目前,变电站培训仿真系统已成为一种培训变电工人的有力工具,其中数字物理混合型变电站培训仿真系统备受关注。这种培训仿真系统对一次系统采用全数字仿真,对二次系统使用全部真实设备。为了能使二次系统真实设备正常运行,要求一次系统数字仿真部分提供的电压互感器(VT)二次侧电压信号和电流互感器(CT)二次侧电流信号具有实时性。当变电站一次系统稳定运行时,计算时间较短;而当一次系统的网络参数发生变化时,计算时间较长,将会出现严重的计算风暴。针对上述事实,本文对数字物理混合变电站培训仿真系统的一次系统进行了研究,主要做了一下工作。首先,采用差分法建立变电站一次系统的仿真模型。研究了供电端、变压器、线路和负荷等主要设备的仿真模型,以及开关、站内故障和线路故障模型。其次,针对仿真模型的求解,采用了多项式预条件共轭梯度法(PCG),该算法主要是对一次系统暂态仿真中形成的线性方程组进行求解。PCG法是对CG法的改进,它通过对系数矩阵进行预处理,使得预处理后的系数矩阵的特征值更集中,加快收敛速度。另外,PCG法充分利用了CG法易于并行化和充分利用稀疏性的特点,有效减小了算法的计算量。最后,为加快仿真速度,该算法结合了一些加速仿真技术。在仿真模型方面,本文采用贝瑞隆等值电路描述输电线路,把一次系统仿真模型分解成供电端模块仿真模块,站内仿真模块、线路仿真模块和负荷仿真模块;用短路故障转移法简化站内仿真模块,使站内仿真模块仅包含变压器、母线节点和馈线端点,并采用逻辑分析法决定电流互感器中的真实电流,有效地降低计算节点,使得仿真模型的规模减小,为仿真变电站规模的扩大提供了良好的方法。在算法方面,为避免一次系统网络参数突然变化引起的计算风暴对实时仿真的干扰,提出了一种计算模块独立于输出模块的预仿真策略。