高压大容量链式STATCOM高效闭环实时仿真

此处提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高压大容量链式静止同步补偿器(STATCOM)高效实时闭环仿真试验系统,STATCOM功率阀组模型由实时数字仿真系统(RTDS)DSP机柜与GTFPGA硬件单元并行处理,STATCOM阀控装置与RTDS系统通过高速光纤接口交互功率阀组模型实时仿真信号.仿真系统运行效率高、占用RTDS硬件资源少,弥补了现有链式STATCOM闭环实时仿真系统方案的不足;实现了与实际功率阀组子模块数量完全一致的链式STATCOM系统、以及包含多套STATCOM区域电网系统的闭环实时仿真.通过与STATCOM实际样机动模试验特性校核,验证了仿真系统的有效性和准确性.仿真试验系统已应用在STATCOM实际工程设计方案校核和控制系统的功能测试及性能验证中.     

实时数字仿真系统(RTDS)在阳城-淮阴TCSC工程中的应用研究

在RTDS实时数字仿真系统上建立了包括阳城固定串补(FSC)和可控串补(TCSC)模型在内的阳城-淮阴输电系统的详细模型,并分别对该系统采用FSC方案和TCSC方案进行了实时仿真试验和比较.自主研发了1套能与RTDS实时仿真装置接口的TCSC综合控制试验装置,在RTDS平台上实现了内部控制和外部控制两种控制方式研究TCSC,即采用RTDS内部所提供的控制元件建立TCSC控制系统和采用自己研发的TCSC综合控制试验装置,并对这两种控制方式作了比较研究.     

基于RTDS的有源电力滤波器实物控制器闭环仿真技术

为高效实现电力电子装置技术验证及测试,提出一种基于实时数字仿真仪(RTDS)的有源电力滤波器(APF)控制器闭环仿真测试方法,三相电网、负荷及APF逆变桥、直流侧电容和断路器等一次回路由RTDS中的软件进行模拟,APF控制和保护则采用实际装置中的控制板。通过5类信号调理模块解决APF控制器与RTDS软件模型之间的信号匹配问题,形成RTDS的实物控制器仿真实验标准接口。整体仿真模型在RTDS小步长环境中构建,提出绝缘栅双极型晶体管(IGBT)触发脉冲、保护控制信号逻辑、RTDS中短路故障模型、操作观察界面等核心模块建模方法,形成了完整的测试步骤和测试项目。通过将APF控制器的RTDS测试数据与实际装置的测试数据进行对比分析,验证了方法的有效性。     

汽轮机数字电液控制系统入网检测方法

现有的汽轮机数字电液控制系统(DEH)存在影响电网安全稳定的缺陷.利用实时数字仿真系统(RTDS)搭建了用于DEH入网检测的半实物和纯数字仿真平台;在RTDS内部建立了汽轮发电机组模型,研制了信号隔离仿真装置,实现RTDS与DEH的互联;提出检测DEH静、动态特性的空载和负载试验方法.检测结果表明,该方法可获得DEH重要控制同路传递函数及参数设置,并测知其软硬件方面存在的设计缺陷,为加强入网设备管理提供技术依据和进一步规范DEH入网性能指标打下基础.     

基于多线程技术的数字保护实时仿真系统

一次系统实时数字仿真对仿真步长有着严格的要求,一般为50～60 μs.而微机保护等控制系统对仿真步长的要求则低得多,两者相差达一个数量级以上.这给在RTDS上实现保护实时、闭环数字仿真系统带来很大困难.首先介绍了RTDS中控制系统以及用户自定义组件(UDC)的数学模型,分析了实时仿真系统所遇到的问题,指出多线程技术可以解决控制系统采样间隔与仿真步长不一致的问题,从而有效缩短最小时间步长;然后详细介绍了多线程技术的原理以及在RTDS中的实现方法,并开发了基子多线程技术的保护实时数字仿真系统模型;最后以一套纵联保护实时仿真模型为例,在RTDS系统中验证了多线程技术的优越性.     

独立局域电网三道防线建设方案分析

文中首先总结了独立局域电网网架结构的特点,结合国家推进售电侧改革的发展趋势,分析了独立局域电网普遍存在的安全稳定问题。以某独立局域电网为例,提出了三道防线建设方案,对稳定控制系统、低频低压减载、高频切机、失步解列配置方案涉及到的一些关键技术问题进行了阐述,并通过实时数字仿真仪(RTDS)仿真试验和离线仿真验证了方案的适用性,对在线实时稳定控制系统的可行性进行了论证。最后对独立局域电网三道防线的建设原则进行了归纳总结。     

基于IEC 61850标准的实时数字仿真系统

电力实时数字仿真（RTDS）系统是分析电力系统特征、测试继电保护及二次设备的重要手段,得到了广泛应用。采用电子式互感器后,RTDS系统不再需要D/A转换和功率放大等环节,可以直接将仿真产生的数据经格式转换后加以使用。文中研究了基于IEC 61850标准的新型RTDS系统的构成和实现,介绍了连接RTDS系统与全数字二次设备的测试模型,通过对110 kV线路数字化保护的试验验证了系统的实用性。     

Σ-ΔA/D在电机控制系统中的应用研究

设计了一种应用于交流电机控制系统的Σ-ΔA/D方案。使用仿真模型研究级联积分梳状(CIC)滤波器对比传统平均值滤波器的优势,对比CIC滤波器不同阶数和抽样率对信噪比及信号延时的影响。硬件采用ADS1204实现二阶Σ-Δ调制,FPGA实现3阶CIC滤波,采集精度和响应速度完全能够满足交流电机控制系统精度及实时性要求。     

