一种电站全数字综合仿真平台.pdf

一种电站图形化建模综合仿真平台，实现了电站电网部分、流网系统、及控制系统的图形化建模。所建立的仿真模型既可以进行子系统、或装置等的独立仿真计算，又可以进行整个电站全系统模型的联合闭环计算；可以进行全数字实时仿真，也可进行仿真分析实验；平台包括仿真机模块，实时计算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实现实时数字仿真机功能。本发明在分析计算中直接调用仿真模型，方便地实现对电站暂态过程、中长期过程、流体网络、控制系统等仿真的需要。

1.  一种电站全数字综合仿真平台，包括电站主系统图形化建模、控制系统图形化建模，其特征在于，电站主系统图形化建模用于实现电气主系统、流体网络的图形化建模，分别形成电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型，在实时计算或分析计算中实现电站全系统闭环计算，控制系统图形化建模按电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置形成仿真模型，该仿真模型在电站主系统形成仿真模型前可由相关的主系统元件调用或启用，参与到电站全系统闭环计算中，电站全系统实时闭环计算中各级画面，如：各主系统、物理子系统或装置的图形画面均可打开进行监控；
包括实时计算和分析计算功能，分析计算通过调用各仿真模型实现，其初始工况可在图形化建模过程中设定，或导入实时计算中按各子系统或分系统等仿真模型保存的断面数据，电气主系统实时计算或分析计算实现电气主系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，辅机系统实时计算或分析计算实现辅机系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，能量转化系统实时计算或分析计算实现能量转化系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，控制系统实时计算或分析计算实现控制系统仿真模型的计算或调试，电站全系统实时计算或分析计算实现电站全系统仿真模型的联合闭环计算或调试；
包括仿真机模块，仿真机模块可控制电站系统仿真模型的实时计算功能，实时计算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实现实时数字仿真机功能。

2.  根据权利要求1所述一种电站全数字综合仿真平台，其特征在于，所述全系统闭环计算：包括电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型间的迭代计算及与相关控制系统仿真模型的联合闭环计算。

3.  根据权利要求1所述一种电站全数字综合仿真平台，其特征在于，所述电站主系统图形化建模，是为了形成电力系统的暂态稳定仿真模型及流网系统例如辅机系统、原动机侧能量转化系统的仿真模型，流网系统仿真模型被处理成与电网系统仿真模型一致的形式；图形元件连接后构成元件拓扑关系，元件库中除节点图形元件外均代表物理系统中的元件，母线或节点共同构成电网/流网节点，其他元件只能与母线或节点相连，节点或母线的类型需标明，如电网中的PQ节点、PV节点、SLACK节点，流网的与其类似，用于仿真 模型的初始化计算，元件参数设置均可在电网/流网图上对应的图形元件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括该图形元件与其他图或其他图上的某元件的关联的标注、元件模型类型的选择、故障设置等，实时计算数据可在各级图上对应的图形元件上进行监控。

