基于RTDS的风电场SVC控制器性能检测分析

风电场静止无功补偿器（SVC）控制器的性能对于大规模风电汇集地区电网的电压质量以及系统运行可靠性有着至关重要的影响。为此,在实时数字仿真器（RTDS）中建立了风电场及晶闸管控制电抗器（TCR）型SVC的实时数字仿真模型,即构成一个闭环测试系统,并对实际SVC控制器装置开展性能测试。测试结果表明：这种基于RTDS的SVC控制器闭环性能检测系统能够较全面地测试SVC控制器的动态特性。测试中发现,部分厂家SVC控制器在信号测量、调节器模型设计、网源协调辅助控制功能和控制切换等多方面仍存在亟待完善和改进的问题。     

用于svc控制系统闭环测试的rtds建模

静止无功补偿器(SVC)能有效提高电网接入点的电能质量,广泛应用于电力系统中.介绍了在实时数字仿真器(RTDS)中建立电网与晶闸管控制电抗器(TCR)+无源滤波器(FC)型SVC的实时数字仿真模型,利用该模型验证了SVC控制算法的正确性,并应用该模型与SVC控制器相连,测试SVC控制器的控制性能.试验结果表明:由SVC控制器和RTDS模型构建的闭环动态模拟试验系统能较好的验证SVC控制器的动态特性;通过实验验证了采用SVC控制算法的控制器能有效跟踪电网的无功变化,维持电压稳定,具有很好的控制效果.     

基于实时仿真的AGC闭环测试能力研究

当前电网正开展统一调频市场建设,在实际电网中开展自动发电控制(automatic generation control, AGC)功能测试的难度将进一步加大,调度自动化迫切需要有一个可真实模拟实际电网的仿真环境来支撑开展AGC功能测试。实时仿真在技术可行性上具备开展AGC闭环测试的能力,为验证其有效性,本文搭建了基于实时仿真的AGC闭环测试系统,反演了实际现场的AGC动作事件。试验结果表明建立的RTDS实时仿真模型具备仿真大电网系统频率变化的能力,同时RTDS系统具备与AGC应用闭环试验的能力,可应用于电网AGC功能测试工作。     

楚雄SVC控制保护系统功能和动态性能的RTDS试验

楚雄静止无功补偿（SVC）是云广特高压直流的配套工程,具有技术新、容量大的特点,有必要在工程投产前进行RTDS试验。项目包括建立目前世界规模最大的交直流电网RTDS实时仿真模型,搭建由RTDS、SVC控制保护屏柜、云广直流实际控制保护装置、功放等构成的闭环试验系统,分别在云广直流联网、孤岛两种方式下对楚雄SVC控制保护系统的功能、动态性能以及与电网相互作用进行实时闭环试验。结果表明：楚雄SVC的RTDS闭环试验系统建模合理;试验发现并解决了两套SVC控制不协调工作、交流系统瞬时性故障时SVC退出运行等多项功能缺陷。     

IEC闪变仪的RTDS实现

根据国际电工委员会(IEC)推荐的闪变仪测量原理,在实时数字仿真器RTDS上,建立了IEC闪变仪模型,得到瞬时闪变视感度.将此闪变仪模型应用到基于现场实测数据的电弧炉供配电系统模型中用于母线电压闪变的测量,所得结果与FLUKE电能质量分析仪Topas2000的测量结果一致,从而证明了该模型的合理性.     

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.     

直流现场层模拟系统研究

高压直流控制保护系统在 RTDS 试验过程中,囿于 RTDS 仿真能力的限制,众多外国设备无法完全放入 RTDS 建模.由于没有足够的测控单元和现场设备,导致直流控制系统面临"控无可控"的局面,执行顺序、连锁逻辑等重要功能不能得到测试.Profi Sim (ProcesS Field Simulatot) 现场层模拟系统在工控机上通过软件的方式建立一次设备模型和测控单元模型,然后再通过数据 IO 卡、Profibus 现场总线、IEC61850 通信,与直流控制保护系统、RTDS 实时数字仿真设备构成完整的闭环测试系统,解决了 RTDS 的仿真瓶颈,实现了对直流控制保护系统的完整测试.该成果已成功应用于高岭背靠背直流联网工程的控制保护系统试验,结果表明缩短了试验周期、提高了试验质量.     

