大规模交直流电力系统并行计算数字仿真综述

论述了大规模交直流电力系统并行计算数字仿真方法。首先,介绍了4种可并行计算的电力系统数字仿真工具,对各自特点和适用性进行了分析。其次,对比研究了基于频率响应的等值方法、Ward等值方法以及基于物理等效的动态等值方法等3种电力系统等值方法,并分析了各自的优缺点。然后,从模型转换与对应、元件布局与连接以及子系统划分与分核3个方面,详细研究了基于PSCAD/EMTDC仿真工具的交直流大系统并行计算方法。同时,全面分析了基于RT LAB的大规模交直流电力系统并行计算方法,并对系统的初始化进行了详细分析。     

适用于电磁暂态仿真的大电网简化方法及在南方电网的应用

为了减少采用电磁暂态仿真程序研究大规模交直流电力系统中交流系统不对称故障时的计算量,提出了采用发电机支撑强度进行动态等值的方法。根据500 k V主干网架母线与低压网络拓扑结构以及低压网络是否含有发电机分别采用3种标准等值结构替代;其次采用时域聚合法得到等值发电机参数;最后针对动态等值结果评价提出3个量化指标。该文对南方电网2020年规划数据进行等值计算,比较了等值前后主干网架的稳态潮流、短路电流水平和暂态响应特性。比较结果表明,该等值方法既能保证等值前后主干网架稳态潮流不变,又能保证短路电流近似不变;等值系统极大简化原型系统的同时,保持了一定的动态响应相似性。     

半波长级与全波长级输电系统的过电压与同步稳定性分析

文章建立了半波长级与全波长级输电系统稳态特性与暂态特性分析的一般性电路模型,推导出了远距离输电系统的无损线数学模型和有损线数学模型。采用解析分析与数值计算相结合的方法,分析了输电距离在全波长级范围变化时的送受端状态量特性及沿线电压分布。利用小信号分析法对远距离输电系统的同步稳定性进行了分析,得出了能保持同步稳定性的输电距离范围。根据同步稳定性与频率偏差约束条件,确定了半波长级与全波长级输电系统的可行输电距离。利用解析分析方法研究了远距离输电系统的暂态工频过电压特性和暂态稳定特性,推导出了严重故障点位置计算公式和最大过电压计算公式,并基于等面积法对系统的暂态稳定性进行了分析。     

基于myDAQ的电网谐波分析综合实验设计

针对传统的"信号分析与处理"课程综合实验不易开展的缺陷,提出基于myDAQ与LabVIEW相结合的电网谐波分析综合实验设计方案。提供硬件电路设计框架,部分模块电路由学生自行设计。实际电网信号经模块电路处理后通过myDAQ的A/D转换功能输入至计算机,在LabVIEW环境中编写MathScript程序实现对其进行信号分析并显示结果。整个实验可脱离实验室,随时随地进行。实践证明,此实验方法更加灵活高效,加深了学生对信号分析相关理论的理解,极大地提高了学生软硬件结合以及工程实践的能力。     

大规模交直流电力系统电磁暂态仿真高效建模方法EI北大核心CSCD

为克服机电暂态仿真无法描述交直流混合电力系统非基波或不对称特性的局限性,急需高效的大规模电力系统电磁暂态建模方法。针对实际高压直流输电换流站主接线方式,文章首先简化了阀组模型并说明了对应简化模型的输电线路模型,大大减少了模拟换流站而利用的计算资源;其后介绍了适用于基于文本转换的电磁暂态快速建模技术的模型定义方法,该模型充分利用了矩阵计算,易于初始化且提高了计算速度。以一个两区四机系统验证了采用所提简化直流模型的精确性与自定义模型的有效性,以南方电网主网等值系统为例说明了大电网电磁暂态建模的步骤,并提出了提高机电暂态仿真精度的建议。     

连接弱同步支撑系统的电压源换流器优化矢量控制策略

为克服采用矢量控制策略的换流器在接入弱同步支撑系统中失稳的问题,优化了电压源换流器的矢量控制策略。首先根据简化模型指出矢量控制的换流器由正负反馈两部分组成,向弱同步支撑系统供电时失稳是由于正反馈起了主导作用。其次为加强负反馈的作用,将系统频率偏差作为附加控制环节引入矢量控制器中,使改进后的控制策略能够应对弱同步支撑系统,甚至无源系统。最后仿真结果表明,这种优化控制策略在电压源换流站连于弱电网时的动态响应与虚拟同步机类似,并且在供电网络失去电源时无须切换控制策略。     

基于复合移相控制的直流输电系统换相失败响应优化研究

目前国内直流输电工程采用的控制策略主要有基于ABB技术路线的控制策略和基于SIEMENS技术路线的控制策略。该文对两类控制策略针对换相失败的应对方式进行了分析对比,指出基于SIEMENS路线的策略虽然有利于提高稳态运行时关断角的控制精度,但相对于基于ABB路线的控制策略换相失败持续时间更长,主要原因为逆变侧交流故障下前者仍采用比例积分控制器(proportional and integral,PI)对触发角进行调节,响应速度较慢。基于上述分析,对基于SIEMENS路线的控制策略提出了附加复合移相控制策略,具体包括基于直流电流上升率检测的移相控制策略和基于交流电压不平衡度与幅值检测的移相控制策略,并给出控制器的详细设计参数。仿真结果显示,相对于原始控制策略,投入复合移相控制策略有助于预防换相失败或缩短换相失败时间,加速功率恢复,提升直流系统故障下响应特性。     

适用于不对称情况的线换相换流器动态相量模型

为满足大规模交直流输电系统快速精确仿真的需求,采用动态相量法对不对称情况下的线换相换流器进行建模。首先分析不对称情况下换流器的实际触发及换相原理,提出计及换流器交流侧3次谐波、直流侧2次谐波时的触发角和换相角计算方法,改进传统的换流器开关函数,在此基础上,通过忽略不必要次项建立适用于不对称运行情况的计及低次非特征谐波的换流器动态相量模型,以简化模型的计算过程。将其应用于Cigre-Benchmark标准直流系统,与PSCAD仿真结果对比,结果表明模型准确有效。基于改进开关函数模型,进一步判断换相失败与否,结果表明计及交流侧3次谐波以及直流侧2次谐波能更准确有效地判断换相失败。