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。     

数字物理混合仿真系统的建模及理论分析:（一）系统结构与模型

数字物理混合仿真结合了数字仿真和物理模拟的优点,是仿真发展的新方向.接口算法是混合仿真中的关键问题.分析了混合仿真系统的结构,对串行时序和并行时序进行了比较.综述了已有的5种接口方法,并推导出其中4种方法的统一形式.最后建立了混合仿真系统的离散动态模型,该模型为混合仿真系统的理论分析提供了基础.     

电力系统实时仿真技术分析

阐述了电力系统实时仿真技术的应用情况和发展前景。对实时数字仿真系统采用的各种硬件平台进行了分析和比较。结合实际工程项目对实时仿真测试技术的应用情况进行了详细介绍,并阐述了数模混合实时仿真系统的原理、结构和应用情况。提出了先进的集成混合实时仿真系统的架构。该系统对扩大实时仿真系统的规模具有重要意义。     

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。     

新型区域配电网数字物理混合仿真系统研究

随着大量分布式电源及新型电力电子设备接入配电网,迫切需要开展面向新型区域配电网的仿真分析关键技术研究,为配电网的规划、运行、科学研究与试验提供先进实用的分析技术和仿真手段。介绍了电力系统物理仿真、数字仿真和数字物理混合仿真,阐述了现有RTDS、ARENE、HYPERSIM、DDRTS等几款主流商业数字物理混合仿真系统的特点及其优缺点,并对数字物理混合仿真的分类方法进行归纳。然后从平台研发、模型建立、算法研究、接口开发、故障模拟等方面对新型配电网数字物理混合仿真技术进行了全面叙述,初步探讨新型配电网数字物理混合仿真系统研究,为进一步展开相关研究开发工作奠定基础。     

柔性高压直流输电仿真技术研究方法综述

柔性直流输电工程应用前景广阔,采用各种高精度高效率仿真技术对柔性直流系统进行理论分析和运行特性研究是柔性直流技术发展的关键;实时数字仿真、物理动模仿真和数字物理混合仿真是常用的系统仿真研究方法。总结柔性直流输电系统结构及核心装备;分别介绍三种仿真方法,从基本理论与算法原理、实现方式和柔直装备建模方法等方面进行论述,并总结各种方法的适用性和优缺点。最后,对柔性高压直流输电仿真技术的发展趋势和关键问题进行了总结和展望,提出了几点可能的研究思路。     

基于时序分析的数字物理混合仿真技术:（二）收敛性与准确性分析

基于离散动态模型,对电力一次系统数字物理混合仿真的收敛性和准确性进行了研究。将混合仿真理解为一种数值方法,通过对离散动态模型的误差分析,得到了混合仿真的收敛性结论。混合仿真的准确性主要由混合仿真所收敛到的延时系统决定。推导了交流稳态下混合仿真的理论解和接口的功率折算关系,并通过混合仿真实验验证了理论分析的结论。     

特高压交直流电网实时仿真平台建设及应用

研究提出了特高压交直流电网实时仿真平台建设思路、关键技术和应用方向,依托实时数字仿真系统和直流控制保护装置,采用动态等值技术、数字与物理混合仿真技术,搭建了特高压交直流电网实时仿真平台,开展了对特高压交直流电网的实时仿真研究,准确模拟了交直流系统之间的相互影响机理。     

特高压交直流电网实时仿真平台建设及应用

研究提出了特高压交直流电网实时仿真平台建设思路、关键技术和应用方向,依托实时数字仿真系统和直流控制保护装置,采用动态等值技术、数字与物理混合仿真技术,搭建了特高压交直流电网实时仿真平台,开展了对特高压交直流电网的实时仿真研究,准确模拟了交直流系统之间的相互影响机理。     

基于公共时钟同步的系统时序分析与控制

随着系统时钟频率不断提高,时序在高速数字系统设计中越来越复杂。为保证系统能正常稳定工作,必须在PCB设计之初就进行精确的时序分析和控制;同时信号完整性问题对时序的影响越来越严重,信号完整性问题需在时序设计的同时解决。对公共时钟同步系统的时序进行了详细的分析,并针对一嵌入式系统,采用Cadence仿真工具SPECCTRAQuest进行信号完整性仿真优化及时序分析计算,得出了控制系统工作时序的约束。这一设计方法也适用于其他高速数字系统的时序设计。     

基于时序分析的数字物理混合仿真技术:（三）稳定性分析

基于离散动态模型,对电力一次系统数字物理混合仿真的稳定性进行了研究。将混合仿真理解为一种数值方法,其稳定性由延时系统和离散动态模型的稳定性决定。基于延时微分方程组的理论,分析了延时系统的稳定性及离散动态模型的稳定性,并推导了接口稳定性的条件。通过LC二阶电路的混合仿真实验,验证了理论分析的结论。     

