黑龙江电网全电磁暂态建模研究

东北电网现已形成了具有3回常规直流、1回特高压分层直流的交直流混联大电网.交直流交互作用逐渐成为影响电网安全稳定的关键因素,电力系统仿真规模和仿真精度之间的矛盾日益显现.为准确认识电网特性,展开黑龙江电网全电磁暂态建模研究工作,依托ADPSS仿真平台,实现黑龙江省交流电网骨干网架机电模型与电磁模型的转换、交直流电网拼接.经验证,全电磁暂态模型高精度的仿真为研究大电网运行机理、掌握电网运行特性提供有力支撑.     

新疆电网安全稳定控制装置仿真实验研究

安全稳定控制装置是保证电力系统安全稳定运行的重要手段,是提高电力系统安全稳定性、防范电网稳定事故、防止发生大面积停电事故的有效措施。本文结合新疆电网的特点,在新疆电网全过程数字仿真中心搭建机电—电磁暂态混合仿真模型,开展复杂电网仿真研究,通过对安全稳定控制装置进行数字动模仿真试验,掌握安全稳定装置性能特点,丰富安全稳定控制装置测试手段,优化稳定控制策略,为系统安全稳定运行提供有效技术支持。     

基于ADPSS的锦苏特高压直流接入的江苏电网机电—电磁混合建模与仿真

为了精确地分析锦苏特高压直流接入后江苏电网,特别是直流换流站附近苏南电网的运行情况,在2013年江苏电网预计夏高负荷的基础上,基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了锦苏特高压直流系统的电磁暂态模型和江苏电网其余部分的机电模型。利用搭建的机电—电磁混合模型进行了特高压直流接入的江苏电网稳态仿真验证。在双极闭锁情况下对比了采用纯机电模型和机电—电磁混合模型的暂态仿真结果。仿真结果表明:机电—电磁混合模型能够有效地反映锦苏特高压直流输电系统的电磁暂态特性,适合于研究直流系统中十分复杂快速的暂态过程。混合仿真模型为研究锦苏直流接入对江苏电网受端系统稳定性的影响奠定了基础。     

含风电场的多直流送出电网电磁暂态仿真建模

为准确分析含风电场的多直流送出的新型电网继电保护和谐波特性问题,针对宁夏电网宁东-浙江特高压直流输电投运后的2016年冬大运行方式,给出了基于PSCAD/EMTDC建立其电磁暂态仿真模型的方法。根据宁夏电网的特点,将仿真模型进行模块划分和接口定义,将整个电网划分为交流电网、风力发电和直流输电三大独立模块,定义了各模块之间的接口。分别对三大模块进行详细建模,给出了交流电网建模的分层分块原则。通过模块之间的接口将模块连接,构成宁夏电网全网的电磁暂态仿真模型。将仿真模型的稳态运行以及短路电流仿真结果与PSASP的计算结果比较,验证了模型的正确性。仿真结果表明,电磁暂态仿真模型能详细分析风电场和多回直流输电系统的暂态响应特性,能准确反映含风电场的多直流送出电网运行特性和故障特性,对研究该类型新型电网的继电保护和谐波传递问题具有重要意义。     

基于PSCAD软件的阻抗匹配平衡变压器仿真研究

研究了阻抗匹配平衡变压器的接线和内部"阻抗匹配"特性,结合多绕组变压器的电磁耦合关系,以电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中的统一电磁等值电路(UMEC)变压器模型为基础,建立了电气化铁路牵引供电系统的仿真模型.对正常运行、故障状态、励磁涌流等情况进行了仿真和分析,仿真结果验证了该模型的正确性,对于阻抗匹配平衡变压...     

基于EMTDC的阻抗匹配平衡变压器仿真

依据阻抗匹配平衡变压器的结构特点和电磁变换关系.以电磁暂态仿真软件EMTDC中的统一电磁等值电路(UMEC)变压器模型为基础,构建了电气化铁路牵引供电系统模型.通过对该模型在正常运行状态、故障状态以及空载合闸励磁涌流等状况下进行的大量仿真.详细分析了阻抗匹配平衡变压器在各种运行状态下的电气量波形特点和谐波特性.仿真结果为研究开发适合该变压器的继电保护原理和设备提供可靠依据.     

