电磁–机电暂态混合仿真精度改善技术研究

故障期间和故障后电磁–机电暂态混合仿真结果与全电磁暂态仿真结果的差异性制约了混合仿真的应用,为了进一步提高混合仿真的仿真精度,研究了混合仿真接口精度改善技术。首先,分析了接口交互误差产生机理;然后提出了3种针对接口交互误差的仿真精度改善技术,分别为变步长交互、戴维南电动势外推预估和戴维南电动势一阶保持;最后,基于PSCAD+C的电磁–机电暂态混合仿真平台对所提出的3种精度改善技术进行了效果和可行性验证。仿真结果表明上述精度改善技术均有良好的精度提高作用。     

直流配电系统动态相量-电磁暂态混合仿真与误差机理分析EI北大核心CSCD

为了高效地实现多端直流配电系统的准确动态仿真,在动态相量–电磁暂态混合仿真框架下,文章首先分析应用于直流配电系统时所涉及的子系统建模、接口机制和数据交互时序等执行要素。然后以混合仿真误差产生机理为切入点,以电磁暂态子系统为主要关注对象,详细分析简单阻感支路和复杂系统两种情况下混合仿真的误差传递过程,并推导了数值稳定的必要条件。其次,以串行时序为例,设计直流配电系统动态相量–电磁暂态混合仿真算法的主流程,并提出动态相量提取修正、直流量特征纹波添加等精度提升方法。最后,基于MATLAB/Simulink搭建多端直流配电系统同构串行混合仿真平台,通过对比全电磁暂态仿真,验证混合仿真的高效性及精度提升方法的有效性。     

SMRT交直分网混合实时仿真接口关键技术与实现

基于实时数字仿真( real-time digital simulation, RTDS)和数字计算机接口的电磁暂态、机电暂态混合实时仿真( super mixed real-time simulation, SMRT),深入阐述了电磁暂态、机电暂态两种模式的仿真平滑接口的关键技术,包括接口交互系统稳定性分析与稳定方法、实用低频段接口等效阻抗、基于超前估算的接口交互方法、三序分立电流注入不对称接口方法和闭环自校正三序基波功率计算方法。案例分析和方案整体验证证明SMRT已基本满足交直流大系统暂态综合过程仿真分析的需求。     

电力系统机电暂态和电磁暂态数字混合仿真研究

机电暂态与电磁暂态混合仿真避免了机电暂态仿真对电力电子器件及其控制保护模型只能粗略模拟的不足,克服了电磁暂态仿真规模过小和仿真效率低的缺点,是解决交直流大电网仿真计算难题的重要技术方案。混合仿真的重点是机电暂态和电磁暂态的接口设计,在对比两类仿真差异性的基础上,就接口位置的选择、等值电路的形成和接口交互时序等方面内容进行了总结评述。指出当前接口技术基本框架已经成型,研究难点在于等值电路类型及其参数的快速求取,最后对混合仿真的发展做了简要展望。     

三相分布参数线路动态相量法的建模与仿真

传统的机电暂态模型由于建立在"准稳态"假设基础之上,因此不能用来仿真变化迅速的电磁暂态过程,而电磁暂态模型,虽然能准确反映电磁暂态过程,但由于仿真步长很小,仿真速度受到限制,不适合用来仿真大型电力系统。该文基于动态相量理论,对三相分布参数的线路进行推导和建模,提出一种适用于分布参数线路的大步长动态相量模型,并分析了其产生的误差。通过对算例的仿真和与电磁暂态模型仿真结果的比较,验证了动态相量模型能突破电磁暂态模型对分布参数线路仿真步长的限制,用来仿真三相分布参数线路上的电磁暂态过程。     

基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真

阐述了计算机机电暂态仿真、RTDS电磁暂态仿真的实时混合仿真平台设计思想,给出了整体设计架构,详细分析和阐述了两侧接口数据交互和同步协调仿真流程、混合仿真接口方案以及接口数据传输方法等关键技术.以含南方电网贵广高压直流的简单交直流系统算例研究验证了该混合仿真平台的设计和实现是可行的、有效的.     