三相电流型多电平变流器的数字控制技术

基于DSP和FPGA硬件系统,本文给出了三相电流型多电平变流器的控制系统的设计方法。文中给出一种二逻辑PWM信号到三逻辑PWM信号的数字转换方法,从而将三逻辑PWM信号的实现以及短路脉冲的分配完全移植于FPGA内部.实现了电流型多电平变流器的全数字化控制。通过一个三相电流型7电平逆变器实验.对所构造的控制系统进行了验证。     

基于RTDS的直驱型风机变流器控制系统闭环试验平台设计

为了深入研究直驱型风力发电机组电气特性,采用实时数字仿真器(RTDS)与风机变流器控制系统结合的形式,建立了基于RTDS的某型号直驱型风力发电机组实际变流器控制系统闭环试验平台。阐述了试验平台设备连接及信号交换方式、数字模型的建立方法,设计了风力发电机的并网模拟、风速变化、低电压过渡能力验证、系统频率偏移、风力机功率调节、风力机运行方式调节等试验项目,并对试验结果进行分析。试验结果表明,所建立的直驱型风机变流器控制系统闭环试验平台能够对风机电气控制性能进行全面测试,仿真结果与直驱型风机实际运行规律相吻合。     

不对称电网故障时风电网侧变流器控制的数/模仿真

不对称电网故障时网侧变流器的有效控制,对提高风电机组的并网运行能力具有重要意义。文中采用优选的序分量分解算法,设计了基于正、负序双dq电流调节的网侧变流器控制策略。为验证控制策略并克服纯数字仿真和物理实验的缺点,采用实时数字仿真器(RTDS)和自主开发的数字信号处理器(DSP)控制器,构建了双馈风电机组数/模混合仿真系统。对一台2 MW机组的数/模混合仿真证明了控制策略的正确性和方案的有效性。     

RTDS上机电暂态仿真自定义模块的研究与开发

由于在实时数字仿真器(RTDS)上通过增加RACK数目来加大系统仿真规模的成本过高,一种可行的方法是对系统末端交流电网进行机电暂态仿真,系统主干交直流电网利用RTDS进行电磁暂态实时仿真,即实现基于RTDS的电磁-机电暂态混合实时仿真.为此,文中在RTDS的CBuilder开发环境下,开发实现了CBuilder自定义机电暂态仿真模块,并与RTDS电磁暂态仿真模型成功对接.通过采用CBuilder下的多线程技术和高斯网络化简技术,有效提高了RTDS上的机电暂态仿真计算规模.利用IEEE标准数据验证了所开发的机电暂态自定义模块的正确性,并在基于RTDS的电磁-机电混合仿真中成功加以应用,通过与全电磁模型的对比,证明了基于RTDS的混合仿真的有效性.     

图形化RTDS在线实时仿真系统

实时数字仿真器RTDS(简称RTDS系统)用于大规模交直流并联电网的稳定分析和反事故措施研究时,还不能实现在线,即不能及时地跟踪实际电网的运行变化,且仿真的动态过程也不能直观地显示和操作.为使RTDS系统能接收能量管理系统(EMS)的在线潮流数据,跟踪电网运行变化,便于电网分析、运行人员研究,文中提出并实现了基于EMS潮流数据的RTDS系统在线仿真方法,并可图形化显示和操作.将来自EMS的潮流数据在RTDS系统仿真模型上进行状态估计,采用数字通信将估计结果刷新RTDS系统仿真的基态,使RTDS系统仿真基态数据接近于电网运行的实际状态.自主开发图形平台,并经数字通信,实现电网接线与RTDS系统仿真结果在同一界面上的动态显示和操作.该系统已在南方交直流电网大规模RTDS系统仿真平台上实施.     

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。     

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。     

电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现：（一）混合实时仿真数字量接口*

电磁暂态-机电暂态混合实时仿真是国内外电力系统仿真领域的热点和难点之一,《电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现》系列论文对此技术难题进行攻关。作为本系列论文第一部分,针对已有的基于模拟量接口的电磁机电暂态混合实时仿真系统的不足,利用目前国际先进的现场可编程门阵列（FPGA）板卡进行数字化通信接口交换数据,开发了基于RTDS的电磁机电暂态混合实时仿真数字量接口。与RTDS纯电磁暂态仿真结果对比,所研发的数字量接口可有效地减少仿真噪声、提高仿真精度,极大地推进电磁机电暂态混合实时仿真的应用。     

基于可编程电源的数模动模混合仿真系统研究

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,提出一种基于可编程电源的数模动模混合仿真系统。利用动模实验室搭建动模仿真系统,并在RTDS中搭建39节点系统作为数字仿真系统模型,结合以理想变压器模型算法作为功率接口算法的接口系统,形成一个800 V/345 kV的动模数模混合实时仿真系统实验平台。在研究混合仿真接口两端系统延时对系统稳定性和准确性影响基础上,提出用二阶相位超前环节对下发通道和上传通道的接口延时进行相位补偿,以提高系统稳定性和准确性。通过对所搭建的数模动模混合仿真系统的实验,并与纯数字仿真进行对比分析,进一步验证了混合仿真系统的有效性。     

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。     

基于RTDS的光伏并网数字物理混合实时仿真平台设计

作为清洁的可再生能源,太阳能光伏发电已成为国内可再生能源发展战略的重要内容。运用数字物理混合的硬件在环仿真方法对光伏并网系统的特性进行研究,能够提供便捷的实验条件和准确的实验结果。基于RTDS(Real Time Digital Simulator)实时仿真系统,通过其数模接口同外部DSP构成数字物理闭环,设计了一种光伏并网系统的硬件在环仿真平台,建立了容量为520 kWp的光伏并网系统,实现了最大功率跟踪和并网控制的功能。最后对RTDS系统内的闭环仿真结果进行了分析,验证了所提出的数模混合硬件在环实时仿真方法的可行性和有效性。