电力系统机电/电磁暂态仿真数据转换系统

针对目前电力系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真各自相对独立的现状,从电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真的需求出发,提出并编程实现了一种基于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统,该系统可以直接将机电暂态仿真数据转换为电磁暂态仿真数据,为机电暂态与电磁暂态两种原本相对独立的仿真搭起了桥梁。并以实际上海电网为例,结果表明该系统能准确地实现电力系统机电暂态仿真到电磁暂态仿真数据的成功转换。     

电力系统机电暂态和电磁暂态数字混合仿真

简要介绍了混合仿真的基本原理．对国内外研究状况进行综述,从工程应用角度对混合仿真涉及的关键技术进行分析和评价,并就混合仿真软件开发过程中需注意的若干事项进行讨论。最后指出,基于成熟的机电暂态和电磁暂态软件开发离线混合仿真程序具有广阔的前景和工程应用价值。     

基于机电—电磁混合仿真的暂态电能质量分析

为提高暂态电能质量仿真精度,提出了基于机电—电磁混合仿真的暂态电能质量分析评估方法。根据电能质量分析的需要把整个电网分割成机电暂态网络和电磁暂态网络,通过数据交换接口进行机电—电磁混合仿真计算,并针对大容量异步电机启动引起的电压暂降进行仿真研究,分析电机容量和接入点短路容量对电压暂降的影响。仿真结果表明,随着接入点短路容量的减小,异步电机起动对系统电压暂降的影响增大,为电压暂降的分析与治理提供了指导和参考。     

VSC-HVDC交直流混合系统多时间尺度暂态特性建模与分析

随着大规模电力电子设备的并网,传统电网的建模方式已经不能完全适用于现代大规模交直流混合系统。为满足现代交直流混合系统暂态特性分析的需要,提出了建立含VSC-HVDC交直流混合系统多时间尺度暂态模型。VSC-HVDC系统控制器采用矢量控制,内环控制采用基于α-β静止坐标系的建模方式,该建模方式解决了传统d-q旋转坐标系下不能完全解耦的问题。在ETSDAC/PSASP仿真平台上建立了机电-电磁暂态模型,同时在MATLAB/Simulink平台上建立了电磁暂态模型,针对不同类型的直流短路故障,分别在两种模型上进行暂态特性仿真分析。结果显示,在暂态特性上机电-电磁暂态模型比电磁暂态模型更加精确。     

基于E-Tran Plus的机电—电磁混合仿真

运用仿真软件E-Tran Plus作为接口,结合成熟的软件PSCAD和PSS/E组成机电-电磁混合仿真平台,详细介绍了仿真软件的功能及原理,并通过一个小系统进行了简单的机电-电磁混合仿真与纯电磁仿真研究对比。理论与仿真结果表明,采用E-Tran Plus接口软件的机电-电磁混合仿真模型具有精确性高的特点,仿真速度明显快很多,能更好地体现交流系统动态特性,更加贴近实际工程,为以后大规模交直流电网机电-电磁混合仿真研究提供了重要参考价值。     

多馈入直流大规模电网机电—电磁混合仿真的程序实现与结果分析

针对多馈入直流大规模电网,提出了实现一种新的机电—电磁混合仿真方法。在网络划分中,将多条直流进行解耦处理,形成单个交流机电网络与多个直流电磁子网的混合仿真计算;在直流电磁仿真中,对换流器进行不同工况划分和等值处理,并与直流线路构成统一的拓扑结构和简单网络,避免了含开关复杂网络的求解;在接口处理中,采用傅里叶变换提取电磁侧接口基波电流,参与机电侧网络的迭代计算,以保证数值稳定;另外,采用适时控制步长的方法,解决交直流大电网仿真可能出现的不收敛问题;最后,将混合仿真的结果与机电暂态仿真程序PSASP进行比较,分析多馈入直流同时换向失败的现象。     

220kV输电线路不明原因高阻接地故障仿真分析与应用

当输电线路发生单相高阻接地故障时,由于故障特征量不明显,故障测距误差大,输电线路故障分析与查找较困难。针对220kV输电线路发生的2次不明原因高阻接地故障跳闸,应用电力系统全数字实时仿真装置进行电磁暂态—机电暂态混合仿真分析,一方面验证了保护动作行为的正确性,另一方面通过对比不同故障位置的仿真波形,确定了故障大致位置,结合现场巡视,最终确定了故障原因,并提出了相应的防范措施,有效杜绝了类似故障的重复发生。     