电力系统硬件在环仿真应用的现状及展望

硬件在环仿真(HILS)是提升现代大电网系统仿真准确性、支撑开展高压直流/新能源等装置可靠性验证的有效手段。首先,在介绍HILS基本架构和优势的基础上阐述了HILS在提升电网一次系统仿真准确性、支撑电网二次控制系统测试验证方面的技术及应用现状;然后分析了电力系统HILS平台构建面临的挑战,提出可接入多异构数据模型的灵活架构技术、有限仿真资源下新能源场站等值和大型二次系统等效技术、控制对象接入的通用接口技术等技术方向;最后,从传统技术深化和与新技术融合发展2个角度探讨了电力系统HILS的未来发展趋势,以期对相关平台研发和仿真实验工作提供一定参考。     

OFDM电力线载波通信系统的定时同步和模式识别

为了提高电力线载波通信系统对抗恶劣信道环境的能力,设计了适用于正交频分复用(OFDM)电力线载波通信系统的前导序列结构,基于此结构提出了一种新的定时同步方法和模式识别方法。MATLAB仿真表明,该定时同步方法可明显提升电力线载波通信系统在恶劣环境下的系统性能,与传统定时同步方法相比,定时同步偏差均值和方差都具有优势,所提出的模式识别方法也可准确识别低信噪比下的系统工作模式。     

数字仿真技术在青海电网中的应用

电力系统的不断发展对继电保护装置、安全自动装置测试和校验工作提出了更高的要求,面对电力系统规模的不断扩大,传统的手工计算或简单的计算程序已不能满足各方面的使用需求,而利用大型的全数字化实时仿真及测试系统进行电力系统研究已成为现代实验室研究的必然趋势。文章对几种继电保护常规实验室研究手段进行了比较,比较详细地介绍了数字动态实时仿真系统在青海电网事故分析中的应用。     

高效可逆变流器的自动定时控制算法

电流滞环控制系统中,开关高频化带来严重的开关损耗、电磁干扰和谐波污染。文章提出了自动定时控制的优化算法,将开关频率限定在一定范围内,以达到高效节能的目的;综合考虑交流侧感抗、开关频率、谐波畸变率和开关损耗等指标,提出了主电路电感参数和开关频率的选择公式,并采用TMS320F2812数字信号处理器构造了试验样机,进行仿真和试验研究,其结果证明了该方法的有效性和实用性。     

多端直流微电网硬件在环系统设计与实现

为了满足含多种分布式电源直流微电网运行和控制策略的测试需求,研究了一种针对直流微电网的多层次、多时间尺度硬件在环仿真(HILS)系统。所设计方案中,直流微电网的一次调压、二次调压和优化运行控制算法分别在不同的实时仿真机和控制器中实现,且兼顾了本地重点单元控制算法的验证。最后,搭建了由控制器DSP,RT-LAB实时仿真机、cRIO实时处理器及上位机等组成的HILS测试平台,并通过算例验证了HILS系统平台的灵活性和可靠性。     

直流系统继电误动作半实物仿真平台设计与分析

变电站直流系统中接地故障引起的继电器误动作会造成安全隐患。利用计算机半实物仿真技术,在eMEGAsim实时仿真器中搭建了用于分析直流系统继电器误动作的仿真平台,通过替代原理将实物继电器取代其在RT-LAB软件中的仿真模块,并保持原仿真模型整体电气特性不变,实现仿真模型和工程实物的有效联接。利用搭建的半实物仿真平台,分别分析了不同接地电阻值和系统分布电容对继电器误动的影响。相对于离线仿真,该半实物仿真平台能够有效提高仿真分析速度,真实展现开关实物动作过程,分析结果对实际调试有一定的参考意义。     

电化学储能电站协调控制器动模试验关键技术研究及应用

电化学储能电站是新能源建设的重要环节,协调控制器是保证电化学储能电站安全可靠运行的关键二次设备。针对协调控制器开展动模试验的诸多难点,分析了协调控制器及其控制策略、电化学储能电站中电池管理系统(battery management system, BMS)与储能变流器(power conversion system, PCS)的特性以及协调控制器GOOSE数据交互等三方面问题。通过对BMS与PCS特性仿真方法的研究,提出了针对多个BMS与PCS的层级化建模技术。根据模型计算及数据交互要求,研发了实时仿真方法及GOOSE数据收发机制。在此基础上,搭建了实时仿真系统与协调控制器装置的闭环环境,制定试验方案并开展了完整的动模试验。模型的实时运行及动模试验的开展证明了针对协调控制器动模试验技术的可行性。     

构建新型电力系统背景下输电网架加强投资决策模型

为实现“碳达峰”和“碳中和”目标,构建以新能源为主体的新型电力系统是我国能源电力领域未来一个阶段面临的重要工作和任务,单纯依靠传统的投资建设接入系统的方式不能有效解决大规模新能源发电并网给电力系统带来的问题。提出了一种含有柔性输电装置的输电网架长期投资决策模型,通过在现有输电网加装柔性输电装置,既可满足新能源发电并网的需求,又能够有效提高投资效率,极大提高了输电投资决策的灵活性。算例研究表明,在一个改进的IEEE-24节点测试系统中,通过分别考虑线路扩展和加装PS、SC设备的不同组合,形成了不同的输电网架加强投资方案。所提方法能够为决策提供良好的输电网架加强方案,在投资成本和缓解拥堵所节省的费用之间取得平衡。