功率连接型数字物理混合仿真系统：（二）适应有源被试系统的新型接口算法

将实时数字仿真技术和动态物理模拟技术结合起来,可以对含可再生能源和储能的微网系统进行研究与测试。由于被试系统为有源系统,对混合仿真系统的接口算法提出了更高的要求。针对简化阻尼阻抗接口,设计了一种适用于有源被试系统的阻抗跟踪算法,实现了实时阻抗匹配。提出了一种新的混合接口模型,新接口用理想变压器接口构成前向驱动器,以激励物理模拟系统;由简化阻尼阻抗接口构成反向观测器,以获得精确的数字仿真结果。MATLAB仿真表明,对于有源被试系统,新接口算法兼顾了简化阻尼接口算法对数字仿真系统的"透明性"以及理想变压器接口的带有源负载能力。     

基于自适应模式切换的MMC-HVDC数字物理混合仿真新型接口算法EI北大核心CSCD

数字物理混合仿真已成为模块化多电平换流器柔性直流输电技术(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的重要研究手段,而接口算法是保证其系统稳定性和仿真精确性的关键技术。基于理想变压器模型法与阻尼阻抗法接口特性的对比分析,提出了一种基于自适应模式切换的新型接口算法,可在保证MMC-HVDC数字物理混合仿真系统稳定性的同时提高仿真精度。针对阻尼阻抗法,提出了物理动模交流场等效阻抗的精确计算方法,并简化了MMC交流侧等效阻抗的计算过程,实现了阻抗的实时匹配;根据2种接口算法的结构原理,在阻尼阻抗法的附加阻抗支路增加了一个可控开关,并以理想变压器模型法接口稳定性为依据设计了开关的动作条件及其误动的解决方案,进而设计新型接口算法的实现流程,保证接口特性的有效切换。通过数字仿真对比分析了新型接口算法与常用接口算法的接口特性,验证了其优越的稳定性和精确性。最后,设计了适用于MMC-HVDC数字物理混合仿真平台的启动方案,并通过硬件在环实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

电力系统全数字仿真装置在河北电网的应用调试

介绍了电力系统全数字仿真装置(ADPSS)在河北南网的调试和应用情况.电力系统全数字仿真装置的硬件配置包括PC机群、功率放大器和物理接口箱.应用电力系统全数字仿真装置可以进行电网稳定分析和安全预警,可以用于电力系统的各种分析计算.电力系统全数字实时仿真装置的安装和联调工作包括:机群管理及监控软件功能测试、仿真系统功能测试、仿真装置物理接口箱与接口板卡功能测试、仿真装置外接物理装置试验功能测试.文中详细介绍了仿真装置的联调工作并指出在调试中发现的问题及其解决办法.     

基于自适应模式切换的双馈风机并网数字物理混合仿真新型接口算法

数字物理混合仿真已成为交直流混合电力系统的重要研究手段,而接口算法是决定仿真系统稳定性和精确度的核心内容.为实现新能源经柔性直流输电外送的数字物理混合仿真,将数字物理混合仿真应用于双馈风机,设计了一种自适应模式切换的新型接口算法.根据阻尼阻抗匹配法的结构原理,建立了物理模拟双馈风机的动态等效阻抗模型;针对阻尼阻抗匹配法在双馈风机动态过程放大谐波电流的现象,在功率接口与数字侧之间增加滤波支路,并以双馈风机电流直流分量含有率为依据设计了支路开关的切换条件以防止开关误动作.采用小波神经网络时间序列预测法对物理侧双馈风机转速的传输进行了延时补偿,有效地提高了动态阻抗匹配算法的精确度.通过数字仿真对传统接口算法与新型接口算法的稳定性和精确度进行对比,最后搭建了双馈风机数字物理混合仿真实验平台,验证了所提算法的可行性.     

