基于RTDS的模块化多电平换流器子模块等效模型

采用模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电是目前最具前景的直流输电方式。MMC系统需要大量的子模块串联,这给实时仿真带来巨大挑战。文中在实时数字仿真仪(RTDS)中采用CBuilder建立了自定义子模块rtds_SM,不仅能够减少RTDS仿真中MMC子模块的占用资源,还能解决已有的MMC封装模块不能用于研究MMC系统子模块发生故障的特性及其控制保护策略的问题。对子模块中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、反并联二极管、电容进行建模,实现了用于子模块控制和保护的旁路开关以及旁路晶闸管模型。所建立的rtds_SM具有8个输入和2个输出,能反映子模块的各种运行工况以及子模块的电容均压控制。仿真结果表明,提出的MMC子模块模型占用仿真资源小且仿真精度高。     

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.     

基于RTDS的风电场并网仿真试验平台

准确的风电并网试验平台,对风电场并网控制保护等相关问题研究至关重要。本文以实时数字仿真系统RTDS为基础,旨在建立符合实际工程情况的风电场经柔性直流输电系统并网实时仿真平台。首先筒述双馈式风力发电机基本原理及背靠背PWM换流器的控制方式,在Rack1中构建其仿真模型并通过阵风实验验证其有效性.然后在Rack2中建立采用电流矢量控制的双端柔性直流输电系统仿真模型,最后通过Rack之间的通讯建立完整的风电经柔性直流输电系统并网模型。经渐变风实验证明,该实时仿真试验平台具备较好的动态响应特性和准确性.对风电研究具有很好的借鉴意义。     

分布式静止串联补偿器潮流控制优化分配分析

为了提高传统比例分配模式与按照比例条件进行分配时面临的之处,提出了对DSSC集中管理过程进行优化分配的方案,探讨了潮流调节与子模块响应的具体方式。利用数字仿真器(RTDS)完成DSSC主控单元的优化分配测试,测试结果表明:采用实时优化分配法可以实现最快的子模块响应速度,同时达到了最快的潮流变化。并且实时优化分配法完成三轮调节之后便可以满足设计要求,实时优化分配法具备更高响应精度。选择实时优化分配法响应发生于2 s,很快实现出力满发的状态,在3 s时就完成响应过程,实时优化分配法只需投入3组子模块,其他方法则要投入所有的子模块。     

电力简讯

“实时数字仿真系统(RTDS)的应用研究”项目简　　介　　电力系统实时仿真是解决电力系统问题的强有力的分析研究工具。在电力系统规模日益扩大及电力电子技术广泛应用的形势下,常规物理仿真设备面临许多技术和经济问题,全数字式仿真装置成为电力系统实时仿真关注的焦点。由加拿大曼尼托巴直流研究中心研制、RTDS技术公司生产的实时数字仿真系统(RTDS)可用于电力系统分析研究、继电保护和控制设备的测试和试验以及教育与培训。但RTDS中某些模型具有一定的特殊性,在采用RTDS进行系统仿真时,应对不同的项目制定不同的仿真方案。华东电…     

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.     

电力系统实时数字仿真器RTDS

电力系统实时数字仿真器RTDS(RealTimeDigitalSimulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置 ,采用与EMTP仿真程序相同的算法 ,但由于其具有很强的硬件计算能力 ,进行系统研究时速度要快得多。另外 ,RTDS仿真系统的频率特性包括了一个很大的频率范围 (从直流到 4kHz) ,在此频率范围内 ,RTDS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具。RTDS仿真系统可以用于电力系统分析研究、测试保护系统、控制系统的测试及其教育培训     

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.     

RTDS在电力系统稳定控制研究中的应用

介绍了加拿大开发的实时数字仿真器(RTDS),简述了基于RTDS的系统模型搭建,并举例进行了模型搭建的说明.阐述了RTDS在电力系统稳定控制研究中的应用,认为RTDS可用于实现对目前各类稳定与控制分析的有效模拟.这种稳定控制系统的仿真,相当于利用RTDS仿真模拟了电力工程中的稳定控制装置和系统,非常有利于教学和实现对稳定控制装置算法的模拟、精细仿真研究和算法性能验证.最后,用一个失步解列和低频减栽的例子对基于RTDS仿真及其有效性进行了必要的说明.     

