并网光伏发电系统的通用性机电暂态模型及其与电磁暂态模型的对比分析

针对并网光伏发电系统电磁暂态模型复杂、计算速度慢的问题,提出了一种并网光伏发电系统的通用性机电暂态模型。该模型不包含电器元件及高频开关器件,由纯粹的数学计算完成,模型简单、计算速度快。在PSCAD/EMTDC中对该机电暂态模型进行了仿真,得到的结果与电磁暂态模型的仿真结果吻合,且仿真时间大大减少,从而验证了该机电暂态模型的正确性及有效性。该通用性机电暂态模型为大规模并网光伏电站的仿真建模等提供了模型参考,具有实用价值。     

直流机电暂态与电磁暂态模型在低频振荡分析中的比较

对交直流混合运行系统进行低频振荡分析时,直流系统通常采用机电暂态仿真模型。介绍了直流系统的机电暂态和电磁暂态两种仿真模型,在电力系统全数字仿真装置（ADPSS）平台上建立了EPRI36系统和某实际电网系统的机电暂态模型和机电-电磁暂态混合仿真模型,分别用于低频振荡分析。采用基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）算法,分析故障后的振荡功率信号。提取低频振荡主导振荡频率、阻尼比等信息进行模态分析,并对分别利用两种仿真模型进行仿真得到的低频振荡分析的结果进行比较。结果表明,直流线路分别采取两种仿真模型时,仿真结果较为吻合,低频振荡分析的结果基本相同,机电暂态模型具有较高的实用价值。     

基于机电暂态-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统

为了提高电网的安全运行,开发了基于机电暂态-电磁暂态混合仿真原理的电网合环分析计算系统。利用机电-电磁混合仿真原理,提出了基于最大级数搜索算法的电磁网络自动划分方法,实现了机电暂态模型自动转换为电磁暂态模型的功能,并完成了地理图与厂站图相关联的功能,方便用户操作的同时提高了合环计算结果的准确性。利用开关统计功能,可以得到系统不同时刻的合环情况。通过对新疆喀什地区电网的合环仿真计算,其结果表明该系统能够提高合环操作的准确性,为合环操作提供了重要依据。     

基于图形化系统的机电暂态模型到电磁暂态模型的自动生成方案研究

为提高PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真建模效率,提出了一种利用图形化平台和现有的机电暂态BPA模型数据,实现BPA机电暂态模型到EMTDC电磁暂态模型的快速自动生成方案。通过解析BPA模型和EMTDC模型,实现了模型的自动转换,并通过对模型进行自定义实现了EMTDC中缺少模型的转换。根据图形化电网接线的拓扑信息及图元信息,快速自动生成psc格式的电磁暂态仿真文件,并能够将选中网络导出生成psc格式文件和对局部网络在EMTDC中进行自动等值。最后,通过故障仿真对生成的EMTDC电磁暂态模型进行了验证,结果表明自动生成的系统拓扑结构、模型参数等与原系统模型一致。     

考虑不对称故障的机电暂态–电磁暂态混合仿真方法

提出一套机电暂态–电磁暂态混合仿真方案,包括接口母线的选取方法、机电暂态子系统对电磁暂态子系统的等效、等值电路正序和负序参数不相等情况的处理(基波负序补偿法),并采用最小二乘法求取3序基波电流来反映电磁暂态系统仿真结果对机电暂态网络的影响。仿真计算结果证明了该套仿真方案的有效性和可行性,解决了机电暂态网络发生各种对称和不对称故障复杂情况下局部电路的详细电磁暂态仿真问题,并通过了大型电网仿真的检验。     

系统电磁暂态仿真中大型感应电机不同暂态模型对比研究

在新型电力系统电磁暂态仿真时,作为系统中主要负荷的感应电机暂态模型是否准确将直接影响仿真精度,如何在保证计算精度的前提下合理选择电机暂态模型及求解算法成为当前系统仿真面临的关键难题。该文依据经典电机理论,在dq0坐标系下建立计及集肤效应的电磁、机电及机械暂态模型。针对常用的隐式欧拉、隐式梯形、三级Runge-Kutta及四阶Runge-Kutta这4种算法,对比分别采用小步长和大步长求解断电重合闸及起动这2种暂态过程时的仿真精度及计算效率,确定不同求解算法的适用条件。同时提出一种改进梯形法,较好地解决机械暂态模型大步长仿真时易出现的数值振荡问题。以一台电厂给水泵用11200kW感应电机为例,对比研究起动过程中用不同暂态模型求得的定子电流、转速及电磁转矩特性,并对其产生的原因进行分析。通过与现场实测起动电流对比,验证分析结果的正确性。     

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。     

双馈式风力发电系统的机电暂态建模与运行分析

为了准确分析双馈式风力发电系统及其在电网中的运行特性,建立了该系统的机电暂态模型。应用机理建模方法建立了风力机、机械转动装置和双馈异步发电机等双馈式风力发电系统各组件的数学模型和桨距角控制模型。基于电磁暂态模型结合机电运行特性建立了转子侧和网侧的变流器控制系统模型。在此基础上,在PSASP7.0建模系统中构建了完整的双馈式风力发电系统的UD模型。将该UD模型应用于含双馈式风力发电的单机无穷大系统中,对风速变化和电网故障等情形进行了仿真分析,结果表明所建模型能正确反映系统的机电暂态特性和运行特性。     

