混合仿真电磁侧功率源等效误差原理分析及改进

传统的电磁—机电暂态仿真电磁侧在机电侧等值方式主要有电流源、诺顿等值电路和功率源等。分析了单接口下电磁侧在机电侧功率源等效误差产生的机理,探讨了电磁侧发生故障后机电侧精确计算对电磁侧信息的限制性需求。指出仅传递功率信息在电磁侧发生故障时并不能保证机电侧的正确求解。针对单接口和多接口形式给出了机电侧计算所需的信息,并给出了一种区别于功率源的等值方式。该等值方式利用机电侧上一个步长的信息,将传统功率源等值接口电流迭代求取的过程转化为线性方程组求解,从而改善了功率源等值方式在电磁侧故障后由于迭代造成的机电侧计算不准确的问题,提高了机电侧的计算精度。该方式适用于电磁侧采用实时数字仿真器计算的情况,并可推广到电磁侧与机电侧存在多个接口的情况。     

适用于混合仿真的戴维南等值阻抗改进求取算法

由于基于机电暂态数据获得的机电侧系统戴维南等值阻抗参数难以体现接口发生故障后机电侧系统的电磁暂态特性,文中提出了一种基于电磁暂态短路仿真的机电-电磁暂态混合仿真机电侧戴维南等值阻抗改进求取算法。该算法是基于一种不受各次谐波影响的系统时间常数求取方法,通过全电磁暂态模型的接口位置设置2次不同接地电阻的三相短路故障,联立时间常数方程计算得到机电侧系统的等值阻抗信息。与传统的基于机电暂态模型通过单位电流注入法计算出的等值阻抗相比,文中方法计算出的等值阻抗能够更准确地体现接口发生接地故障后机电侧系统的电磁暂态特性,从而提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间和故障后的仿真精度。     

电磁-机电暂态混合仿真接口交互信息限制性分析

电磁-机电混合仿真可同时实现对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,本文首先分析了混合仿真分割求解的信息量交互基本需求,分别从电磁侧与机电侧两个方面比较了各自边界条件的限制性,并就电磁侧电流源等值形式与功率源等值形式进行了适用性分析。最后,通过基于PSCAD+C的混合仿真平台验证了上述相应分析结论。     

机电-电磁暂态混合仿真复合非对称故障计算方法

为了提高机电-电磁暂态混合仿真对机电侧非对称故障的处理能力,进一步提升混合仿真对各类工况的适应性,本文提出了一种同时考虑机电侧非对称故障和电磁侧非对称故障的计算方法。首先提出了一种机电侧发生非对称故障后的机电侧故障仿真方法,该方法根据非对称故障的类型获取故障电路导纳矩阵,继而通过修改与故障节点相关的导纳元素,将故障电路导纳矩阵的叠加到原导纳矩阵中获得故障后的导纳矩阵,并通过求解网络方程获得故障后的网络解。然后根据线性电路叠加定理,提出了接口节点戴维南等值电势的计算方法。为减少电磁侧的建模量,采用接口正序等值导纳进行戴维南电势向诺顿等值电流的转化。最后结合含有一回直流线路的IEEE39节点系统的基于PSCAD+C架构的机电-电磁暂态混合仿真平台,验证了所提方法的精度和有效性。     

基于RTDS/CBuilder的机电电磁暂态混合仿真接口建模研究

在机电电磁暂态混合仿真中,一侧系统计算需要对对侧系统进行等值建模。本文基于RTDS/CBuilder提出了一种计及机电侧系统三序等值阻抗的适用于机电电磁暂态混合仿真的接口建模方法,详细介绍了接口模型的建模原理、实现方法和计算流程。仿真结果表明,该方法可以保证电磁侧发生非对称故障后的仿真精度,具有良好的扩展性。     

一种机电—电磁暂态混合仿真外部系统各序等值及实现方法

为了准确模拟外部系统各序等值阻抗,提出了一种适用于机电—电磁暂态混合仿真的多端口外部等值电路模型并给出其实现方法。该方法基于电流补偿的原理,通过计算外部系统等值的瞬时注入电流,解决了正负序等值阻抗不相等引起的不对称节点导纳矩阵的求解问题。仿真结果表明,与单纯电压源等值方式相比,该方法可以体现外部系统各序等值阻抗,并且可以方便地扩展到多个端口,适合进行电磁侧发生非对称故障之后的仿真分析。     

基于高频等值阻抗的机电-电磁暂态混合仿真接口模型

机电-电磁暂态混合仿真是当前研究大规模并网变流器与电网之间交互作用稳定性的有效手段,由于并网变流器的宽频带响应特性,使得传统以基频等值为目标的戴维南接口模型不再适用。针对于此,文中提出了一种基于高频等值阻抗的接口模型,该模型以受控源形式的戴维南等值电路为基础,既能体现机电-电磁侧交互的宽频特性,又具有较高的仿真精度。仿真算例验证了所提出模型的有效性。     

