系统模型的搭建周期,为运行控制策略研发与预测性维护系统设计提供了可直接复用的模型基础。

电力行业的仿真对象往往横跨多个物理域:发电机组的电磁过程与机械惯量、变流器的开关动作、机组的热工循环。AnyMath 用统一的建模方式描述这些对象,让电力电子与电力系统的模型可以和机械、热工组件直接联立求解。

电力电子和电力系统仿真

AnyMath 电力电子与电力系统仿真场景

应用

从保护装置的功能校验到整网的运行策略优化,下面九类任务都可以在 AnyMath 里完成从建模、仿真到验证的闭环。

继电保护功能校验
继电保护功能校验

依托电力系统仿真模型,搭建搭载数字滤波器的继电保护及自动装置算法,并完成功能验证

控制系统开发
控制系统开发

对单台电力设备或整套电力系统的控制系统开展仿真建模与优化设计

暂态过程研究
暂态过程研究

借助分析工具,研究故障工况下产生的电磁暂态与机电暂态过程

电力系统数字建模
电力系统数字建模

搭建电力系统数字模型,用于后续对其控制系统与保护装置开展校验

二次设备硬件在环测试
二次设备硬件在环测试

依托电力系统数字模型,在强实时环境下,对继电保护及自动终端等成品二次设备开展半实物仿真验证

电力电子仿真
电力电子仿真

基于半导体器件,研发电力变流设备的控制系统

预测性维护系统设计
预测性维护系统设计

模拟设备磨损与老化状态,接入现场实测数据,搭建预测性维护系统原型

通信协议数据传输仿真
通信协议数据传输仿真

调用现成数字通信协议模块,或借助位运算函数库自主开发协议模块

运行控制策略研发
运行控制策略研发

模拟电网区域运行态势,制定兼顾技术指标与经济效益的高效运行管控方案

电力行业相关库

AnyMath 提供 8 类基础元件库、43 个元件模型:从电源、电机、变压器,到线路、负荷、电力电子器件与故障切换,都能直接拖进模型连成一次回路,点击分类查看每一类下的具体元件。

提供幅值、相位、频率参数可控的直流和交流电压源

蓄电池蓄电池
三相电压源三相电压源
电压源电压源
三相电流源三相电流源
电流源电流源
可编程电压源可编程电压源

提供凸极机和隐极机,用于模拟发电厂中水轮发电机和汽轮发电机的运行

相坐标下的同步发电机相坐标下的同步发电机
带非对称引出端的同步发电机带非对称引出端的同步发电机
隐极转子同步发电机隐极转子同步发电机
同步发电机模型 2.1同步发电机模型 2.1
简化同步电机简化同步电机

提供不同转子类型的异步电动机模块和永磁电动机模块,用于模拟泵、风机、压缩机等设备的运行

笼型转子异步电动机笼型转子异步电动机
绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机
永磁同步电动机永磁同步电动机
六相异步电动机六相异步电动机
步进电动机步进电动机

提供丰富的电力变压器和自耦变压器模块,以及用于模拟测量用电流互感器和电压互感器的模块

电流互感器(ТТ)电流互感器(ТТ)
电压互感器(ТН)电压互感器(ТН)
带绕组切换功能的变压器带绕组切换功能的变压器
自耦变压器自耦变压器
矩阵参数变压器矩阵参数变压器
非线性变压器非线性变压器

用于不同距离和电压等级下电能传输与分配建模及分析的输电线路模块

输电线路输电线路
三相输电线路三相输电线路
三相双回输电线路三相双回输电线路
三相 π 型等值电路三相 π 型等值电路
三相互感三相互感

利用参数可灵活配置的现成 RLC 负荷模型,模拟用电设备的运行特性

三相 RLC 负载三相 RLC 负载
三角形负载三角形负载
星形负载星形负载
三角形可变负载三角形可变负载
星形可变负载星形可变负载

利用半导体元件模块和电力变流器,模拟高电子化发电占比的电网

二极管二极管
晶闸管晶闸管
晶体管晶体管
绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管
三相 AC/DC 变换器三相 AC/DC 变换器
DC-DC 变换器DC-DC 变换器

利用开关电器和短路模块,模拟电网及紧急工况下的各类切换

单刀单掷开关单刀单掷开关
三相开关三相开关
理想开关理想开关
三相短路三相短路
短路短路

多域仿真

AnyMath 可自动为完整模型组建方程,模型可集成机械、电气、热工等各类组件。该平台支持搭建不同精细度的电力系统模型,不同物理领域的模块可相互联用,这一特性即为多域仿真。

可借助机械库模块模拟风力发电机组的惯量特性,也能通过 AnyMath 自定义函数开发专属组件。

带异步发电机的风力发电机系统多域仿真模型

强大的脚本自动化功能

AnyMath 脚本自动化界面

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