基于相量算法的STATCOM在风机 无功补偿中的应用

研究了简化的电磁暂态电力电子器件应用于机电暂态仿真的可行性。使用MATLAB-SIMULINK的相量算法,将电网中电流电压视为相量,采用滤去直流与谐波分量的隐式梯形法求解相量方程。在相量算法下搭建静止同步补偿装置(STATCOM)模型,对其电流和电压相量进行dq分解,采用PI和前馈解耦控制,通过对风电机组正常情况下的无功补偿以及短路故障下低电压穿越能力的无功支持来验证这种方法的可行性。仿真结果表明,在相量算法下,STATCOM具有快速无功调节的能力,从而验证了简化电磁暂态的STATCOM应用于机电暂态仿真的可行性,也体现出相量算法在大规模电力系统仿真中的精确性和快速性。     

面向电网规划设计的电磁暂态仿真研究与应用

  [目的]  为了在特高压与超高压电网规划设计中对相关电气设备电磁暂态特性进行评判,需要进行电磁暂态仿真专题研究。  [方法]  提出影响此类仿真结果的关键因素主要有电力系统潮流与短路资料、输电线路物理结构与电气参数资料、变电站主要电气设备详细电气参数资料的完整性与准确性以及仿真工具的适用性。  [结果]  基于权威的电磁暂态仿真软件,提出了进行潜供电流与恢复电压、工频过电压、操作过电压以及变压器中性点加装小电抗等电磁暂态特性仿真时应遵循的主要条件与要求,并阐明了相应的仿真结果与应用。  [结论]  研究成果已用于电网规划与输变电工程设计,可满足电力系统电磁暂态仿真要求。     

非线性元件算法的建模与仿真

介绍了一种电力系统电磁暂态仿真非线性元件算法。针对在电力系统电磁暂态领域广泛应用的EMTP（电磁暂态程序）和EMTDC（直流电磁暂态程序）技术存在一定的局限性,在此技术基础上提出了一种新的算法,并对非线性元件二极管进行算例证明。新算法为所有非线性元件提供了一种真非线性元件算法,解决了补偿法求解过程中遇到的假非线性元件精度低和拓扑约束的问题,即可求解任意拓扑结构的非线性网络。     

Research on multi-time scale doubly-fed wind turbine test system based on FPGA + CPU heterogeneous calculation

As the proportion of renewable energy increases, the interaction between renewable energy devices and the grid continues to enhance. Therefore, the renewable energy dynamic test in a power system has become more and more important. Traditional dynamic simulation systems and digital-analog hybrid simulation systems are difficult to compromise on the economy, flexibility and accuracy. A multi-time scale test system of doubly fed induction generator based on FPGA + CPU heterogeneous calculation is proposed in this paper. The proposed test system is based on the ADPSS simulation platform. The power circuit part of the test system is setup up using the EMT (electromagnetic transient simulation) simulation, and the control part uses the actual physical devices. In order to realize the close-loop testing for the physical devices, the power circuit must be simulated in real-time. This paper proposes a multi-time scale simulation algorithm, in which the decoupling component divides the power circuit into a large time scale system and a small time scale system in order to reduce computing effort. This paper also proposes the FPGA + CPU heterogeneous computing architecture for implementing this multitime scale simulation. In FPGA, there is a complete small time-scale EMT engine, which support the flexibly circuit modeling with any topology. Finally, the test system is connected to an DFIG controller based on Labview to verify the feasibility of the test system.     

风气互补发电系统与电力系统相互影响的研究

为研究风气互补发电系统对电网的影响,首先搭建了由风电机组、燃气轮机、电网线路、静止无功补偿器、电力系统稳定器和大型水力发电机组成的仿真系统,并对该系统的负载侧和电网线路中部节点进行了稳定性分析。仿真结果表明,电网在加载了风气互补系统后运行能保持稳定,并能在发生短时故障后恢复到原来状态。该文为进一步研究风气互补系统与电网的相互影响提供了良好的模型基础。     