4.  根据权利要求1所述一种电站全数字综合仿真平台，其特征在于，所述控制系统图形化建模，是为了实现发电机组、电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置的仿真模型，在控制系统实时计算或分析计算中实现控制系统仿真模型的计算或调试，所形成的仿真模型可供电站主系统建模中使用；元件库中的图形元件为各种通用函数模块，根据某系统的传递函数框图对图形元件进行连接后构成元件拓扑关系，元件参数设置均可在控制系统图上对应的图形元件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括该图形元件与其他图或其他图上的某元件的关联的标注、元件模型类型的选择、故障设置等，控制系统实时计算数据可在该图相应的图形元件上进行监控；控制系统图形化建模提供开放的元件模块，用户通过开放的元件模块可定义元件的参数并通过控制系统图形化建模获得所需系统的拓扑关系并通过用户自己编程实现元件的仿真模型，并在控制系统图形化建模环境下进行调试、分析或调用。

一种电站全数字综合仿真平台
技术领域
本发明一种电站全数字综合仿真平台,属于电力系统数字仿真领域。
背景技术
现有的实时数字仿真系统一般采用成熟的机电暂态仿真程序或电磁暂态仿真程序，实时数字仿真侧重于实现与物理系统的接口，从而实现用数字仿真系统对物理系统的测试和检验，且采用专用的硬件平台，价格昂贵，例如RTDS,ADPSS等，突出仿真结果的准确性及计算的实时性。以ADPSS为例，采用的是PSASP成熟的机电暂态仿真程序为核心计算程序；以RTDS为例，采用的是EMTD成熟的电磁暂态仿真程序为核心计算程序。现有的电力系统实时数字仿真平台能够外接监控装置实物进行闭环计算，从而实现用仿真电力系统对实物监控装置进行测试的目的，具有很重要的应用价值。对于完整的电站系统，包括了电网、辅机系统、原动机能量转换、控制等系统，若需要对这个完整系统进行研究和学习，需要实现电网、流网、控制等系统跨学科的建模和仿真，现有的实时数字仿真平台没有这样的功能。
现有的电力系统稳定分析程序是为了实现电力系统某种初始状态下经历扰动时的暂态过程研究的需要，例如PSASP，EMTP等，是通过仿真对电力系统某种具体工况进行分析研究的工具，突出仿真结果的精确性。但是电力系统中某些运行状态及其初始工况有时很难获得。实时计算程序较分析计算程序更易观察系统的动态行为，可以为物理系统动态特性的分析计算提供初始工况。
现有的仿真工具很大程度上达到了专业人员对电力系统进行研究的目的，例如PSASP，EMTP等，他们的共同特点是建模时采用严格的数学模型。但绝大多数初学者或初中级水平的专业人员，例如许多运行人员，电力专业的学生，他们缺乏一个采用严格数学模型建模的代表着真实的完整电力系统的模型进行研究、学习和实验，也缺乏对各类实际发电装置(如水力发电机组、自动装置等)进行研究、学习和实验的合适对象，实时仿真工具可能解决上述问题，但是1)：RTDS,ADPSS采用专用的硬件平台，价格昂贵；2)：这些仿真工具通常只能解决单一学科的仿真问题不具备其他系统如流网等系统的仿真功能等；3)： RTDS,ADPSS等专业软件侧重于对实际物理装置的实验，并不定位于广大用户进行教学、实验和学习的需要。目前的仿真工具通常只能解决单一学科的仿真问题，电站系统是一个包括流网、电网、保护和控制的大系统，人们很难找到合适的仿真工具建立这种完整完善的电站模型进行研究和学习。
现有的电站仿真培训系统包含了电网、辅机系统、能量转化系统、控制保护系统等，因此更像一个真实的虚拟电力系统，但是一般采用非严格的数学模型或逻辑模型或非闭环的严格计算等，很难具有研究的意义或帮助领悟理论的效果，通常只适合于设备操作的培训。现有的类似的包括电网、流网的仿真机平台主要以仿真机的开发为目的，电网部分的图形化建模一般采用的是潮流计算模型，电网计算、发电机组计算、保护控制系统计算很难关联为电站电气部分模型的严格闭环计算；流网的图形化建模一般采用的是单相流或均相流的数学模型。整个系统联合计算时子系统计算模型之间的关联计算并非严格的关联、闭环计算，某些子系统仿真模型甚至基于逻辑模型等而非物理系统的数学模型。传统的电力系统仿真机特点：仿真计算模型采用的是非严格数学模型或逻辑模型，因而仿真的数据缺乏研究意义或对生产的参考意义，适合进行中低级培训，仿真计算模型通常采用高速服务器进行计算，培训终端机只是数据接收者及学员的操作终端，即便是一机多模的形式，也很难改变多个学员在练习操作时使用同一个仿真培训系统的事实，培训效率低，而且服务器启动时间长，造成重新恢复初始工况时间长，影响培训效率。