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。     

电磁–机电暂态混合仿真精度改善技术研究

故障期间和故障后电磁–机电暂态混合仿真结果与全电磁暂态仿真结果的差异性制约了混合仿真的应用,为了进一步提高混合仿真的仿真精度,研究了混合仿真接口精度改善技术。首先,分析了接口交互误差产生机理;然后提出了3种针对接口交互误差的仿真精度改善技术,分别为变步长交互、戴维南电动势外推预估和戴维南电动势一阶保持;最后,基于PSCAD+C的电磁–机电暂态混合仿真平台对所提出的3种精度改善技术进行了效果和可行性验证。仿真结果表明上述精度改善技术均有良好的精度提高作用。     

考虑衰减直流分量的dq-120改进算法及其在混合仿真中的应用

该文分析了故障电流含有衰减直流分量时传统dq-120算法的误差形成机理及表现形式。在此基础上,结合Prony算法提出了一种dq-120改进算法,该算法基于故障电流中含有直流分量的假设条件,对故障电流的dq-120计算结果进行模型降阶,简化了传统Prony算法的计算量并提升了dq-120算法对直流分量的免疫水平。借助PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了含有一回直流线路的IEEE 39节点系统机电-电磁暂态混合仿真模型。仿真结果表明,与传统的dq-120算法相比,改进算法明显提高了故障期间相量提取精度,从而有效提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间的仿真精度以及整个仿真过程的仿真精度。     

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。     

机电-电磁暂态混合仿真多端口模型的比较分析

机电—电磁暂态混合仿真在端口建模方面主要有两种方法:一种基于多端口诺顿等值电路在端口处进行直接的电路耦合(耦合模型);另一种是在电磁侧的端口与端口之间进行解耦,通过机电暂态计算进行间接耦合(解耦模型)。建立了稳态期间两种模型的数学模型,将机电暂态的计算过程考虑进解耦模型的等值电势,证明了稳态情况下解耦模型与耦合模型的一致性。考虑电磁侧直流输电系统的控制特性,推导了经扩展之后的两类模型的节点导纳矩阵。结合两种模型的节点导纳矩阵的特点,对两种模型进行了暂态特性的对比分析。理论和仿真结果表明,当扰动和故障发生在电磁侧时,两种模型在本地直流的换相失败现象的分析过程中表现基本一致,而对一回直流逆变侧故障引起其他直流的换相失败的分析,解耦模型的适应性较弱。两种模型在仿真建模中应进行合理选择。     

电磁-机电暂态混合仿真误差传递机理分析

电磁与机电暂态仿真在模型处理、积分步长和计算模式等方面存在的诸多差异使得通过接口结合的电磁 机电混合仿真存在不可忽视的固有误差,从而限制了其广泛应用。分别从电磁、机电暂态计算交互信息提取误差与接口交互误差两个方面分析了混合仿真中的误差传递机理,其中交互信息提取误差包括瞬时值转相量提取误差、相量转瞬时值离散误差及接口等值阻抗计算误差,接口交互误差包括时序交互误差、数据传输延时误差及机电暂态计算迭代误差。最后,通过基于PSCAD+C的电磁 机电混合仿真平台对上述接口误差机理分析结论给予验证,理论分析与仿真结果表明,相量提取算法、交互步长及数据传输延时是影响混合仿真精度的关键因素.     

含风电的电力系统不对称故障后机电恢复特性修正方法研究

在发生不对称故障情况下,风电系统机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果间存在较大的差异,严重影响了仿真系统稳定性评估的准确性。为减少在不对称故障情况下风电系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真间的误差,文中提出了一种基于数据挖掘的风电系统机电暂态仿真恢复特性曲线修正方法,并给出了其机电仿真的主要误差评价指标。最后,以PSCAD/EMTDC上风电系统的电磁暂态仿真曲线为标准响应曲线,以PSASP上风电系统机电暂态仿真曲线为目标,通过构造相应的样本库和修正算例进行验证,仿真结果说明了所提出方法的有效性和评价指标的合理性。     

基于ADPSS的高压直流输电系统机电暂态-电磁暂态混合仿真研究

为了准确分析高压直流输电系统的动态特性,针对±500 kV江城（湖北江陵-广东鹅城）高压直流输电实例工程,给出一种基于全数字实时仿真装置（ADPSS）的机电暂态-电磁暂态混合建模方法。利用电路等值转换理论分析了机电-电磁混合仿真的计算机理,进而阐述了机电模型及电磁模型的建模方法。利用所构建的直流工程混合模型,开展了整流侧与逆变侧的交流系统分别发生接地故障的模拟仿真,并与采用交流电网化简处理的常见直流系统纯电磁建模仿真进行了比较分析。仿真结果表明,基于ADPSS的高压直流输电系统机电-电磁混合仿真建模方法是有效的,其相比纯电磁模型能更精确地反映直流系统的动态运行特性,从而增强仿真模型的准确度。