海上平台混合直流供电方案研究与仿真分析

  [目的]  海上平台一般均采用海上自供电方案,该供电方式电源形式单一、可拓展性差、抗冲击能力弱、供电可靠性和保障程度低,同时,海上平台的空间非常有限,建设自供电电源投资较高。  [方法]  在对比研究利用岸电交流送电和直流送电方案优缺点的基础上,提出了技术可行、经济性较优的海上平台采用混合直流输电的方案。在此基础上,建立陆地电网侧常规直流、海上平台侧柔性直流的数学模型,结合传统直流的换流器的典型控制方式和柔性直流换流器的典型控制方式,提出混合直流的控制策略。  [结果]  在PSCAD/EMTDC上建立混合柔性直流输电系统的电磁暂态仿真模型,包含近区交流电网、混合直流系统以及海上平台系统的仿真系统模型,并开展建模仿真分析研究,分析近区交流电网、直流系统、海上平台的运行特性、故障特性以及交互影响。  [结论]  研究成果对解决海上平台的安全可靠供电问题具有十分重要意义。     

Technology and engineering application of cross area HVDC interconnection system high-precision simulation modeling based on ADPSS

In recent years, a large number of high voltage direct current (HVDC) transmission projects have been connected to AC systems. This has started to have an impact on AC/DC hybrid power grids, particularly receiving terminal power grids. An HVDC system is a large-scale power electronic integrated nonlinear system, and it includes a primary system and a control and protection system. Hence, the precision and degree of detail of HVDC systems directly affect the actual effect of simulation. In recent years, in the case of the normal operation and failure of AC power grids, the abnormal fluctuation and even locking of HVDC systems caused by the inappropriate strategies of the control and protection system component have strongly affected power grids. This has significantly affected the safety and stability of receiving power grids and normal operation. In this study, the actual engineering HVDC control logic provided by a manufacturer is analyzed and simulated based on the user defined component library of the ADPSS electromagnetic transient calculation program, and an HVDC control model based on an actual system is established. The accuracy of the DC control custom model based on ADPSS is verified through the simulation of an actual power grid.     

规模化光伏电站与电网暂态交互影响定量分析

在电力系统暂态安全定量分析软件平台FASTEST(Fast Analysis of Stability using the Extended equal areacriterion and Simulation Technologies)上以研究规模化光伏电站接入系统后的稳定性分析为目的,建立了一个完整而且适合系统安全稳定分析的并网光伏电站机电暂态模型。基于FASTEST特有的暂态稳定量化分析功能,对并网光伏电站被浮云遮挡和系统侧发生扰动这2种典型情况进行仿真分析,从对系统暂态功角稳定性、暂态电压稳定性和暂态频率稳定性的影响的角度,探讨光伏电站与常规电源在影响电网运行特性方面的区别。结果表明,光伏电站并网后对系统暂态频率稳定性影响最为严重,相比较于带有励磁和调速系统的同步发电机,光伏电站在网侧故障时的暂态响应特性更为剧烈。     

智能变电站二次系统跨平台联合仿真方法

针对智能变电站二次系统结构特点及其相关研究对仿真工具的要求,以变电站通信仿真技术和电力系统电磁暂态仿真技术为基础,利用协同仿真原理,提出了一种协调网络通信仿真软件OPNET和电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC两种异构仿真环境的智能变电站二次系统数字仿真的方法,建立了异构仿真平台间协调同步及动态数据交互的联合仿真机制,并通过实例仿真验证了该方法在电力系统暂态过程和通信特性综合分析研究中的适应性。     

锅炉参数变化时汽轮机系统的仿真算法

采用实时仿真算法对锅炉-汽轮机系统动态特性进行了整体性模拟。首先建立了详尽的汽轮机各部件动态数学模型和热力系统流量网络计算模型，特别是除氧器、表面加热器和凝汽器的通用动态数学模型；然后，将汽轮机系统动态模型与锅炉系统动态模型连接为整体仿真模型，并进行仿真。该文还列出了锅炉某些参数变化时汽轮机系统几个关键基本参数仿真结果。对电站锅炉-汽轮机系统的整体性模拟可以对运行人员进行更加全面的指导，并且为进行单元机组的瞬态性能计算，进而修正稳态性能计算结果奠定了基础。图12参3     

Modeling and simulation of a grid-connected PV generation system for electromagnetic transient analysis

This paper addresses modeling and simulation of a grid-connected photovoltaic system (GCPS) to analyze its grid interface behavior and control performance in the system design. A simple circuit model of the solar array is used to easily simulate its inherent characteristics with the basic specification data. Detailed power and protection control of the GCPS as well as its electrical circuits have been represented by user-defined and built-in components to take into account transients in normal and fault conditions, which are dominated by its power electronic controller. The model has been described with the reference to and implemented in PSCAD/EMTDC, a power system transient software package. Extensive simulation results are presented and analyzed to validate that the proposed simulation model is effective for control and protection performance evaluation of the GCPS in terms of electromagnetic transient analysis.