基于电力系统全数字实时仿真装置的大电网机电暂态–电磁暂态混合仿真

对高压直流输电和柔性交流输电系统设备的准确仿真需建立详细的电磁暂态模型,而大电网中建立所有设备的电磁暂态模型来进行计算是不现实的,针对该问题,采用了3个典型算例,详细介绍了应用电力系统全数字实时仿真装置的混合仿真功能进行大规模电网仿真的过程。将大电网分为电磁暂态子网和机电暂态子网,其中大电网局部或某些关注的设备作为电磁暂态子网,其余网络作为机电暂态子网,电磁暂态子网中的设备用详细的电磁暂态模型描述。将混合仿真计算结果与传统的机电暂态仿真结果相比较,验证了混合仿真的准确性。     

电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型及算法

现有的电磁暂态仿真算法能够准确刻画基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的运行特性,但计算量较大。为了提高LCC-HVDC输电系统的仿真效率,对现有常用的电网换相换流器电磁暂态仿真模型进行了简化,提出电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型与求解算法。整体化模型包含换流变压器与换流阀,换流变压器采用简化模型,换流阀采用理想开关模型,能够对换流器的电气网络结构进行简化。该算法将换流器电气网络拓扑结构分割为主网络与副网络,首先对主网络求解,然后根据得到的结果对副网络求解,最后更新当前仿真步长各换流阀的电流和电压。在PSModel仿真软件中对整体化电磁暂态仿真模型及算法进行了编程实现,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了其高效性与准确性。     

基于BPA-HYPERSIM的大电网自动建模软件开发

随着特高压交直流电网建设的飞速发展,大规模交直流电网相互影响研究领域对电磁暂态仿真的规模及效率提出了很高的要求。针对传统的人工建模方式无法满足大规模电网电磁暂态仿真需求的现状,提出了子系统划分、用户主动控制、自动/手动电网解耦、发电机控制器自定义库、潮流自动校核和智能继承等自动建模关键技术,并开发了把BPA数据转为HYPERSIM电磁暂态模型的自动建模软件。软件成功应用于华东电网220 kV级以上系统建模,建模规模达到6000三相节点以上,建模效率得到极大提升,且具有极高的转换精度。通过实际应用证明该技术极大的提高了大规模电网电磁暂态建模的规模与效率,使得新一代数模混合仿真平台能够及时为大电网安全稳定运行提供技术支持。     

适应频率变化的双馈风电机组稳定分析改进模型

为分析变速恒频风电机组在不同电网频率下的稳定性,提出了考虑适应电网频率变化的双馈风电机组小干扰稳定性的电磁暂态模型。首先,分析了双馈感应发电机现有常规电磁暂态模型不含电网频率导数项,不能反映电网频率变化的问题,提出了双馈感应发电机改进转子暂态电动势的表达式,并建立了含变流器控制系统在内的双馈风电机组小信号改进模型。其次,采用特征值方法,对不同电网频率运行下采用改进及常规双馈感应发电机电磁暂态模型时的系统特征值进行计算与稳定性分析。最后,建立考虑电网频率变化的双馈风电系统时域仿真模型,分别对不同电网频率及不同负荷扰动下的风电机组有功功率和转速特性进行仿真。理论分析及仿真结果表明,相对常规电磁暂态模型,所提出的双馈风电机组改进模型对电网频率变化更为敏感,可适应频率变化的双馈风电机组小干扰稳定分析。     

光伏电源经新能源同步机并网的仿真研究

针对大规模光伏接入电网带来的稳定性问题,提出光伏电源经新能源同步机MGP并网的解决方法。目前对于MGP的研究仍集中于理论分析与实验室单机模型阶段,尚未得出可用于电磁暂态仿真分析的系统模型。为研究各工况下MGP运行的电磁暂态特性,基于MGP理论研究及同步电机对轴系连接关系,在PSCAD/EMTDC软件中搭建110 kW光伏电源通过MGP并网的仿真模型,分析了新能源侧功率变化与电网侧电压故障对MGP系统稳定性的影响,仿真结果表明MGP在故障工况下具备稳定运行及故障隔离能力,验证了仿真模型的合理性与实用性。     

基于PSCAD／EMTDC的贵州电网黑启动方案研究

主要研究了电力系统黑启动过程中的电磁暂态问题,包括发电机自励磁问题、合闸空载线路的操作过电压问题、以及空载线路末端的工频过电压问题。以贵州电网为例,应用电磁暂态仿真软件PscAD／EMTDc建立了电磁暂态问题的仿真模型,分析了贵州电网的黑启动方案。     

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ADPSS的市中主变跳闸事故机电——电磁暂态混合仿真

江西电网220 k V市中主变因220 k V浔市线A相重合于永久性故障而跳闸。基于ADPSS机电—电磁混合仿真平台,以江西全网模型为机电暂态计算背景,模拟故障发生时刻系统运行方式,以浔市线故障近区电网为研究区域,搭建电磁暂态仿真模型。仿真结果显示,故障重合闸时浔市线CT饱和使二次电流波形发生畸变,市中主变保护感受的差流超过保护定值导致差流速断动作。仿真波形与暂态故障录波图基本一致,验证了机电-电磁混合仿真模型的正确性,是进行电网事故重演与原因分析的一种有效手段。     

