基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流系统快速建模及有效性分析

为提高大规模交直流系统PSCAD/EMTDC仿真模型建立的效率,基于PSS/E数据文件,提出了一套系统快速建模的程序化流程。给出了PSS/E和PSCAD/EMTDC之间关键元件的模型对应关系,并描述了快速建模的详细过程:先提取元件连接、元件参数等信息,通过区域判据和电压分层实现网络模块化,再结合坐标变换完成整个网络在各子模块下的布局、元件模型的建立及各参数的设定,最后,通过自动布线生成PSCAD/EMTDC仿真模型。仿真结果表明,在稳态、直流闭锁和交流对称故障下,转换前后的系统稳态和暂态特性相一致,该结果验证了快速建模方法的有效性;在交流不对称故障下,模型转换前后的机电暂态与电磁暂态特性不一致,这表明了机电暂态仿真程序的局限性和电磁暂态仿真程序的必要性。     

基于直流系统故障响应特征的机电暂态建模方法

针对机电暂态下直流及其控制系统模型不能反映实际系统动态特性的问题,提出了一种基于直流电压故障响应特征的直流系统建模新方法。分析了直流系统机电暂态模型与电磁暂态模型的差异,确定了影响直流系统动态特性的关键性因素。进而提出利用直流系统电磁暂态模型在故障期间的特征,来改善机电暂态模型的关键思路。最后,借助PSCAD/EMTDC下的详细仿真,提炼了直流电压故障响应特征,并以交流系统故障类型和换流母线电压跌落情况为条件,将该响应特征引入机电暂态直流换流器模型中。利用所提方法在PSS/E环境下搭建了直流系统的自定义模型,相关仿真结果验证了建模方法的实用性。     

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。     

基于PSS/E和PSCAD/EMTDC联合仿真的交直流系统混合仿真研究

机电—电磁联合仿真技术兼顾机电暂态仿真和电磁暂态仿真二者优点,可应用于交直流输电系统仿真研究中,基于PSS/E与PSCAD/EMTDC联合仿真技术,对南方电网进行直流系统电磁暂态建模及交流系统机电暂态建模,并进行实例仿真研究,通过不同仿真工具的仿真曲线对比分析,说明机电—电磁混合仿真技术的优越性。研究结果表明,机电—电磁混合仿真与机电暂态仿真整体上系统响应趋势近似,在故障期间及故障恢复初期直流响应特性上还存在一定的差异性,机电—电磁联合仿真技术能更精确地体现多次换相失败及换相失败后直流系统恢复的过程,对交直流输电系统仿真研究具有较强的适用性。     

PSS/E中双端直流系统自定义建模与仿真

对PSS/E下常规双端直流系统的自定义建模展开了深入研究。首先,从深入研究了PSS/E自定义建模原理;然后,对直流自定义建模的方法,对建模中的关键问题,即换流器在机电暂态下的建模即改进,控制的建模,进行了深入分析;最后,以CIGRE直流输电标准测试系统为例搭建了自定义模型,并与PSCAD/EMTDC环境下的模型进行了仿真结果对比,验证了所建自定义直流模型的正确性和PSS/E自定义功能的实用性。     

BPA向PSS/E的数据转换及暂态稳定比较研究

BPA和PSS/E均为机电暂态仿真软件,两者潮流数据和暂态模型具有较好的相似性,在对BPA和PSS/E两种仿真软件的暂稳态数学模型分析和比较的基础上,提出了BPA向PSS/E数据转换的详细方法,并通过某交直流系统进行仿真测试,对潮流计算结果和稳定计算结果进行了对比分析,仿真结果表明两者潮流基本一致,暂态仿真结果相似,暂稳态过程基本吻合,表明BPA数据可以准确的转换为PSS/E数据,实现数据共享.     

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。     

基于分段平均化模型的微电网快速电磁暂态仿真方法

针对微电网的详细电磁暂态（EMT）仿真模型效率较低的问题,提出了一种基于分段平均化模型的微电网快速电磁暂态仿真方法,记作EMTPAM。该方法将分布式电源（DG）和分布式储能元件（DS）以分段平均化模型（PAM）来处理,并将PAM集成到微电网EMT仿真程序中。对带有两个光伏元件（PV）和一个电池储能系统（BESS）的微电网系统分别进行PSCAD/EMTDC和EMTPAM仿真,两者结果的一致性验证了所提方法的有效性;但后者的速度更快,表明所提的分段平均化模型具有更高的效率。     

MMC电磁暂态快速仿真模型

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)中大量的开关器件给电磁暂态仿真程序(如PSCAD/EMTDC)带来巨大的计算量,使得仿真速度极其缓慢,给仿真研究以及工程设计带来极大的不便。通过进一步推导电容、电感Dommel电磁暂态数值计算方法,得到了电容、电感等值计算中的历史电流源递推公式,使得历史电流源的计算过程中不必再进行支路电流的中间计算,加快了计算速度。基于此历史电流源递推公式建立了MMC电磁暂态快速仿真模型,并在PSCAD/EMTDC中搭建不同端数、不同电平数MMC-HVDC系统,验证了该快速模型的仿真精度和提速效果。     

