电力系统数字物理混合仿真接口算法综述

数字物理混合仿真结合了动态物理模拟仿真和实时数字仿真的优点,是进行复杂电力系统研究分析的有效手段;接口算法是保证其闭环稳定性和仿真精确性的关键。文中给出了数字物理混合仿真系统构建的总体结构;对已有接口算法的基本原理、建模方法、存在的问题及其改进方法进行了详细的分析;通过仿真验证了理想变压器模型法、输电线路模型法与阻尼阻抗法的稳定性和精确性性能,并对各类算法的适用领域进行了总结。最后,针对数字物理混合仿真接口算法存在的问题与不足,提出了今后的发展方向和需要解决的关键技术问题。     

数—模综合仿真接口算法分析

针对微电网的推广应用还面临着诸多技术难题的问题,将电力系统数字仿真与物理模拟各自的优点与不足结合起来,充分发挥各自优势便可形成数模综合仿真模型,该模型将在微电网技术研究中发挥重大的作用。数模综合仿真接口是数模综合仿真系统的核心部件,而接口算法的选取是数模综合仿真接口设计的基础。在总结现有算法的基础上重点分析了理想变压器模型的稳定性,提出加强稳定性的有效措施及不稳定情况的处理方案。最后,通过算例仿真验证了各措施的有效性。     

数字化变电站培训仿真系统的建设研究

现有采用数字仿真方式的变电站培训系统已不能满足对数字化变电站技术人员的培训要求.分析了传统变电站培训仿真系统存在的不足,提出了基于数字-物理混合仿真的数字化变电站培训仿真系统,介绍了该系统的总体架构、软件仿真的关键内容以及主要功能.     

配电网物理仿真系统监控软件设计

本文基于LabVIEW软件并以模块化思想设计具备实时监测、故障模拟、查询数据等多种功能的配电网物理仿真系统监控软件。本文介绍该监控软件的设计实现过程,并应用于配电网物理仿真系统。配合该软件,配电网物理仿真系统实现10kV配电网工作运行及故障模拟,友好的人机界面便于操作人员直观查看物理仿真系统中各模拟量,并能顺利实现控制功能,具有良好的实用性。     

基于图模可视化技术的光伏发电仿真系统设计

在CyberSim电力图模仿真平台上搭建的光伏发电仿真模型、升压站仿真模型、电网仿真模型、设备三维可视化仿真模型可以模拟光伏发电站启停,正常运行,故障处理,输变电系统的巡视、倒闸等操作流程。所建立的仿真系统以三维模型为基础,实现光伏电站真实场景可视化展示,计算结果和运行状态与现场实际情况相吻合,计算速度达到实时仿真要求,参数精度满足培训使用要求,对光伏发电操作培训及实验研究具有现实意义。     

数字物理混合仿真变电站系统在教学中的应用

本文从数字物理混合仿真变电站的系统组成；教学应用上的优势及应用实例三个方面介绍了基于数字物理混合仿真变电站系统在教学中的应用。数字物理混合仿真与现实操作非常接近，可以给学生提供一个很真实的实操环境，对培养学生的实践操作能力十分有利。     

基于RTDS的风光发电系统数字物理混合仿真分析

风光发电系统的仿真分析研究是发展可再生能源发电技术的重要环节,本文针对风光发电系统数字物理混合实时数字仿真的关键技术展开研究,构建风光发电系统电气架构和通信架构,采用实时数字仿真器作为研究工具,建立基于RTDS纯软件的各微电源单体控制系统模型和基于RTDS的数字物理混合仿真单体微电源模型,并分别在稳态和动态两种情况下对其进行仿真分析,研究两者间特性的差异,证明所建模型的有效性,为两类模型的选择使用提供指导。数字物理混和仿真分析条件更接近于实际情况,既可在物理平台上对控制策略的性能进行检验和调试,又可实时修正控制参数、控制策略,为实际工程设计提供重要实践依据。     

特高压变电站数字物理混合仿真培训系统

本文针对特高压变电站数字物理混合仿真培训系统,阐述了仿真培训系统的软件开发特点、主要功能和仿真系统架构。该仿真系统采用了电磁暂态模型和瞬时值计算方法、虚拟仪器和虚拟现实技术,配有与现场一致的真实继电保护等装置,是我国第一套特高压变电站数字物理混合仿真培训系统,其技术处于国内领先水平且应用前景广阔。     