交直流大电网混合实时仿真（SMRT）平台研发与工程应用

为更准确、高效地研究南方电网受端多回直流换相失败、交直流复杂电网交直流相互影响、受端电网电压稳定和交直流电网稳定控制等问题,提出了研发基于RTDS实时仿真器与并行计算机联合闭环运行的电磁暂态-机电暂态混合实时仿真平台（supermixedreal-timesimulation,SMRT）。系统阐述了SMRT平台的架构和关键技术,即大规模电网实时机电暂态仿真技术、电磁与机电暂态全序量交互技术、RTDS与计算机仿真接口的数字化高速通信技术等。介绍了其在南方交直流互联大电网复杂系统运行分析、控制研究及运行人员培训中的应用。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真接口原理

在电力系统仿真中,如果能在一次仿真过程中同时实现大规模电网的机电暂态仿真与部分电网的详细电磁暂态仿真,那么对详细分析系统特性,特别是直流输电、FACTS元件等的特性具有重要的理论价值和现实意义。针对这一问题,笔者在比较电磁暂态仿真和机电暂态仿真模型与方法的基础上提出了一种电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的通用接口方法。该方法在我国实际电网中的成功应用证明了其有效性和实用性。笔者将分三个系列进行相关讨论,此文为系列报告之一,主要提出了电磁暂态-机电暂态混合仿真的实现原理及接口模型,如接口等值电路的设计、接口交换时序的设计等。     

含大量电磁直流模型的机电–电磁暂态混合仿真技术研究

伴随特高压直流的飞速发展和其输电容量阶跃式提升,我国电网呈现出"强直弱交"的特点。送受端、交直流、多直流之间耦合日趋紧密,电网运行特性日趋复杂。在大规模交直流电网的仿真分析中,直流输电系统需要采用电磁暂态仿真以获得准确动态特性,其余交流电网采用机电暂态仿真以提高仿真效率。然而,含多条直流电磁暂态模型的混合仿真在数据建立、方式调整及平稳启动方面存在困难,制约了大规模电网分析的工作效率和仿真精度。提供了通过直流标准化建模和数据映射拼接实现混合仿真数据自动建立的解决方案,提高了建模效率;提供了直流输电电磁模型运行方式自动调整、混合仿真接口电压箝位平稳启动的方法,使混合仿真能在0.6s的仿真过程内达到稳态。所提方法提高了大规模交直流电网机电–电磁混合仿真分析的工作效率和仿真精度。     

基于PSASP短路计算的外网实用等值方法*

当使用ATP-EMTP软件对大型区域电网的局部线路进行电磁暂态仿真时,受到仿真软件规模的限制,需要将区域电网划分为内部系统和外部系统,对外部系统进行等值简化。文中为简化原系统并保留原系统的短路电流特性,提出了一种基于电力系统分析综合程序(PSASP)短路计算的实用等值方法。采用该等值方法完成了西北电网2017年夏季大运行方式下的等值简化,并在ATP-EMTP软件中搭建了新疆乌鲁木齐简化电网的电磁暂态模型。通过比较等值前后系统的潮流分布和短路电流水平,验证了所提等值方法的正确性和可行性。     

电气化铁路对新疆哈密电网的影响

结合兰新电气化铁路新疆哈密段工程,研究电气化铁路对电网的影响因素,探讨电气化铁路负荷在用电过程中产生谐波及负序对电网的影响,特别是对含风电和电铁同时接入的电网公共连接点(PCC点)电能质量以及风电场的影响。在仿真软件中搭建了新疆哈密地区电网模型,对其影响进行评估和分析,提出治理措施和建议。     

基于HYPERSIM的大规模电网电磁暂态实时仿真实现技术

我国交直流大电网的持续发展对电力系统仿真提出了更高要求。接入实际直流控保装置的大规模电磁暂态实时仿真能够较准确的理解复杂电网的行为以及研究交直流相互影响特性。要实现?s级计算步长下,电磁暂态仿真规模达数千节点的交直流大电网模型实时运转,对解耦的合理性和仿真的实时性提出了严苛的要求,既是实现接入多套直流控保装置的前提条件,也是国际电力系统实时仿真领域共同面临的巨大挑战。基于HYPERSIM和超级计算机SGI,结合处理器计算能力,在长线路自然解耦的基础上,通过优化大电网解耦方法,合理拆分子任务模块,同时满足仿真精度和实时性要求。深入研究了HYPERSIM的自动任务映射参数,提出了综合优化自动任务映射参数的方法。最终实现了规模达到17746个单相节点的大规模交直流电网电磁暂态实时仿真,突破了扩大电网实时仿真规模的难题,进一步提升了交直流大电网仿真精度。基于HYPERSIM的大规模电网电磁暂态实时仿真技术的实现为未来大电网运行决策、规划校核、故障再现提供了新的技术手段。