高压直流输电系统电磁暂态建模

高压直流输电及特高压直流输电的大力发展,交直流相互作用问题日益突出。该文基于电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC,给出了直流输电系统电磁暂态模型的一般建模方法、控制系统参数选择分析方法、控制系统静态特性校验方法及系统动态性能分析方法,以此验证交直流一次系统建模及控制与保护系统建模的有效性,为准确分析交直流相互作用提供有力基础。     

电力系统仿真软件PSS/E的直流系统模型及其仿真研究

简要介绍了电力系统仿真软件(PSS/E)动态仿真的基本原理.PSS/E中的直流模型可以分为两类:一类考虑直流线路电感暂态过程和高频控制器动态特性,另一类不考虑以上动态特性.文章分析了这些直流模型的有效性和适用性,并通过准稳态直流动态模型CDC4进行了仿真研究,仿真结果表明PSS/E直流模型能够满足大规模交/直流系统仿真的要求.     

基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流电网实际故障再现

针对2010年11月7日南方电网发生的北郊一增城甲线短路故障导致5回直流同时发生换相失败事件,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,根据实际电网结构等值系统搭建了含直流详细模型的电磁暂态仿真模型.为保证交直流大电网的快速且准确的建模,确定了建模规模,提出了直流系统建模、发电机调节系统自定义与校核、大规模交直流电网分区建模调试等工程实用方法.在此基础上,对此次故障进行了仿真研究,成功再现了实际故障过程.通过仿真结果与实际故障录波的对比,证明了建模方法的有效性和所建模型的准确度.最后使用所建模型对广东500 kV重要站点进行了典型故障仿真分析,确定了不同故障类型下可能引起5回直流同时发生换相失败的故障区域.     

大规模交直流混联电网RTDS快速建模方法

为提高大规模交直流系统实时数字仿真器(RTDS)建模的效率,提出了一套将各种常用机电暂态数据文件统一转换为RTDS模型的成套流程方法。对PSS/E-RSCAD数据转换时关键元件的模型对应关系及存在的问题进行了对比分析,从电力系统抽象建模、动态等值、数据预处理和数据转换等方面详细介绍了大规模交直流系统RTDS建模的关键技术。开发了一套常用机电暂态软件至RTDS的数据移植软件,并成功应用于浙江电网的RTDS快速建模研究。对称故障下的仿真结果表明,系统转换前后稳态和暂态特性相一致,验证了RTDS快速建模方法的有效性。     

交直流电力系统BPA与PSS/E潮流数据转换分析

通过对BPA和PSS/E两种仿真软件数学模型分析得出两者在潮流数据上的转换关系,编写数据格式转换程序。利用纯交流数据和交直流数据进行仿真计算,以测试数据转换的准确性以及数据转换在交流系统和交直流互联系统上的差异,重点对BPA和PSS/E在交直流互联系统潮流计算结果上的差异进行了原因分析。对两个软件在潮流数据转换中需要注意的问题进行了总结。     

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。     

大规模交直流电力系统并行计算数字仿真综述

论述了大规模交直流电力系统并行计算数字仿真方法。首先,介绍了4种可并行计算的电力系统数字仿真工具,对各自特点和适用性进行了分析。其次,对比研究了基于频率响应的等值方法、Ward等值方法以及基于物理等效的动态等值方法等3种电力系统等值方法,并分析了各自的优缺点。然后,从模型转换与对应、元件布局与连接以及子系统划分与分核3个方面,详细研究了基于PSCAD/EMTDC仿真工具的交直流大系统并行计算方法。同时,全面分析了基于RT LAB的大规模交直流电力系统并行计算方法,并对系统的初始化进行了详细分析。     

电力系统仿真软件PSS/E中柔性直流输电系统模型及其仿真研究

柔性直流输电系统(voltage sourced converters high voltage direct current，VSC-HVDC)因其快速灵活的可控性在电力工业中将有越来越广泛的应用，研究其在复杂电力网络中的动态性能具有工程实际意义，应用电力系统仿真软件PSS/E可模拟柔性直流输电的准稳态响应。介绍了PSS/E动态仿真的基本原理；分析了柔性直流输电模型VSCDCT的有效性和适用性，并基于实际系统对准稳态直流动态模型VSCDCT进行了仿真研究，仿真结果表明 PSS/E直流模型能够满足大规模交/直流系统仿真的要求。     

含逆变器的微电网动态相量模型

微电网作为一种分布式可再生能源并网的有效途径,是传统电力系统的重要补充。然而,微电网中含有大量的并网逆变器、机端负荷和线路,其电磁暂态过程给微电网的建模、分析和控制带来了巨大的挑战。以并网逆变器、线路和机端负荷的动态相量模型为基础,建立含并网逆变器的微电网动态相量模型。最后,在电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC中建立一个含有多台并网逆变器的微电网模型,并在Matlab/Simulink中建立其动态相量模型。仿真试验的结果验证了所提微电网动态相量模型的正确性和有效性,为并网逆变器和微电网的建模、分析和控制提供了一种新方法。