数字化配电室仿真培训系统的研制

提出了一种数字化配电室仿真培训系统研制方法。系统采用智能二次设备和仿真软件一体化仿真技术,以支持仿真软件对电气运行参数进行仿真调整,并通过向导式课件来实现场景仿真。该技术既解决了纯软件模式缺乏真实感,不具备视觉直观和操作逼真效果的问题,又解决了物理负载的无负荷变化性,大大提高了仿真系统的逼真性。     

电力系统实时仿真

电力系统实时仿真涉及高压交流输电系统中各种电机、电磁暂态研究、交直流输电系统控制、保护特性研究以及电力电子等其他装置的研究。电力系统实时仿真装置由电力系统模型、测量及数据采集处理系统构成,可进行物理仿真、全数字仿真和数模混合仿真3种。     

基于NI-PXI的分布式发电数模混合仿真系统

分布式发电(Distributed Generation,简称DG)技术是解决未来能源和环境问题的一个重要方向。这里提出一种分布式发电数模混合仿真系统的设计方案,用于分布式电源(Distributed Energy Resources,简称DERs)并网相关技术的研究。该方案采用NI-PXI为实时数字仿真平台完成分布式电源数字模型部分的实时计算,通过基于双PWM换流器的可控功率源模拟分布式电源的功率输出,作为混合仿真接口实现数字部分和物理部分之间信息交互,从而实现数/模混合实时仿真的目的。此处以双馈风力发电系统为例,验证了该方案的可行性,为研究分布式发电并网运行控制提供了良好、通用且便捷的实验平台。     

电力系统实时仿真技术研究综述

电力系统实时仿真已成为进行电力系统试验研究、规划设计、调度运行和状态安全评估的重要工具。电力系统实时仿真技术的发展经历了物理仿真、数模混合仿真和数字仿真三个阶段。介绍了电力系统实时仿真技术的一般定义、发展历程及现状,突出了该技术的实时性特点,同时,对实时仿真技术的理论基础、涉及的算法和实现方式也作了一定程度的阐述,对电力系统实时仿真技术有较全面的比较和说明。三种实时仿真技术有各自的优缺点,在实际应用中应有选择性地配合使用。数模混合仿真技术在仿真应用中较有优势,成为目前较热门的研究课题,对它作了重点介绍。最后进一步指出了电力系统实时仿真技术急需解决的问题。     

全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型

数字-物理混合仿真结合了数字仿真与物理实验的优势,为复杂电力电子设备的理论研究和工程设计过程提供了便利。然而数字-物理接口的存在可能导致数字-物理混合仿真结果精度降低甚至变得不稳定。为解决数字-物理接口引起的失稳问题,文中在传统阻尼阻抗接口模型的基础上,针对应用于柔性直流输电的全桥型模块化多电平换流器(MMC),提出一种接口补偿阻抗设计方法。首先,全面充分地考虑了接口引入的延时、扰动对系统稳定性和精确性的影响,根据MMC的运行特点,设计了结构简单的RLC串联结构补偿阻抗,使之在不同运行工况下均可确保系统稳定、高精度运行。在此基础上,搭建了基于全桥型MMC直流背靠背的数字-物理混合仿真实验平台,利用数字侧模拟电压暂降、短路等故障,而物理侧全桥型MMC实现故障穿越过程。实验结果表明,所提接口补偿阻抗设计方案保证了系统在各种工况下的有效性。     

适用于电力计量的自动导引运输车控制系统研究

为了满足计量中心库前区电能表计周转箱自动装卸的要求,实现全自动无人化的作业模式,对自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)的控制系统及控制过程进行了建模、仿真和验证。首先,采用小车的运动学模型来计算模拟实际运行过程中小车的位置坐标,考虑到实际情况的各种干扰,在运算结果中加入高斯分布的误差值建立AGV控制系统的运动学模型;继而使用具有真实物理引擎的仿真软件V-rep对AGV的物理模型进行运动学和动力学仿真,并确立AGV物理模型,搭建其运行环境场景;其次,对AGV轨迹规划的控制算法、控制运行过程进行了性能仿真分析。最后,根据现实工况运行结果验证该控制系统算法能满足电能表计周装箱AGV的功能需求和精度要求,其位置偏差及角度偏差分别在10 mm及0.8°之内。     

