应用潮流方程简化网络计算的电力系统小干扰稳定分析

在电力系统的小干扰稳定分析方法中,电力网络与动态元件的接口方程普遍采用节点电压方程。以往方法在处理负荷时通常采用电压静特性模型且系统的运行方式连续变化,造成状态矩阵的修正计算量庞大。针对这一问题,本文提出了接口方程采用潮流方程进行小干扰稳定分析的方法。在原有动态元件的线性化微分-代数方程的基础上,本文以注入功率为代数向量,并结合线性化处理的网络潮流方程,建立了用于小干扰稳定分析的全系统数学模型,由此得到了新的全系统状态矩阵和电压静特性负荷对全系统状态矩阵的修正。分析表明该状态矩阵具有收缩网络的特点,其修正式具有简化网络计算的优越性。数值仿真验证了该方法的正确性。     

基于元件自适应模型的步距预测-校正方法

为确保仿真精度的同时提高计算速度，不仅要对元件模型进行合理简化，而且选择合理的步距并实现切换自动控制，通过仿真误差的分析，确定了步距变换的检验判据。为避免大量的校验计算，文中还基于元件的自适应模型定义了与时间常数相关的步距预测因子，在此基础上首次提出了距自动控制的预测－校正方法，仿真实验表明：步距的预测－校正方法不仅减少了校验计算量，而且避免了步距的振荡反复，成功地提高了仿真速度。     

模块化多电平换流器的简化模型研究

模块化多电平换流器是适用于高压直流输电的新型多电平换流器拓扑。在仿真试验中发现,随着模块化多电平换流器(MMC)级联模块数的增加,换流器中含有的电力电子器件也大幅增加,显著增加了电磁暂态仿真的计算量,提高了对计算机的硬件需求。通过分析MMC的均压控制过程,提出了一种基于数学方程的简化模型,仿真结果验证了该简化模型能够有效地减少仿真计算量,并拥有与详细模型近乎一致的动态和稳态响应,为研究级联模块数较多的MMC系统提供了一种有效的仿真试验方法。     

含控制器在内电力系统元件的完整结构化模型及其简化(Ⅰ):建模方法与同步发电机建模应用

现代电力系统中的各元件,如发电机与高压直流输电、柔性交流输电等电力电子装置,均安装有控制器,当进行区域控制或进行区域级仿真或分析时,需要含各元件控制器的完整区域模型。但完整区域模型非常复杂,因而迫切需要能对其合理简化,既能准确描述整个区域的主要动态特性,又能大大降低微分方程的阶数,降低模型的复杂性与非线性特性。而区域级模型简化的核心和重点又在于元件级模型的简化。该系列文章建立含控制器的元件完整结构化模型(微分–代数方程形式),并给出其简化方法。不同于传统的线性化等效或主导极点简化,提出的简化方法,在保证微分–代数系统性质、保留隐动态的前提下,大大降低微分方程阶数与复杂性,为实时控制提供合适的区域级(机电暂态)模型。该文给出元件完整与简化结构化模型的一般形式与规范化构造方法,建立含各种控制器(包括传统的解析与神经网络等非解析控制器)在内的同步发电机的完整结构化模型并做模型简化,简化模型与完整模型的仿真试验对比验证了简化方法的有效性。     

基于广义状态估计的拓扑错误快速识别方法

为提高开关拓扑识别的速度,简化识别过程中的计算量,提出一种快速识别站内开关拓扑错误的方法。该方法对广义状态估计模型中的约束方程进行重新描述,根据约束方程的特点将全局状态向量解耦,解耦后的状态向量分为独立向量与依赖向量;采用独立状态向量表示量测方程,并据此分析了量测雅可比矩阵结构,进而简化了迭代方程,降低了矩阵的维数,在目标函数不变的情况下,将全局求解分为两步完成;通过量测残差识别模拟量不良数据,通过仅对残差较大的可疑厂站计算的拉格朗日乘子识别开关元件状态的错误。最后,以山东某地区110 kV站为例验证了所提模型与方法的有效性,根据试验结果得出所提方法计算迭代矩阵维数更低,所占内存更少,计算速度更快。     