直流现场层模拟系统研究

高压直流控制保护系统在RTDS试验过程中,囿于RTDS仿真能力的限制,众多外围设备无法完全放入RTDS建模。由于没有足够的测控单元和现场设备,导致直流控制系统面临“控无可控”的局面,执行顺序、连锁逻辑等重要功能不能得到测试。Profisim（Process Field Simulator）现场层模拟系统在工控机上通过软件的方式建立一次设备模型和测控单元模型,然后再通过数据IO卡、Profibus现场总线、IEC61850通信,与直流控制保护系统、RTDS实时数字仿真设备构成完整的闭环测试系统,解决了RTDS的仿真瓶颈,实现了对直流控制保护系统的完整测试。该成果已成功应用于高岭背靠背直流联网工程的控制保护系统试验,结果表明缩短了试验周期、提高了试验质量。     

基于RTDS的机电电磁暂态混合实时仿真及其在FACTS中的应用

深入研究了基于实时数字仿真器(RTDS)的混合仿真平台的实现方法,其中包括利用RTDS的自定义工具Component Builder(CBuilder)开发的机电暂态程序与接口模块,并选取了适用于该仿真平台的数据交换时序。提出了利用机电-电磁暂态混合仿真技术进行柔性交流输电系统(FACTS)研究的方法,并在RTDS上搭建有两个静止无功补偿器(SVC)控制母线电压的系统模型,对全系统进行全电磁实时仿真、机电-电磁混合实时仿真、对等值化简后的系统进行全电磁仿真,比较不同SVC组合控制下的仿真结果。验证了混合仿真系统的准确性,阐述了利用未等值大系统开展FACTS应用研究的必要性。可以预见,混合仿真技术在大系统的FACTS研究中具有良好的前景。     

基于实时仿真系统的地区电网AVC系统闭环检测方法

提出一种基于实时仿真系统的地区电网自动电压控制(automatic voltage control,AVC)系统闭环检测方法。基于该方法建立了地区电网AVC系统检测平台,该平台由实时仿真系统、中间数据转换接口装置、地区电网AVC系统3部分组成。在实时仿真系统中构建的系统模型包含系统平台模型和中央控制系统模型,通过中间数据转换接口装置将实时仿真系统的模拟量和开关量转换后传给地区电网AVC系统,由AVC系统计算得到控制策略后再通过中间数据转换装置回传到实时仿真系统。该闭环检测平台解决了地区电网AVC系统在现场测试的难题,实现了地区电网AVC系统在试验室检测的目标。     

直流电弧炉电弧等离子体射流的数值模拟

数值模拟是研究直流电弧炉中电弧等离子体射流特性的有效方法,它可为理解和优化电弧炉冶炼过程提供参考依据。本文对直流电弧炉冶炼过程建立了电弧等离子体的二维稳态轴对称磁流体力学模型,采用大型商业软件PHOENICS对电弧流场和温度场进行了计算,仿真结果与文献报导的实际测量结果吻合良好。     

用于高效冶炼氧化镁的双电极直流电弧炉的仿真与实验

将一台3 000k V·A的三相交流氧化镁冶炼电弧炉改造成相同容量的双电极直流电弧炉。揭示了在不同冶炼电流下,输出电压与最大弧长之间的关系。同时,采用三维有限元法对氧化镁熔池的温度场分布进行仿真分析,得出熔池温度场的分布规律。利用改造后的电弧炉制得高纯度的氧化镁晶体,且冶炼得到的氧化镁熔坨的形貌近似椭圆形横截面的拉伸体,与仿真结果一致。最后,比较采用直流电弧炉和交流电弧炉冶炼氧化镁的生产数据,结果表明双电极直流电弧炉冶炼氧化镁的工艺,在单吨能耗、电极损耗以及晶体纯度等方面,均优于传统的三相交流电弧炉。本文工作为采用双电极直流电弧炉生产氧化镁提供了理论指导和依据。     

基于测量数据的电弧炉随机模型及谐波电流计算

文章介绍了一种用于电弧炉谐波分析的时域模型。该模型基于交流电弧的伏安特性,在实测数据的基础上利用统计技术得到电弧伏安特性曲线的有关参数,并采用分段线性化方法模拟电弧炉的伏安特性,在此基础上进行电弧炉的电流计算及谐波分析。在计算中将影响电弧炉工作状态的主要随机因素考虑进来,建立了电弧炉随机分析模型。对某钢厂的12500kVA电弧炉进行了分析研究,分析结果与实测数据有很好的一致性。     

电弧炉电气系统的谐波分析研究

本文为进行电弧炉系统谐波分析的仿真研究。在理论上作了初步探讨，得到一些结果。本文首先建立了交流电弧的等效数学模型，导出了电弧炉系统的数学模型；进而提出了估算电弧模型中参数的方法。采用此方法。对３ｔ及３０ｔ电弧炉进行了谐波分析的仿真研究。并与实测结果进行了对照。     

高压线路单相弧光接地对数仿真模型数据修正算法

受污闪、山火等因素影响,中性点接地高压输电线路易发生单相弧光高阻接地故障,但总体来讲现场获取的故障数据仍然严重不足,制约了弧光接地故障检测及保护技术的研究。人工弧光高阻接地故障实验成本较高,也难以普及应用。针对该问题,文中基于可直接表征电弧燃弧V-I特征的对数电弧模型,详细分析了该模型仿真数据和录波数据的差异性,针对该模型所表征出的电弧V-I特征未能反映实测录波数据中V-I相角差的问题,提出了一种对该模型仿真数据进行修正的数据处理算法,修正后的数据波形具有和真实录波V-I曲线更为接近的外特征,为后续弧光高阻接地故障的研究提供了数据支撑。     