发明内容
本发明一种电站全数字综合仿真平台，采用严格数学模型的基础上，用图形化建模方式形成完整、完善的电站仿真模型。可采用普通商用PC机作为运行平台，实现电站全系统全过程的全数字实时仿真；不仅满足用户对电站完整系统及各分系统、子系统的运行和控制进行研究、学习和实验的需要，也可满足用户对系统中各种类型的发电装置、自动装置等进行研究、学习和实验的需要。实时仿真数据可自动对应电站监控画面的设备变量，用户可通过与实际的监控系统一样的画面操作、监控整个虚拟电站的运行，达到培训、教学、考核的目的，实现电站实时数字仿真机的功能，由于采用严格的数学模型，也解决了传统仿真机一般只适合初中级培训的问题。
一种电站全数字综合仿真平台，包括电站主系统图形化建模、控制系统图形化建模，电站主系统图形化建模用于实现电气主系统、流体网络的图形化建模，分别形成电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型，在实时计算或分析计算中实现电站全系统闭环计算，控制系统图形化建模按电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自 动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置形成仿真模型，该仿真模型在电站主系统形成仿真模型前可由相关的主系统元件调用或启用，参与到电站全系统闭环计算中，电站全系统实时闭环计算中各级画面，如：各主系统、物理子系统或装置的图形画面均可打开进行监控；
包括实时计算和分析计算功能，分析计算通过调用各仿真模型实现，其初始工况可在图形化建模过程中设定，或导入实时计算中按各子系统或分系统等仿真模型保存的断面数据，电气主系统实时计算或分析计算实现电气主系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，辅机系统实时计算或分析计算实现辅机系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，能量转化系统实时计算或分析计算实现能量转化系统及其控制系统仿真模型的计算或调试，控制系统实时计算或分析计算实现控制系统仿真模型的计算或调试，电站全系统实时计算或分析计算实现电站全系统仿真模型的联合闭环计算或调试；
包括仿真机模块，仿真机模块可控制电站系统仿真模型的实时计算功能，实时计算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实现实时数字仿真机功能。
所述全系统闭环计算：包括电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型间的迭代计算及与相关控制系统仿真模型的联合闭环计算。
所述电站主系统图形化建模，是为了形成电力系统的暂态稳定仿真模型及流网系统例如辅机系统、原动机侧能量转化系统的仿真模型，流网系统仿真模型被处理成与电网系统仿真模型一致的形式；图形元件连接后构成元件拓扑关系，元件库中除节点图形元件外均代表物理系统中的元件，母线或节点共同构成电网/流网节点，其他元件只能与母线或节点相连，节点或母线的类型需标明，如电网中的PQ节点、PV节点、SLACK节点，流网的与其类似，用于仿真模型的初始化计算，元件参数设置均可在电网/流网图上对应的图形元件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括该图形元件与其他图或其他图上的某元件的关联的标注、元件模型类型的选择、故障设置等，实时计算数据可在各级图上对应的图形元件上进行监控。
