双馈风力发电及变流控制的数/模混合仿真方案分析与设计

数/模混合仿真(D/PHS)是风电技术的一种极具前景的研究手段.文中介绍了实时数字仿真器(RTDS)的特点,对能量型和信号型D/PHS系统的原理和稳定性进行了对比分析.采用RTDS和自主开发的变流器控制系统,设计了双馈变速风力发电机的信号型D/PHS方案,详细阐述了数字模型和控制系统的实现方法.针对一台2 MW风电机组的D/PHS算例验证了文中方案的有效性.     

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。     

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.     

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.     

基于子图同构算法的实时数字仿真系统模块划分

实时数字仿真（RTDS）是目前电力系统分析和研究的重要手段和前沿技术,目前面临的建模难题是大规模电网的模块划分和RTDS系统硬件单元Rack分配问题,合理的模块划分能提高实时仿真效率。文中提出基于子图同构算法的南方电网实时仿真系统的模块划分方法,将模块划分和Rack分配问题转化为在Rack的关联结构中寻找模块电气联络的子图同构问题。采用子图同构算法搜索可行的Rack分配方案,获得Rack的最优分配方案。计算结果表明了该算法获得的Rack分配方案的可行性。     

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。     

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IEC 61850标准的实时数字仿真系统

电力实时数字仿真（RTDS）系统是分析电力系统特征、测试继电保护及二次设备的重要手段,得到了广泛应用。采用电子式互感器后,RTDS系统不再需要D/A转换和功率放大等环节,可以直接将仿真产生的数据经格式转换后加以使用。文中研究了基于IEC 61850标准的新型RTDS系统的构成和实现,介绍了连接RTDS系统与全数字二次设备的测试模型,通过对110 kV线路数字化保护的试验验证了系统的实用性。     

基于RTDS的交直流混合系统实际故障再现分析

基于实时数字仿真器（RTDS）,针对实际的交直流混合电网,搭建了仿真模型,并将RTDS与实际直流输电控制保护装置连接,建立了一个交直流混合系统实时仿真实验平台。介绍了仿真建模中的关键问题,提出了RTDS元件模型的选择原则。在此基础上,对南方电网中实际发生的 2种典型故障进行了仿真研究,通过仿真实验成功再现了实际故障过程,并分析得出了故障发生的真实原因,提出了合理的改进建议。通过仿真结果与实际录波的对比,证明所建电网模型是准确、可信的,能够比较真实地反映实际系统的动态特性。     

电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现：（一）混合实时仿真数字量接口*

电磁暂态-机电暂态混合实时仿真是国内外电力系统仿真领域的热点和难点之一,《电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现》系列论文对此技术难题进行攻关。作为本系列论文第一部分,针对已有的基于模拟量接口的电磁机电暂态混合实时仿真系统的不足,利用目前国际先进的现场可编程门阵列（FPGA）板卡进行数字化通信接口交换数据,开发了基于RTDS的电磁机电暂态混合实时仿真数字量接口。与RTDS纯电磁暂态仿真结果对比,所研发的数字量接口可有效地减少仿真噪声、提高仿真精度,极大地推进电磁机电暂态混合实时仿真的应用。     

不对称电网故障时风电网侧变流器控制的数/模仿真

不对称电网故障时网侧变流器的有效控制,对提高风电机组的并网运行能力具有重要意义。文中采用优选的序分量分解算法,设计了基于正、负序双dq电流调节的网侧变流器控制策略。为验证控制策略并克服纯数字仿真和物理实验的缺点,采用实时数字仿真器(RTDS)和自主开发的数字信号处理器(DSP)控制器,构建了双馈风电机组数/模混合仿真系统。对一台2 MW机组的数/模混合仿真证明了控制策略的正确性和方案的有效性。     

NETOMAC在电力系统实时仿真中的应用

基于电力系统仿真软件包NETOMAC和实时数字仿真器RIDS，提出了先进的集成混合实时仿真系统。此系统利用实时数字混合接口，将NETOMAC的机电暂态计算和RIDS的电磁暂态计算相结合，为大系统及包含多个灵活交流输电设备和高压直流输电的复杂系统的实时仿真提供了一个经济可行的解决方案。利用NETOMAC与实际的控制器和继电保护装置相结合构成的新型数字—物理混合动态仿真系统，可进行控制器和继电保护装置的实时测试。     

采用频率相关网络等值的RTDS-TSA异构混合仿真平台开发

大规模交直流混联电网的仿真,既需要考虑直流部分仿真的精细性,也要兼顾整体的仿真效率。因此文中将实时数字仿真器(RTDS)和机电暂态稳定分析(TSA)程序结合在一起提出一种异构的RTDS-TSA实时混合仿真平台。该平台采用GTFPGA板卡作为两者间高速数字化通信接口,同时实现了频率相关网络等值(FDNE)以提高仿真精度。通过一个由新英格兰39节点系统更改而来的含直流线路的测试系统,验证了所开发平台的正确性。     

电力系统实时数字仿真系统介绍

以RTDS为例对电力系统实时数字仿真的历史，原理及功能做了较为全面的描述，列举当前几种较为成熟的实时数字仿真器的特点，并对其中三种从技术进行了比较，对电力工作能够较为深入地了解电力系统实时数据仿真技术有一定的帮助。     

基于可编程电源的数模动模混合仿真系统研究

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,提出一种基于可编程电源的数模动模混合仿真系统。利用动模实验室搭建动模仿真系统,并在RTDS中搭建39节点系统作为数字仿真系统模型,结合以理想变压器模型算法作为功率接口算法的接口系统,形成一个800 V/345 kV的动模数模混合实时仿真系统实验平台。在研究混合仿真接口两端系统延时对系统稳定性和准确性影响基础上,提出用二阶相位超前环节对下发通道和上传通道的接口延时进行相位补偿,以提高系统稳定性和准确性。通过对所搭建的数模动模混合仿真系统的实验,并与纯数字仿真进行对比分析,进一步验证了混合仿真系统的有效性。     

电力系统实时数学仿真技术

介绍电力系统实时数字仿真技术的发展过程，以全数字实时仿真系统(RTDS)为例，说明实时数字仿真技术在电力系统中得到了广泛应用。基于微机的电力系统实时数字仿真技术具有良好的发展前景，重点讨论我国第1台自主开发的基于微机的数字动态实时仿真系统(Digital Dynamic Real-TimeSimulator，DDRTS)，指出此项技术是未来电力系统实时数字仿真中的一个重要发展方向。另外，强调了在这个领域研究中值得关注的几个问题。     

玉林串补控制保护功能和动态性能RTDS试验

南方电网仿真实验室采用实时数字仿真(RTDS)方法,搭建了由RTDS、串补控制保护屏柜、功放、线路保护装置等构成的闭环测试系统,对玉林串补控制保护系统的功能和动态性能进行实时闭环试验。结果表明,玉林串补RTDS闭环测试系统建模合理,满足串补控制保护功能测试要求。尽管玉林串补控制保护在整体功能上满足技术规范基本要求,但存在部分保护动作值偏大及事件信息不完善等缺陷,需在投运前整改。     

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。     

柔性直流输电控制及保护系统

介绍了柔性直流输电控制及保护系统的工作原理。结合上海南汇柔性直流输电示范工程,描述了中国制造的柔性直流输电控制及保护系统的组成和软件配置,并给出了实时数字仿真器（RTDS）仿真验证结果,表明其在稳态和暂态过程中均具有良好的控制效果,适合实际工程应用。     

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