考虑衰减直流分量的dq-120改进算法及其在混合仿真中的应用

该文分析了故障电流含有衰减直流分量时传统dq-120算法的误差形成机理及表现形式。在此基础上,结合Prony算法提出了一种dq-120改进算法,该算法基于故障电流中含有直流分量的假设条件,对故障电流的dq-120计算结果进行模型降阶,简化了传统Prony算法的计算量并提升了dq-120算法对直流分量的免疫水平。借助PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了含有一回直流线路的IEEE 39节点系统机电-电磁暂态混合仿真模型。仿真结果表明,与传统的dq-120算法相比,改进算法明显提高了故障期间相量提取精度,从而有效提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间的仿真精度以及整个仿真过程的仿真精度。     

混合仿真电流源等值误差机理分析及改进

传统的机电-电磁暂态仿真中电磁侧在机电侧的等值方式主要有电流源、诺顿等值电路和功率源等。分析了电磁侧在机电侧电流源等效的误差产生机理,指出在电磁侧故障期间仅传递接口的电流幅值和相位难以满足机电侧的精确求解。结合接口的电压约束和功率约束,提出了一种区别于电流源的等值方式。该等值方式利用机电侧上一个步长的信息,将传统的电流源等值直接参与机电网络求解的方式改为迭代求解,从而改善了电流源等值方式,在故障期间由于不能保证接口功率传递,而带来的计算不准确问题。在PSCAD/EMTDC环境中,搭建了基于PSCAD+C架构的含有两回直流输电线路的,IEEE 39节点系统机电-电磁暂态混合仿真平台。仿真结果表明,所提出的电流源改进等值方式可以显著改善故障期间机电侧的仿真精度。     

数字计算机机电暂态与RTDS电磁暂态混合实时仿真系统

将机电暂态计算与电磁暂态计算进行实时接口,在一次仿真过程中同时实现大规模电力系统的机电暂态仿真和局部网络的电磁暂态仿真。还设计了数字计算机与RTDS的混合实时仿真平台,对其中的关键技术进行了研究和探讨,主要包括在进行机电暂态和电磁暂态仿真时如何对对侧系统进行等值以及两部分程序相互接口时的数据交换方式,并提出了解决这些问题的新思路,即构造的等值模型应该能够正确反映对侧系统的运行状态,而对次要因素可以简化。     

混合仿真电磁侧功率源等效误差原理分析及改进

传统的电磁—机电暂态仿真电磁侧在机电侧等值方式主要有电流源、诺顿等值电路和功率源等。分析了单接口下电磁侧在机电侧功率源等效误差产生的机理,探讨了电磁侧发生故障后机电侧精确计算对电磁侧信息的限制性需求。指出仅传递功率信息在电磁侧发生故障时并不能保证机电侧的正确求解。针对单接口和多接口形式给出了机电侧计算所需的信息,并给出了一种区别于功率源的等值方式。该等值方式利用机电侧上一个步长的信息,将传统功率源等值接口电流迭代求取的过程转化为线性方程组求解,从而改善了功率源等值方式在电磁侧故障后由于迭代造成的机电侧计算不准确的问题,提高了机电侧的计算精度。该方式适用于电磁侧采用实时数字仿真器计算的情况,并可推广到电磁侧与机电侧存在多个接口的情况。     

HVDC和FACTS控制与保护系统的实时测试技术

阐述了HVDC和FACTS控制与保护系统实时测试技术的发展和应用情况.分析了实时测试的步骤和内容,实时测试对仿真步长、等值系统及仿真模型的要求.论述了模拟仿真器与数字实时仿真系统各自的特点及数模混合实时仿真系统的结构和应用情况.提出了先进的集成混合实时仿真系统和实时数字混合接口的原理、数据交互方式和电压预测技术,对经济有效地扩大实时测试系统的规模具有重要意义.     

基于RTDS/CBuilder的机电电磁暂态混合仿真接口建模研究

在机电电磁暂态混合仿真中,一侧系统计算需要对对侧系统进行等值建模。本文基于RTDS/CBuilder提出了一种计及机电侧系统三序等值阻抗的适用于机电电磁暂态混合仿真的接口建模方法,详细介绍了接口模型的建模原理、实现方法和计算流程。仿真结果表明,该方法可以保证电磁侧发生非对称故障后的仿真精度,具有良好的扩展性。     

Hybrid simulation of power systems with SVC dynamic phasor model

A novel hybrid method for simulation of power systems equipped with static var compensators (SVC) is suggested in this paper, where dynamic phasor theory is applied for SVC, and traditional electromechanical transient models are used for ac subsystem. A detailed single-phase dynamic phasor-based SVC model is derived first, and an interface algorithm between the SVC dynamic phasor model and the ac subsystem is proposed next. Test results on the 9-bus and the New England 39-bus test power systems show clearly that the single-phase SVC dynamic phasor model has very good accuracy as compared with its electromagnetic transient model. The proposed hybrid-model simulation method provides a new approach for dynamic simulation of large-scale power systems including SVCs.     