电力系统机电/电磁暂态仿真数据转换系统

针对目前电力系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真各自相对独立的现状,从电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真的需求出发,提出并编程实现了一种基于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统,该系统可以直接将机电暂态仿真数据转换为电磁暂态仿真数据,为机电暂态与电磁暂态两种原本相对独立的仿真搭起了桥梁。并以实际上海电网为例,结果表明该系统能准确地实现电力系统机电暂态仿真到电磁暂态仿真数据的成功转换。     

基于功率解耦控制的并网光伏发电系统机电暂态模型

提出了一种新的适用于电力系统机电暂态仿真的并网光伏发电系统模型。从光伏发电系统稳态潮流模型出发,兼顾电力系统机电暂态仿真要求和现有光伏电磁暂态模型建模特点,将光伏输出的功率近似解耦,用滤波电路两端的电压相角差、逆变器调制比分别计算并网有功、无功输出,模拟光伏发电系统在稳态和暂态过程中的内外部特性。在电力系统综合分析程序(Power System Analysis Software Package, PSASP)的UD模块中建立模型,通过在光照、电网故障扰动情况下的仿真结果和PSASP自带光伏模型的结果进行对比,验证所建模型的正确性。该模型不但考虑了无功控制,还具有封装性好、计算速度快等优点,对大型光伏接入发电系统的暂态稳定分析具有较好的适应性,可以在大规模光伏并网的相关研究方面提供有效的支持与借鉴。     

基于ADPSS的德宝直流电磁-机电暂态混合仿真 宿国良,王渝红,戴寒光,丁理杰,李兴源

针对机电暂态程序仿真无法详细体现故障期间的暂态过程以及电磁暂态程序仿真对交流系统反映不足的问题,分析研究电磁暂态子网和机电暂态子网数据交互的电磁-机电暂态混合仿真。详细介绍了电磁-机电暂态混合仿真软件ADPSS以及基于ADPSS的电磁-机电暂态混合仿真原理和流程。对±500 k V德宝直流实际算例分别进行了电磁暂态仿真、机电暂态仿真和电磁-机电暂态混合仿真,对比分析仿真结果,表明电磁-机电暂态混合仿真可以对较大规模电网的局部电磁暂态过程和交流系统响应进行有效分析,其仿真速度快,结果准确可靠。     

双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。     

双馈风力发电机组变流器模型简化研究

建立了适用于电力系统暂态稳定分析的双馈式风力发电机组机电暂态模型。对双馈式风电机组的变流器模型进行简化。第一种简化方法把变流器模型简化成可控电压源,形成了电磁简化模型;第二种是把发电机/变流器模型简化成可控电流源,形成机电暂态模型,最后构成三种不同精度的DFIG风机模型。基于PSCAD仿真平台,建立了三种不同精度的风电机组模型,详细比较了各模型在运行工况发生改变后的风机输出特性。仿真结果表明,两种简化模型和电磁暂态模型动态响应曲线一致,验证了两种简化模型的正确性。     

换流站实时电磁暂态仿真中的滤波器建模

应用伴随模型方法建立了滤波器电磁暂态仿真的基本模型,在分析换流站实时仿真需求的基础上提出了滤波器的简化模型,并对模型优化的加速比进行了分析。仿真实验结果表明,简化模型在确保计算精度的基础上,显著提高了计算效率,在实现换流站实时电磁暂态仿真方面发挥了重要作用。     

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。     

DTS中静止无功补偿器的电磁暂态仿真

介绍了对静止无功补偿器的电磁暂态过程所进行的仿真，并将其嵌入调度员培训仿真器（DTS）中，为保证DTS仿真的精度和速度。采用对静止无功补偿器进行电磁暂态仿真，网络其他部分进行常规机电暂态仿真的综合暂态仿真方法，算例结果证实了静止无功补偿器可以有效地维持线的电压水平提高系统的暂态稳定性。     

含分层接入特高压直流的交直流混联电网机电— 电磁暂态混合仿真研究

特高压直流分层接入系统在提升受端电网电压支撑的同时也带来了不同层间系统耦合关系复杂等问题。为准确研究特高压分层接入后交直流混联系统运行特性,结合±800 kV雅中—江西分层接入特高压直流输电工程,基于ADPSS搭建含特高压分层直流输电系统的交直流电网混合仿真模型。首先通过仿真对比验证了纯电磁暂态模型的正确性。然后对比分析关断角独立控制指令阶跃响应下混合仿真模型和纯电磁暂态模型的仿真结果,验证了混合仿真模型的准确性和优越性。最后与机电暂态模型进行故障仿真对比。仿真分析表明,混合仿真能够准确反映特高压直流分层接入后混联系统动态特性,提供很好的仿真模型基础。     

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。