所述控制系统图形化建模，是为了实现发电机组、电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置的仿真模型，在控制系统实时计算或分析计算中实现控制系统仿真模型的计算或调试，所形成的仿真模型可供电站主系统建模中使用；元件库中的图形元件为各种通用函数模块，根据某系统的传递函数框图对图形元件进行连接后构成元件拓扑关系，元件参数设置均可在控制 系统图上对应的图形元件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括该图形元件与其他图或其他图上的某元件的关联的标注、元件模型类型的选择、故障设置等，控制系统实时计算数据可在该图相应的图形元件上进行监控；控制系统图形化建模提供开放的元件模块，用户通过开放的元件模块可定义元件的参数并通过控制系统图形化建模获得所需系统的拓扑关系并通过用户自己编程实现元件的仿真模型，并在控制系统图形化建模环境下进行调试、分析或调用。
本发明一种电站全数字综合仿真平台，技术效果如下：
1)、电站全系统完整、完善模型的建模方法和图形化建模平台，可采用普通商用PC机作为运行平台，实现电站全系统全过程的全数字实时仿真，不仅满足用户对电站完整系统的运行和控制进行研究、学习和实验的需要，也可满足用户对系统中各种类型的发电装置、自动装置或子系统等进行研究、学习和实验的需要；
2)、包括了仿真分析功能和全数字实时仿真功能，实时计算中的断面数据按各子系统或分系统保存于仿真模型中，在分析计算中直接调用仿真模型，方便地实现对电站暂态过程、中长期过程、流体网络、控制系统等仿真的需要。
3)、实时计算数据可自动与仿真机虚拟电站监控画面或虚拟设备或物理子系统中的设备变量链接，实现实时数字仿真机功能，用户可通过与实际电站或设备一致的虚拟电站监控画面操作、监控整个虚拟电站的运行，达到培训、教学、考核的目的，实现电站或设备或物理子系统的实时数字仿真机的功能，实时数字仿真机由于采用严格的数学模型，因此解决了传统仿真机一般只适合操作培训的问题。
附图说明
图1为本发明的计算结构图。
图2为本发明的功能模块关系示意图。
图3为本发明的全系统闭环计算原理框图。
图4为本发明的流体网络支路m的仿真模型图。
图5为本发明的流体网络计算流程图。
图6为本发明的电气部分交替求解算法流程图。
具体实施方式
一种电站全数字综合仿真平台，包括主系统图形化建模、控制系统图形化建模。主系统图形化建模由电气主系统、流体网络图形化建模完成，分别形成电气主系统仿真模型、辅机系统仿真模型、能量转化系统仿真模型，在实时计算或分析计算中实现全系统联合闭 环计算，全系统闭环计算原理框图见图3。
电站电气主系统包括发电机组、厂用电系统、小型高压电网、等值电力系统构成的中小型电力系统，仿真模型由电网仿真模型和发电机组仿真模型构成，采用交替求解的模式完成电气主系统的计算。发电机组仿真模型由同步电机仿真模型、励磁系统仿真模型、原动机及其调速系统仿真模型构成。发电机组各物理子系统仿真模型可由控制系统图形化建模生成，并在电气主系统图形化建模中被调用。电气主系统仿真模型可在本平台电气主系统实时计算或分析计算中实现计算和调试。电站电气主系统仿真模型计算原理框图见图6。
电站辅机系统包括风、水、油三大系统，通过本平台流体网络的图形化建模可以得到电站辅机系统的仿真模型，辅机系统仿真模型的计算原理框图见图5，可在本平台辅机系统实时计算或分析计算实现计算和调试。辅机系统及其监控/保护系统仿真模型参与到全系统仿真计算。在全系统仿真计算中的原理框图见图3。
电站能量转化系统以火电厂的热力系统为例，通过本平台流体网络的图形化建模可以得到电站热力系统的仿真模型，热力系统仿真模型的计算原理框图见图5，可在本平台能量转化系统实时计算或分析计算实现计算和调试。热力系统及其监控/保护系统仿真模型参与到全系统仿真计算。在全系统仿真计算中的原理框图见图3。
电站控制系统图形化建模包括同步电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置等的仿真模型，可在本平台控制系统实时计算或分析计算实现计算和调试。这些仿真模型在电站主系统形成仿真模型前由相关的主系统元件调用或启用，参与到电站全系统闭环计算中，在全系统仿真计算中的原理框图见图3。
电站全系统仿真模型及各模块计算关系，见图1所示电站全数字综合仿真平台全系统计算结构图。