适用于复杂拓扑结构混合直流电网的实用机电 暂态建模仿真方法

为提升混合直流输电系统模型的适应性和计算效率,提出一种基于电流源思想的混合直流输电系统机电暂态建模方法。由电网换流器(line commutated converter, LCC)、电压源换流器的准稳态模型推导其电流源模型,并通过差分化直流支路的微分方程,形成直流电网的通用化电流源模型。采用多速率混合积分算法分别求解交直流系统,并结合步长回退、积分方法切换等,解决LCC电流反向、开关闭合与开断等特殊情形下的数值问题。在国内通用的机电暂态仿真程序中实现了上述模型,并以白鹤滩-江苏混合直流输电工程为例,与电磁暂态仿真工具进行了对比测试。仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。该方法较好地平衡了仿真精度和计算速度的矛盾,为提升大规模交直流混联电网的仿真能力提供了有力工具。     

基于RTDS/CBuilder的电磁–机电暂态混合实时仿真方法

提出了基于实时数字仿真器(real time digital simulator, RTDS)的电磁–机电暂态混合实时仿真方法。在RTDS/CBuilder环境下,采用多线程和双链表稀疏矩阵技术开发了实时机电暂态仿真程序。提出了电磁和机电侧接口等值电路模型,并将RTDS电磁模型与实时机电暂态程序进行了连接,建立了混合实时仿真平台。该平台可以在详细分析含直流输电局部电网的同时,又能较准确地考虑交流系统对暂态稳定的影响。仿真算例证明了所提混合实时仿真方法的正确性。     

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真接口算法

传统的机电暂态或电磁暂态程序在分析日益复杂的大规模电力系统时,已开始显露出各自的局限性.将两者联合起来进行混合仿真,可以较好地解决仿真的规模、速度和精度的协调问题,这为研究电力系统的稳定性和动态特性提供了新的解决思路.文中系统研究了混合仿真中的接口算法,对机电侧和电磁侧的等值参数求取、等值电路形式及变换、电磁侧的基波等值复阻抗求解方法、机电侧正负序阻抗不等引起的不对称、电磁侧离散序列的基波提取等问题进行了深入分析,并且给出了具体的实现方案,为混合仿真平台的程序设计提供了坚实的理论依据.     

含风电的电力系统不对称故障后机电恢复特性修正方法研究

在发生不对称故障情况下,风电系统机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果间存在较大的差异,严重影响了仿真系统稳定性评估的准确性。为减少在不对称故障情况下风电系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真间的误差,文中提出了一种基于数据挖掘的风电系统机电暂态仿真恢复特性曲线修正方法,并给出了其机电仿真的主要误差评价指标。最后,以PSCAD/EMTDC上风电系统的电磁暂态仿真曲线为标准响应曲线,以PSASP上风电系统机电暂态仿真曲线为目标,通过构造相应的样本库和修正算例进行验证,仿真结果说明了所提出方法的有效性和评价指标的合理性。     

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真程序设计和实现

电力系统混合仿真对常规电力系统进行机电暂态仿真,对重点关注的局部网络或者特定元件采用电磁暂态仿真.它综合考虑了机电暂态过程和电磁暂态过程的相互影响,为研究大规模电力系统的稳定性和动态特性提供了新的思路.文中基于自主开发的机电和电磁暂态混合仿真程序,结合具体的接口算法,设计并实现了电力系统混合仿真系统平台,并提出了一种新的数据时序交互方式以及在此基础上的数据通信和同步控制算法.所建立的仿真平台代码透明可控,功能易于扩展,提高了仿真的灵活性和效率.最后给出的仿真算例证实了所提出的方案的可行性及接口算法的正确性.