用于动态电能质量分析的交流电弧炉的建模与仿真

使用EMTDC软件包能实现一种新的电弧炉模型。与以往基于电弧阻抗的电弧炉模型不同 ,该模型从电弧炉的电弧能量方程出发 ,以电弧半径作为状态变量通过解非线性方程求出电弧半径与电流的关系。考虑到电弧炉冶炼过程中电弧的不稳定性以及频率为 8 8Hz的电压波动对视觉影响最为明显的事实 ,设计一频率范围为 4～ 14Hz的带通高斯白噪声叠加于电弧半径之上 ,并得到电弧电压 -电流的非线性时变特性。随后 ,给出电弧炉负荷的等效电路 ,即用一受加于其上的电流控制的受控电压源等效代替。最后 ,将此电弧炉模型并入一 10kV电网进行仿真。结果表明 ,用该模型仿真得到的电弧炉电弧电压的特性与实测的波形特性完全一致 ;此外 ,通过与传统的电弧炉模型进行比较 ,表明该模型在动态电能质量分析与检测研究中的应用优于传统方法。     

基于插值同步预处理的Hilbert无功功率测量

针对电网信号频率波动情况下,非同步采样造成频谱泄漏,引起无功功率计算误差的问题,提出一种基于数据预处理的Hilbert无功功率计算方法。即首先使用改进Rife算法实时估计电网中的频率,然后利用插值运算进行数据同步化,最后使用Hilbert变换得到准确的无功功率。在对信号频率测量基础上,对于插值算法,经仿真对比研究,Hermite插值算法达到了比较理想的数据同步化效果。继而对基于Hilbert的无功功率测量方法进行分析,并构建了电弧炉负载仿真模型,作为无功源。仿真结果表明,在电网信号频率波动以及含谐波的情况下,相对于常规的无功功率计算方法,基于插值同步预处理的Hilbert法明显提高了无功功率计算的精度。     

交流电弧炉的间谐波检测及状态判断

针对交流电弧炉不同工况的状态判断问题,文中将能量平衡关系推导出的交流电弧炉时变电阻,与经典非线性电阻模型相叠加,创新地加入弧长随机变化模型,形成了新的可模拟电弧炉不同工况状态的时变电阻模型。应用Matlab/Simulink软件仿真验证了模型的准确性。对仿真出的电弧炉在熔化期、精炼期中的电压电流,用总体平均经验模态分解(EEMD)方法分别进行分解,得到了电弧炉不同时期下全然不同的间谐波特征。实验结果表明,EEMD可消除经验模态分解(EMD)遇到的模态混叠问题,保证了提取出的两个时期电压电流中间谐波信息的准确性与有效性。基于此结果,提出了一种依据不同工况下间谐波特征对电弧炉进行状态判断的方法。     

An integrated model for the study of flicker compensation in electrical networks

This paper presents an integrated model for the simulation of the voltage flicker introduced to a power system due to an arc furnace operation. The model was developed for power system planning purpose in the ATP computational environment. It can be adjusted to the desired operation conditions so as to correctly simulate the furnace operation stages (melting or refining stage) and the expected furnace's degree of flicker severity, for each particular arc furnace and power system combination. Chua's oscillator circuit is used to achieve the chaotic nature behavior of the arc voltage and a Static Var Compensator (SVC) is used for flicker compensation. Modeling and simulation of the full package, including an IEC flickermeter used to evaluate flicker severity, are presented.     

Adaptive static VAR controller for simultaneous elimination of voltage flickers and phase current imbalances due to arc furnaces loads

The present paper aims at utilizing the Static VAR Compensator SVC for simultaneously load balancing and voltage flicker elimination due to arc furnace loads. The SVC of thyristor controlled reactor-fixed capacitor TCR-FC type is considered. The effective susceptance of SVC is controlled and adapted by varying the thyristors firing delay angle. The three-phase imbalanced currents of arc furnace load is balanced by adjusting the effective susceptance of SVC Further, at the same time, the voltage oscillations due to arc furnace load currents are eliminated by updating the thyristor firing delay angle of SVC. An equivalent power system comprises a constant voltage source connected to arc furnace load through transmission system and step down transformer. The proposed SVC is connected at the terminal of the arc furnace load. To validate the effectiveness of the SVC in sense of load current balancing, improvement of power factor, and voltage flicker elimination due to arc furnace load, the above power system is simulated digitally over a wide range of arc resistances. The digital simulation results prove the power of SVC in terms of a constant terminal voltage and three-phase balanced unity power factor line currents with varying arc furnace currents.