电站全系统仿真模型的形成及功能模块的关系，见图2所示电站全数字实时仿真系统功能模块关系示意图。电站全系统仿真模型包括电站电气主系统仿真模型，完成包括发电机组、厂用电系统、小型高压电网、等值电力系统构成的中小型电力系统的暂态稳定仿真计算；辅机系统仿真模型，完成电站风、水、油系统的仿真计算；能量转化系统仿真模型，完成电站原动机侧热力系统或水力系统的仿真计算等。电站全数字仿真平台的功能模块包括：工况断面导入、生成源文件、电网实时计算、主系统实时计算、辅机/能量转化系统实时计算、控制系统实时计算、分析计算、曲线图表模块、工况断面保存、仿真机模块、监控/保护画面模块等。如图2所示，实时计算及分析计算通过调用相关的仿真模型实现；主 系统实时计算实现主系统及其控制系统仿真模型的联合计算或调试；电气主系统实时计算实现电气主系统及其控制系统仿真模型的联合计算或调试；辅机/能量转化系统实时计算实现辅机/能量转化系统及其控制系统仿真模型的联合计算或调试。对各系统的分析计算通过调用相应的仿真模型实现，实时计算中的断面数据保存于各子系统或分系统仿真模型中，相应的断面数据可在分析计算中作为初始工况调用。
图形化建模的图形元件可用C语言来制作，或用现有的图形开发软件制作图形元件。图形元件的作用是代表系统中的不同的物理元件，图形元件能识别连接并在连接后构成确定的拓扑关系，通过图形元件可弹出参数界面并进行参数的保存或显示。图形元件库包括电力系统元件库、可压缩流体元件库、不可压缩流体元件库、控制系统元件库等。
电气主系统图形化建模，元件库中除节点图形元件外均代表物理系统中的元件，母线或节点共同构成电网节点，其他元件只能与母线或节点相连；元件参数设置均可在电网图上对应的图形元件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括和元件相关的监控装置的相关参数以及元件模型类型的选择、故障设置等，潮流计算数据均可在电网图上对应的图形元件上显示，实时计算数据均可在电网图上对应的图形元件上进行监控。节点或母线的类型需标明，如电网中的PQ节点、PV节点、SLACK节点，流网的与其类似，用于仿真模型的初始化计算。
电气主系统数学模型包括电网模型、发电机组模型，其中发电机组模型由发电机模型、励磁系统模型、原动机及调速系统模型构成，各元件数学模型形成的仿真模型可存入模块库，在电网图形化建模的初始化过程中可在模型库中调用不同类型的仿真模型，例如同步电机可选择适用于联网运行中的3阶、4阶、5阶等实用模型等，也可选择适用于启动过程中的同步电机模型等。
电站电气部分暂态稳定数字仿真计算模型算法流程图见图6。电站流体网络计算流程图见图5。
电站电气部分仿真计算模型由采用交替求解的电网仿真模型和发电机组仿真模型构成。电力系统暂态稳定仿真计算的核心是联立求解或交替求解网络方程组和发电机组方程组。
一、电网仿真模型：
节点电压方程：YU·=I·---(1)]]>
其中Y为导纳矩阵，为节点电压向量，为节点注入电流向量。
令发电机定子绕组电压方程为：
UdUq=Ed′Eq′-ra-Xq′Xd′raIdIq---(2)]]>
当X′_d≠X′_q时，令ra-Xq′Xd′ra=ra-Xd′Xd′ra+0Xd′-Xq′00,]]>
则发电机定子绕组dq轴上的电压方程可整理为：
UdUq=Ed′Eq′-ra-Xd′Xd′raIdIq+0Xd′-Xq′00IdIq---(3)]]>
令，E′_dx＝E′_d-(X′_d-X′_q)I_q   (4)
则(3)式化为：
UdUq=Edx′Eq′-ra-Xd′Xd′raIdIq---(5)]]>
显然，(5)式可以写成向量的形式，即：
这里，(5)式进行dq变换后可写成向量形式与节点电压方程联立求解，并表达成如下的形式：
YEE·=I·---(6)]]>
这里为d、q轴电抗相等的虚拟dq轴电抗后的虚拟电势，系数矩阵Y_E为定常矩阵，矩阵中各元素的值不会随着δ的变化而变化。(6)式也即成为电网仿真模型。
二、发电机组仿真模型：
这里以微分方程采用隐式梯形法求解为例，发电机采用4阶实用模型、励磁系统如(11)式所示、原动机及其调速系统如(14)式所示为例，来说明发电机组模型的计算。
为不失一般性，令(7)至(17)式表示第i台发电机组模型的计算。其他发电机组模型的计算类似。