电力系统数字物理混合仿真接口算法综述

数字物理混合仿真结合了动态物理模拟仿真和实时数字仿真的优点,是进行复杂电力系统研究分析的有效手段;接口算法是保证其闭环稳定性和仿真精确性的关键。文中给出了数字物理混合仿真系统构建的总体结构;对已有接口算法的基本原理、建模方法、存在的问题及其改进方法进行了详细的分析;通过仿真验证了理想变压器模型法、输电线路模型法与阻尼阻抗法的稳定性和精确性性能,并对各类算法的适用领域进行了总结。最后,针对数字物理混合仿真接口算法存在的问题与不足,提出了今后的发展方向和需要解决的关键技术问题。     

特高压交直流电网数模混合实时仿真系统

国家电网仿真中心数模混合仿真实验室建立了特高压交直流电网数模混合实时仿真系统,模拟特高压交直流跨区大电网.实时仿真系统选用Linux操作系统,采用Hypersim全数字实时仿真软件,通过信号接口和功率接口实现了全数字仿真程序与一次直流物理仿真装置和二次控制保护装置的互联,基于SGI超级计算机实现了大规模交直流电网的数模...     

全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型

数字-物理混合仿真结合了数字仿真与物理实验的优势,为复杂电力电子设备的理论研究和工程设计过程提供了便利。然而数字-物理接口的存在可能导致数字-物理混合仿真结果精度降低甚至变得不稳定。为解决数字-物理接口引起的失稳问题,文中在传统阻尼阻抗接口模型的基础上,针对应用于柔性直流输电的全桥型模块化多电平换流器(MMC),提出一种接口补偿阻抗设计方法。首先,全面充分地考虑了接口引入的延时、扰动对系统稳定性和精确性的影响,根据MMC的运行特点,设计了结构简单的RLC串联结构补偿阻抗,使之在不同运行工况下均可确保系统稳定、高精度运行。在此基础上,搭建了基于全桥型MMC直流背靠背的数字-物理混合仿真实验平台,利用数字侧模拟电压暂降、短路等故障,而物理侧全桥型MMC实现故障穿越过程。实验结果表明,所提接口补偿阻抗设计方案保证了系统在各种工况下的有效性。     

电力系统全数字仿真装置在河北电网的应用调试

介绍了电力系统全数字仿真装置（ADPSS）在河北南网的调试和应用情况。电力系统全数字仿真装置的硬件配置包括PC机群、功率放大器和物理接口箱。应用电力系统全数字仿真装置可以进行电网稳定分析和安全预警,可以用于电力系统的各种分析计算。电力系统全数字实时仿真装置的安装和联调工作包括：机群管理及监控软件功能测试、仿真系统功能测试、仿真装置物理接口箱与接口板卡功能测试、仿真装置外接物理装置试验功能测试。文中详细介绍了仿真装置的联调工作并指出在调试中发现的问题及其解决办法。     

现代电力系统大功率数模混合实时仿真实现

数模混合实时仿真技术兼具数字仿真和物理模拟的优势,将成为未来电力系统仿真分析的有效手段。为了适应现代电力系统的发展需求,提出了通用型大功率数模混合实时仿真系统架构,采用基于理想变压器模型改进接口算法、基于电力电子变换器大功率物理侧接口和抗干扰信号交互系统,实现了400V/50kVA大功率数模混合实时仿真系统。同时,在所提出的数模混合实时仿真平台上开展了数模混合实时仿真实验,并与全数字仿真实验进行了对比,验证了系统的稳定性和准确性。     

数—模综合仿真接口算法分析

针对微电网的推广应用还面临着诸多技术难题的问题,将电力系统数字仿真与物理模拟各自的优点与不足结合起来,充分发挥各自优势便可形成数模综合仿真模型,该模型将在微电网技术研究中发挥重大的作用。数模综合仿真接口是数模综合仿真系统的核心部件,而接口算法的选取是数模综合仿真接口设计的基础。在总结现有算法的基础上重点分析了理想变压器模型的稳定性,提出加强稳定性的有效措施及不稳定情况的处理方案。最后,通过算例仿真验证了各措施的有效性。     