中压直流综合电力系统建模与实时仿真实现方法

舰船中压直流综合电力系统包含大量特种电机和电力电子设备,其模型阶数高、非线性强,电磁暂态仿真计算量大。文章以典型中压直流综合电力系统为对象,首先,介绍了多相发电机整流系统、多相推进电机及其变频器、隔离型DC/DC变流器等组成设备的模型,构建了全系统电磁暂态实时仿真模型。其次,以开关分布平均化和节点数最少为优化目标,提出一种基于元件的启发式系统剖分方法,提高了系统优化剖分计算效率,在消耗较少计算资源的情况下,实现了系统高精度实时仿真。最后,物理试验验证了仿真模型的准确性,并通过对比分析,验证了所提出剖分方法的高效性。     

基于VSC-MTDC的平均值建模与控制策略EI北大核心CSCD

针对基于电压源型变流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电(multi-terminal HVDC transmission,MTDC)系统的电磁暂态仿真中,每一个VSC均包含多个电力电子器件,同时采用脉宽调制技术,势必增加VSC-MTDC仿真系统的数学计算量的问题,提出了一种VSC平均值模型替代VSC详细模型,以简化仿真系统。基于VSC平均值模型的简化方法,即:忽略变流器输出电压中的所有高次谐波,以受控电压源替代变流器输出,以虚拟受控电流源表征交/直流接口关系。最后,通过搭建三端VSC-MTDC输电仿真系统,对比了所提出的平均值模型与详细模型在各个工况下的系统响应,仿真结果表明,VSC平均值模型与详细模型在不同工况下,两者的系统动态响应基本一致,采用平均值模型系统仿真速度更快,仿真效率更高。     

基于VSC-MTDC的平均值建模与控制策略

针对基于电压源型变流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电(multi-terminal HVDC transmission,MTDC)系统的电磁暂态仿真中,每一个VSC均包含多个电力电子器件,同时采用脉宽调制技术,势必增加VSC-MTDC仿真系统的数学计算量的问题,提出了一种VSC平均值模型替代VSC详细模型,以简化仿真系统。基于VSC平均值模型的简化方法,即:忽略变流器输出电压中的所有高次谐波,以受控电压源替代变流器输出,以虚拟受控电流源表征交/直流接口关系。最后,通过搭建三端VSC-MTDC输电仿真系统,对比了所提出的平均值模型与详细模型在各个工况下的系统响应,仿真结果表明,VSC平均值模型与详细模型在不同工况下,两者的系统动态响应基本一致,采用平均值模型系统仿真速度更快,仿真效率更高。     

集成门极换向晶闸管开关特性

新型开关器件集成门极换向晶闸管(IGCT)由于其优越的性能在中高压大功率多电平变流器系统中逐渐得到广泛应用.在电力电子仿真软件PSIM中实现的一种适用于高压大功率变流仿真的IGCT功能模型的基础上,建立了IGCT单管实验的仿真模型,分析了IGCT开关特性,特别是该电路中各种杂散参数和缓冲吸收电路中各元件参数对IGCT关断过程的影响,为实际的基于IGCT器件的大功率多电平变流器系统的结构设计和控制提供了重要的理论根据和指导.     

双馈风电机组的通用型机电暂态模型及其 电磁暂态模型的对比分析

针对风力发电系统的电磁暂态模型复杂、计算速度慢的问题,研究了一种风力发电系统的通用性机电暂态模型。该模型不包含电力电子器件,由纯粹的数学计算完成,模型简单、计算速度快。该机电暂态模型分为风速模型、风力机及其控制模型、发电机/变流器模型、电气控制模型四部分。在PSCAD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,验证了该模型在保证一定计算精度的前提下大大提高了计算速度。该通用性机电暂态模型为大规模并网风电场的仿真建模提供了模型参考,具有实用价值。