发电机转子绕组数学模型：
Td0′pEq′=Ef-Eq′-(Xd-Xd′)idTq0′pEd′=-Ed′+(Xq-Xq′)iq---(7)]]>
采用隐式梯形积分法差分化：
Td0′+Dt00Tq0′+DtEq′(t+Δt)Ed′(t+Δt)=Td0′+Dt00Tq0′+DtEq′(t)Ed′(t)+2Dt(Xd′-Xq)002Dt(Xq-Xq′)Id(t)Iq(t)+2Dt0Ef(t)---(8)]]>
上式化为：
Ed′(t+Δt)Eq′(t+Δt)=2Tq0′+Dt002Td0′+Dt-12Tq0′-Dt002Td0′-DtEd′(t)Eq′(t)+2Tq0′+Dt002Td0′+Dt-102Dt(Xq-Xq′)2Dt(Xd′-Xd)0Id(t)Iq(t)+2Tq0′+Dt002Td0′+Dt-102DtEf(t)---(9)]]>
这里，执行(4)式和(5)式，则因为(5)式为向量形式，因而(5)式经dq轴转换后与节点电压方程联立求解，得到(6)式。
同理形成励磁系统仿真模型得到E_f(t+△t)，和原动机及其调速系统仿真模型得到δ(t+△t)。
三、交替求解计算：
电网仿真模型、发电机组仿真模型交替求解完成每一时步的计算；同步电机模型类型、励磁系统模型类型、调速系统模型类型不限于以上的特例，可根据需要选择不同类型的模型组成电网仿真模块、发电机组仿真模块进行交替求解计算。
电站电气部分计算原理框图见图6。
流网系统图形化建模，图形元件连接后构成元件拓扑关系，元件库中除节点图形元件外均代表物理系统中的元件，节点构成流网节点，其他元件只能与节点相连；元件库分为可压缩流体元件库和不可压缩流体元件库；元件参数设置均可在流网图上对应的图形元件上进行修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括和元件相关的监控装置的相关参数以及元件模型类型的选择、故障设置等，实时计算数据均可在流网图上对应的图形元件上进行监控。
流网仿真模型的形成：
1)、将流网各元件暂态方程式的数值解方程式整理或处理成如下形式：
G_m(t+△t)＝P_m(t+△t)*BX_m(t)+I_m(t)，其中，G_m(t+△t)为下一时步的流量；P_m(t+△t)为下一时步支路两端压差，BX_m(t)为本时步计算中支路m的等效流导，I_m(t)为本时步计算中支路m的流量源；
2)、根据上式构成的流网节点压力方程有如下形式：GY*P＝IM+Hρ+WG，该式符合质量守恒原理、动量守恒原理、能量守恒原理，其中P为节点压强向量，GY为节点等效流导矩阵，IM+Hρ+WG为节点注入质量流量；流导矩阵GY是方阵，其阶数就等于网络的节点数n，流导矩阵是稀疏矩阵，其各行非零非对角元数就等于与该行相对应节点所连接的串联支路数，流导矩阵的对角元GY(i,i)就等于该节点相连的所有串联或并联支路等效流导的总和，流导矩阵的非对角元GY(i,j)等于连接节点i，j的支路等效流导的负值；IM(i)为与节点i相连的各支路数值解中流量源注入节点i的质量流量和，WG(i)为并联于相应节点上的负载设备或作为压力源的设备如泵的与电压、频率有关的压头或气包的内压所形成的注入节点i的质量流量，Hρ(i)为与节点i相连的各支路节点外施压强和支路内压之差所形成的注入节点i的质量流量和，该质量流量改变管网支路内工质的密度。
以支路m的非定常粘性流体的伯努力方程为例：
ρmLmdUmdt=Pm+Hm′-hw---(11)]]>
其中：H′_m＝ρ_mgZ_m   (12)
hw=Σ(1/2λLmdm+ξ)ρmUm|Um|---(13)]]>
并假定支路内各点的流速相等。
将质量流量G_m＝ρ_mA_mU_m和支路惯性以及(13)代入(11)式得：
ImdGmdt=Pm+ρmgZm-RmGmGm---(14)]]>
其中：
Rm=Rcρm---(15)]]>
Rcρm=Σ(1/2λLmdm+ξ)/Am2---(16)]]>
以上及以后的公式中：
i，j为支路m的端点号，m为支路号。
ρ_m：支路m内工质密度。
h_pump：泵的扬程。
L_m：支路m的长度。