基于变电站数字物理混合仿真技术的多级联合仿真培训系统

介绍了作者研发的基于变电站数字物理混合仿真技术的多级联合仿真培训系统总体结构、关键技术及实现方法。该系统对变电站内监控系统、保护及测控装置、五防系统等采用现场真实物理设备,而变电站一次设备及其邻近电网采用数字仿真,同时采用电磁暂态与全动态电网联合仿真技术,这样既能详细而真实地反映变电站一次设备的行为,又能逼真地再现大电网各类动态过程对变电站的影响。应用该系统可以进行调度、集控站以及变电站运行人员的联合培训和反事故演习,特别是能够有效提高变电站运行人员实际操作的训练效果,并加强变电站人员的电网概念和全局观念。     

电力系统实时仿真技术研究综述

电力系统实时仿真已成为进行电力系统试验研究、规划设计、调度运行和状态安全评估的重要工具。电力系统实时仿真技术的发展经历了物理仿真、数模混合仿真和数字仿真三个阶段。介绍了电力系统实时仿真技术的一般定义、发展历程及现状,突出了该技术的实时性特点,同时,对实时仿真技术的理论基础、涉及的算法和实现方式也作了一定程度的阐述,对电力系统实时仿真技术有较全面的比较和说明。三种实时仿真技术有各自的优缺点,在实际应用中应有选择性地配合使用。数模混合仿真技术在仿真应用中较有优势,成为目前较热门的研究课题,对它作了重点介绍。最后进一步指出了电力系统实时仿真技术急需解决的问题。     

电力系统数模混合实时仿真技术的现状与发展

电力系统实时数字仿真与物理模拟相结合可以达到优势互补、优化模拟的效果。模拟仿真器与实时数字仿真系统之间能量与信号的交换 ,是数模混合实时仿真接口的主要问题。利用替代定理 ,两者之间可以通过戴维南等值电路和诺顿等值电路进行相互表述。实时数字仿真系统与HVDC原型模拟换流器构成的混合实时仿真系统在天—广高压直流控制与保护系统测试中得到了成功应用。实时数字仿真系统与动模机组的硬件连接则需要开发背靠背变流器。提出了先进的集成混合实时仿真系统的架构 ,其对经济有效地扩大实时仿真系统的规模具有重要的意义     

数字化变电站培训仿真系统的建设研究

现有采用数字仿真方式的变电站培训系统已不能满足对数字化变电站技术人员的培训要求.分析了传统变电站培训仿真系统存在的不足,提出了基于数字-物理混合仿真的数字化变电站培训仿真系统,介绍了该系统的总体架构、软件仿真的关键内容以及主要功能.     

基于行为仿真的变电站仿真系统

为了降低变电站培训成本与提高培训的真实感,对变电站中人的行为进行了研究与仿真,结合虚拟现实技术、虚拟人行为仿真技术设计并实现了一套变电站仿真系统。利用三维建模技术构建了变电站中的主要虚拟人模型和主要的场景模型;利用行为建模技术为变电站中的虚拟人建立了行为动画;利用开源场景图形库(OSG)平台与骨骼动画引擎(Cal3D)平台实现了变电站的漫游仿真与虚拟人行为控制仿真,提出并实现了基于属性与碰撞检测的虚拟人行为生成算法,设计并实现了一套辅助子系统用于辅助用户完成变电站中的仿真与设备查询。实验结果显示,设计实现的仿真系统仿真效果较好,具有一定的实用性和现实意义。     

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。     

基于实时仿真技术的变电站数字物理混合仿真与培训系统

针对目前国内变电站自动化仿真与培训系统存在的不足,提出了一种基于实时仿真技术的变电站数字物理混合仿真与培训方案,该方案将数字仿真的一次系统、二次设备以及真实的变电站自动化设备创造性地放置于同一个仿真系统中,有机连接、灵活配置,营造了更为逼真的运行环境, 帮助使用者更加深入地了解变电站自动化设备的运行性能和工作特性。     

数字化变电站二次系统仿真测试方案

提出了一种基于数字动态实时仿真技术的数字化变电站二次系统测试方案.测试系统具有静态和动态测试功能.通过建立变电站一次系统的模型,对电网进行高精度的电磁暂态实时仿真计算,并将计算结果按照IEC 61850标准输出至实际的数字保护装置,可以对单个装置进行常规测试,也适合对各种电压等级的全套数字化变电站二次设备进行整体的闭环测试.