南方电网：新型电力系统数字仿真平台DSP研发与应用-北极星输配电网

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历经14年攻关，累积100万行代码，仿真1000万个故障，排除20项电网重大运行风险，提升仿真效率360倍以上，支撑供电负荷超2亿千瓦的大电网安全稳定运行……日前，在南方电网公司四届二次职代会暨2024年工作会议上，一支充满活力的“80后”科研团队走上了领奖台。

为了解决困扰南方电网20年的大电网准确仿真难题，团队从零基础起步，不断追踪最新电网技术发展，掌握电网仿真分析核心技术，形成具有完全自主知识产权的新型电力系统数字仿真平台DSP，填补了自主化电力工业软件的空白，使南方电网跻身少数具有自主仿真软件的一流电网公司行列。为此，他们也被南方电网公司党组记为“集体一等功”。

自主化——实现“仿真自由”

什么是数字仿真平台？

“电网就好比城市道路，每条路的通车量是有限的。随着大规模新能源接入电网，路上的车越来越多，我们就需要更加聪明的‘大脑’去指挥交通，预防、处理事故，实时调整每条道路的车流量。”DSP研发与应用团队成员赵利刚解释道，“但电网安全关系到千家万户，我们不可能在实际电网上做实验，只能通过数字仿真的手段来模拟，这就是DSP软件所做的工作之一。”

在南方电网公司成立之初，规划调度部门主要依赖外部数字仿真软件。然而，南方电网运行着世界上最复杂的交直流混联大电网，在电网规划及运行中不断面临前所未有的理论和工程难题，外部软件很难及时响应技术发展并准确模拟实际电网的运行特性，严重制约了电网稳定运行水平和科技创新速度。

为摆脱仿真技术受制于人的困境，南方电网在2010年组建科研院和总调的联合攻关团队，开启了电力工业软件的攻关征途。历时14年，团队攻克了交直流大电网潮流收敛、直流输电系统精确建模等难题，成功开发出具有完全自主知识产权的新型电力系统数字仿真平台DSP。

如今，DSP软件已经广泛应用在电网规划运行的方方面面，成为南方电网安全稳定运行的“定心丸”。在电网重大运行方式安排中，累计仿真故障超过1000万个，揭示电网重大运行风险超20项；在电网稳定控制中，支撑28套安全稳定控制系统构建，涉及500kV站点超100个，从未发生误动或拒动，长期保障系统稳定运行；在目标网架重大工程中，开展大量短路电流、暂态稳定等电网风险分析，支撑“合理分区、柔性互联”的目标网架规划与建设方案。

不仅如此，DSP软件更是支撑新型电力系统建设的“仿真利器”，有力支撑电网规划运行的创新性和前瞻性研究需求，为南方电网技术创新厚植坚实底座。在创新性直流工程中，先后解决了昆柳龙直流、禄高肇直流、藏东南直流等重大创新性直流工程的模型构建、控制优化、系统研究等关键问题，取得一系列国际领先的创新成果；在异步电网协调控制中，支撑了世界首创的柔性直流同频控制功能研发和验证，保障异步互联电网频率稳定。

同时，DSP软件也开始走出国门，逐步成为彰显南方电网国际品牌的技术名片。先后支撑菲律宾MVIP直流、智利KILO直流工程、中老联网等海外电力工程的仿真分析，海外用户数量与日俱增。DSP软件作为一张技术名片，生动具体地向国际同行展现南方电网先进技术，为公司开拓国际业务创造良好条件。

提效率——创造“南网速度”

“没有别的评价，只有一个词——真快。”面对云上运行的仿真软件，DSP研发与应用团队成员姚海成评价道。

DSP软件已经成为南方电网规划运行人员的必备工具。然而，由于南方电网网架规模庞大且结构复杂，在处理成百上千个计算任务时，笔记本电脑往往不堪重负，出现卡顿、死机现象，因此，它被调度人员称为“吃算力的巨兽”。

南方电网覆盖五省区，以机电暂态仿真任务为例，对一个运行场景开展单一类型故障的仿真分析，全网层面就有300-400个子任务，传统的单机运行环境下，各项子任务依次计算，需要等待2-3小时才能“跑”出结果，难以满足新型电力系统规划运行面临的海量仿真需求。

为此，新型电力系统数字仿真平台DSP研发与应用团队开发了计算分析云平台，将DSP软件部署到南方电网调度云平台后，分布式并行计算技术把以往2-3小时的计算时间缩短至30-40秒，提速360倍，有效解决了在传统硬件上电力仿真软件“跑不动”的问题，为电网安全运行铸造智慧引擎。

“DSP软件极大地提高了调度部门的工作效率，DSP‘上云’后，不仅节省了很多时间，也让我们能够对预期的各种运行场景进行充分的遍历扫描，避免错误疏漏，为电网安全稳定运行提供了重要保障。”DSP研发与应用团队负责人、南方电网公司特级技术专家苏寅生说，“我们现在有更多时间对异常故障进行更精细的判别分析，制定好保障电网安全的控制措施。”

目前，云上仿真计算已大规模运用于南方电网年度运行方式计算。传统由一个团队一周完成的仿真任务，现在一个员工一天内就能完成，创造了货真价实的“南网速度”。

熬得住——甘做“幕后工作者”

“一个工具从最初开发到应用于生产运行需要很长的时间。很多人都觉得科研工作神秘而有趣，但实际上忍耐寂寞才是我们工作的真实写照。”DSP研发与应用团队成员王长香说。

就像汽车制造出厂之前必须要反复进行产品质量检测，团队每开发一套模型、设计一套算法，都要投入大量时间开展软件测试与准确性校验工作。测试工作枯燥乏味，需要反复调整设备参数、运行工况，搭建上百个测试算例，确保每一个算例中，计算结果与预期一致，若不一致，就须检查并调整模型与算法，从头来过。

“无数次调整模型与算法，测试结果总是不甚理想，有时可能会为了解决一个微小的问题花上几个月的时间——这种情况对于我们团队来说简直就是‘家常便饭’，有时候真的忍不住会自我怀疑，甚至想要放弃。”DSP研发与应用团队成员涂思嘉回忆道。

当DSP的功能模块成功通过“产品质量检测”并顺利应用于指导南方电网规划运行、直流工程建设的那一刻，整个团队瞬间沸腾。“用14年做好一件事，值了！”DSP研发与应用团队成员周挺辉笑着说。

然而，14年并不是终点。随着电网技术不断更新迭代，DSP研发与应用团队也需要持续开发相应的新模型以适应新场景、新需求。未来，团队将聚焦推动以“两化协同”促“两型建设”，依托“数据+算力+算法”，统筹解决海量主体泛在、多维时空平衡、实时双向互动、多能协同互补等难题，持续打造支撑新型电力系统建设的“仿真利器”。

原标题：打造南方电网“仿真利器”——记新型电力系统数字仿真平台DSP研发与应用团队

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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