A_m：支路m的截面积。
R_m：支路m的阻力系数(和ρ有关)。
h_w：支路m内工质总的流动损失。
d_m：支路m的当量直径。
Z_m：支路m首末端高程差。
I_m：支路惯性。
λ：沿程阻力系数。
ξ：局部阻力系数。
(4)式采用隐式梯形积分法差分化后得：
ImGm(t+Δt)-Gm(t)Δt=0.5*(Pm(t+Δt)+Pm(t))-0.25*Rm*(Gm(t+Δt)+Gm(t))2+ρmgZm---(17)]]>
上式经整理后可得：
0.25R_m△tG_m(t+△t)G_m(t+△t)+(I_m+0.5R_m△tG_m(t))G_m(t+△t)
＝0.5*P_m(t+△t)+0.5*P_m(t)-0.25R_m△tG_m²(t)+I_mG_m(t)+ρ_mgZ_m△t   (18)
将流网各元件暂态方程式的数值解方程式整理或处理成如下形式：
G_m(t+△t)＝P_m(t+△t)*BX_m(t)+IM_m(t)   (19)
其中，G_m(t+△t)为下一时步的流量；P_m(t+△t)为下一时步支路两端压差，BX_m(t)为本时步计算中支路m的等效流导，IM_m(t)为本时步计算中支路m的流量源；
这里以如下所示预测方法为例，(14)式可变换为：
dG_m＝(P_m+ρ_mgZ_m-R_mG_mG_m)dt/I_m，由于，G_m(t+△t)＝G_m(t)+dG_m(t)，可令，
G_m(t+△t)＝G_m(t)+(P_m(t)+ρ_mgZ_m-R_m*G_m(t)*G_m(t))△t/I_m
(18)式可表达成如下的形式：
(RX_m(t))G_m(t+△t)
＝P_m(t+△t)+P_m(t)-0.5R_m△tG_m²(t)+2I_mG_m(t)+2ρ_mgZ_m△t   (20)
其中，
RX_m(t)＝0.25R_m△t((P_m(t)-R_m*G_m(t)+ρ_mgZ_m)△t/I_m+G_m(t))+I_m+0.5R_m△tG_m(t)
进一步整理成如(19)所示的形式：
其中，BX_m(t)＝1/RX_m(t)   (21)
IM_m(t)＝(P_m(t)-0.5R_m△tG_m²(t)+2I_mG_m(t)+2ρ_mgZ_m△t)/RX_m(t)   (22)
该式可以表示成图4所示的仿真模型图。IM_m(t)表示t时刻支路m的注入流量源，BX_m(t)表示t时刻支路m的等效流导。
流体网络计算流程图见图5所示。
控制系统图形化建模的图形元件同样可用C语言来制作，或用现有的图形开发软件制作图形元件。图形元件的代表的是系统中的通用函数框图，图形元件能识别连接并在连接后构成各函数框图间的确定的拓扑关系，通过图形元件可弹出参数界面并进行参数的保存或显示，同样可采用隐式梯形积分法等仿真算法将一幅图中的所有方程差分化，采用联立求解的方式求解此差分方程组。控制系统图形化建模，是为了实现发电机组、电机、励磁系统、原动机及其调速系统、自动装置、保护装置、监控装置、整流逆变装置等实际的物理子系统或装置的仿真模型，在控制系统实时计算或分析计算中实现控制系统仿真模型的计算或调试，所形成的仿真模型可供电站主系统建模中使用；元件库中的图形元件为各种通用函数模块，根据某系统的传递函数框图对图形元件进行连接后构成元件拓扑关系，元件参数设置均可在控制系统图上对应的图形元件上修改或保存，元件参数不仅包括元件本身的参数，也包括该图形元件与其他图或其他图上的某元件的关联的标注、元件模型类型的选择、故障设置等，控制系统实时计算数据可在该图相应的图形元件上进行监控；控制系统图形化建模提供开放的元件模块，用户通过开放的元件模块可定义元件的参数并通过控制系统图形化建模获得所需系统的拓扑关系并通过用户自己编程实现元件的仿真模型， 并在控制系统图形化建模环境下进行调试、分析或调用。
仿真机模块包括电站监控画面管理，按电站监控画面菜单或目录实现各类设备监控画面的调用，实时数据自动与电站监控画面中的设备变量链接；为减小主系统的计算规模，电站主系统及其控制/保护系统的计算不包括隔离开关的计算，隔离开关在主系统中的作用由仿真机中的隔离开关模块实现。隔离开关模块的主要功能为隔离开关及相关断路器的闭锁操作。