基于FPGA的柔性直流实时仿真技术及试验系统

未来柔性直流输电技术大容量、高电压、远距离的发展趋势,对现有的柔性直流仿真建模技术提出了更高的要求。为了建立更符合控制保护装置测试需求的大容量、高电压、远距离柔性直流实时仿真模型,提出了适用于各种子模块拓扑结构且能灵活定义模块级故障的模块化多电平换流器(MMC)等效建模方法,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现灵活柔性直流换流器算法,通过双向高速通信板卡GTFPGA在实时数字仿真器(RTDS)中实现灵活自定义的柔性直流MMC仿真建模,为未来含新型子模块拓扑结构的大容量、高电压、远距离柔性直流工程的控制保护特性研究及其闭环试验,提供有效的实时仿真试验系统和重要的仿真技术支持。     

南方电网交直流混合系统RTDS建模研究

实时数字仿真器RTDS是全数字式电力系统电磁暂态仿真装置,目前主要用于电网中控制保护装置的闭环测试、交直流电力系统的研究及电力系统的高级培训等方面。RTDS大系统建模是一个新的尝试。文章介绍了建模前的准备、建模的步骤及建模过程中的主要难点及对策。     

基于RTDS仿真模型的能量管理系统潮流数据在线仿真系统开发

为使离线电磁仿真软件实时数字仿真仪(real timedigital simulator,RTDS)能够接收能量管理系统(energymanagement system,EMS)的在线潮流数据,将系统运行的实时数据传送给RTDS,实现RTDS的在线化仿真,自动跟踪电网的即时状态。研究并设计了基于南方电网RTDS仿真模型的EMS潮流数据在线系统,通过将来自EMS的潮流数据在RTDS仿真系统模型上进行可观测性分析、状态估计计算、不良数据的检测与辨识等在线化处理,并采用RTDS-GTNET卡的DNP3.0通信协议将估计结果作为仿真初始数据送入RTDS进行仿真,使RTDS仿真基态数据更加接近于系统的实际运行状态,实现了RTDS的在线化仿真。以云南电网仿真系统为例进行了测试,结果表明所开发系统具有较高的准确性。     

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.     

建立华中区域电网等值模型的研究

为了实现在RTDS上对华中电网进行系统模拟试验,对华中川渝电网的等值非常重要,适量的电网节点数是在RTDS上进行试验的基础。文章归纳并精简了整个电网的节点数量,使网络节点数减少到16~19个,解决了在RTDS系统上模拟仿真电力系统进行故障分析时系统容量不够的问题。简化前后系统的稳定潮流计算结果表明,简化前后系统的失真度很小,满足了实际仿真要求。     

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RTDS的“1.15”高肇直流极2闭锁事故仿真

基于实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)搭建了仿真模型,并将RTDS与实际直流输电控制及保护装置连接,建立了交直流混合系统实时仿真实验平台。在此基础上,针对“1.15”高肇直流极2闭锁事故进行了仿真研究,成功地再现了实际故障过程,并分析了事故发生的真正原因：直流极控装置误将瞬时故障检测为永久故障,终止直流线路重启;并提出了合理的改进措施：修改极控装置中接地检测故障装置和直流线路重启去游离时间。     

基于广域自适应多直流协调控制的RTDS仿真研究

为验证基于广域控制的自适应多回直流协调控制方案的有效性与可靠性,同时分析其对现有的直流极控系统的影响,搭建了包含10个机箱的大型交直流混合输电系统的RTDS仿真模型,对已开发完成的多回直流协调控制系统的软硬件进行测试。通过模拟实际电力系统不同的运行状态、故障情况,测试了协调控制系统保护闭锁逻辑的准确性,分析了其与现有直流保护、控制系统之间的相互影响,考核了整套装置的可靠性。对开发RTDS的功能和扩展应用范围具有极为重要的意义。     

电压测量偏差对直流输电系统影响仿真研究

在RTDS实时仿真系统上模拟再现了实际直流系统曾发生的电压测量偏差引起的直流闭锁故障,证实了直流现场电压异常波动问题为电压测量偏差所致。同时在进行大量仿真的基础上,分析总结了直流系统在不同负荷水平下发生直流电压不同类型测量偏差时的运行规律。