池州电网调度员仿真培训系统的组成及应用

针对目前地市级电网调度员培训工作存在的问题,池州电网开发了一套地区电网仿真培训系统。该系统采用建立电网数据模型,利用SCADA系统web实时数据,组成与实际电网物理行为一致的仿真电网;利用网络技术,进行联合仿真培训及演习,实现了调度员电网仿真培训和联合反事故演习,并具备电网在线计算分析功能。实际应用表明,该系统运行稳定,针对性强,使用维护方便,具有实际应用和推广价值。     

新能源系统物理模拟实验平台设计及应用

从物理模拟实验的角度对新能源电力系统进行研究。首先,总结了国内外新能源电力系统的发展现状。然后阐述了通过物理模拟实验探究新能源电力系统的必要性,以及新能源物理模拟实验的研究现状。随后设计、介绍了新能源物理模拟实验平台的主要构成。最后,应用实验平台,重点针对并网运行的暂稳态特性,设计了实验方案,分析了实验结果,表明物理实验平台对研究新能源电力系统具有重要意义。     

轻型高压直流输电系统的仿真与故障分析

轻型高压直流输电（high voltage direct current light,HVDC Light）是一种基于电压源换流器（voltage sourced converters,VSC）和脉冲宽度调制技术的新型直流输电形式,其运行控制简单,输出波形好,解决了传统高压直流输电换相困难,两端必须采用有源电源等问题。分析了HVDC Light系统的结构及基本原理,针对定直流电压和定有功功率的控制方式,构建了HVDC Light系统的MATLAB仿真模型;分析了系统的功率和直流电压的稳态特性,并针对几种常见的交流侧物理量扰动和三相短路故障进行了仿真分析。结果表明,受到扰动后的系统能够在0.3 s左右恢复稳态。仿真结果证明了HVDC Light系统的可行性和仿真模型的正确性,为HVDC Light系统的实际应用提供了参考。     

采用体验性游戏模型的配电网运行仿真培训系统设计

将体验式学习理论和教育游戏理念引入配电网运行仿真培训系统的研发过程,利用体验性游戏模型理论建立了配电网运行仿真模型。配电网运行仿真培训系统采用面向服务的体系结构,实现了配电运行三维场景的组态式构建及仿真应用功能的灵活扩展,可应用于配电运行、检修、调试及调度人员的技能培训,改善了配电生产运行人员的仿真培训效果。     

基于变电站数字物理混合仿真技术的多级联合仿真培训系统

介绍了作者研发的基于变电站数字物理混合仿真技术的多级联合仿真培训系统总体结构、关键技术及实现方法。该系统对变电站内监控系统、保护及测控装置、五防系统等采用现场真实物理设备,而变电站一次设备及其邻近电网采用数字仿真,同时采用电磁暂态与全动态电网联合仿真技术,这样既能详细而真实地反映变电站一次设备的行为,又能逼真地再现大电网各类动态过程对变电站的影响。应用该系统可以进行调度、集控站以及变电站运行人员的联合培训和反事故演习,特别是能够有效提高变电站运行人员实际操作的训练效果,并加强变电站人员的电网概念和全局观念。     

智能变电站二次系统综合仿真培训平台设计和研制

针对智能变电站二次系统各专业培训的新需求,设计并研制了面向变电站二次系统多专业的智能变电站二次系统综合仿真培训平台。采用数字仿真和物理仿真相结合的混合仿真模式,并通过将数字仿真平台上产生的录波文件在物理仿真平台中进行数字化回放,实现了2套不同形式的仿真培训模式的有机结合。提出一种基于通用平台的继电保护数字仿真技术,构建了智能变电站数字化实时仿真培训环境。基于多态技术,在实时态和培训态环境下同时实现了智能变电站变电运行操作和二次检修维护操作的仿真培训。基于SCD智能装置输出数据集的分层次的图形化二次虚回路设计和虚端子连接及比较技术,实现了智能变电站二次虚回路和虚端子连接的可视化的设计培训。满足智能变电站设计专业的培训需求。