“交直流电力系统多时间尺度全过程仿真建模、软件开发及工程应用”项目通过技术鉴定

“交直流电力系统多时间尺度全过程仿真建模、软件开发及工程应用”项目通过由中国电机工程学会组织的鉴定委员会的技术鉴定。该项目创建了大规模交直流电力系统多时间尺度全过程数字仿真系统，开发了“PSD电力系统分析软件包”．实现了电力系统稳态、电磁暂态、机电暂态、中长期动态过程的大规模交直流电力系统多时间尺度全过程仿真．取得了一系列具有自主知识产权的创新性成果．总体技术达到了国际领先水平。     

电力系统全过程动态仿真的实例与分析-- 电力系统全过程动态仿真软件开发之四

经过3年多的研究开发，电力系统全过程动态仿真软件的主体框架结构的设计，机电暂态过程和中长期过程主要模型的建模，软件主要算法的编程都已完成，3个算例的仿真与分析表明，电力系统全过程动态仿真软件的暂态稳定计算功能仿真结果准确。中长期动态过程仿真结果合理，说明软件所采用的积分方法－Gear法可以用来仿真电力系统从快速暂态到慢速中长期动态过程的转换，可以自动变阶变步长，算法数值稳定性高，所开发的电力系统全过程动态仿真软件具备了仿真电力系统从机电暂态到中长期动态过程的能力。     

暂态全过程仿真中面向对象的负荷自适应模型

为实现电力系统负荷的暂态全过程仿真，作者分别对静态负荷和动态负荷的暂态特性进行分析，应用面向对象技术建立了适合暂态全过程数字仿真的负荷自适应模型。仿真实验结果表明，该模型适用于电力系统过电压、故障分析和保护校验，交直流系统相互作用以及暂态稳定等问题的仿真研究。     

电力系统全过程动态仿真技术的现状与展望

随着我国全国性交直流混联电力系统的形成,电力系统的动态特性变得更加复杂。全过程动态仿真能够将电力系统电磁暂态、机电暂态和中长期动态统一起来进行计算,是研究和分析这种非线性超大规模电力系统动态特性机理、事故特征及其安全稳定措施的重要技术手段。分析了电力系统全过程动态仿真技术的研发与应用现状、存在的技术难点,并对技术发展进行了预测,主要包括电磁暂态-机电暂态-中长期动态统一仿真的数值计算方法和建模技术。该文指出新型数值积分算法、适于多时间尺度仿真的直流输电建模方法、具有智能化和开放式与交互式的并行仿真软件开发方法等关键技术,可为大规模交直流互联电网的安全稳定、经济运行及新技术和新设备的应用研究等提供强有力的仿真工具。     

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。     

电力系统数字仿真技术的现状与发展

电力系统数字仿真已成为电力系统试验研究、规划设计和调度运行的重要工具。文中介绍了电力系统仿真技术的现状，讨论了现有电力系统数字仿真软件和系统的发展趋势。认为随着电力系统的发展和FACTS等新技术的应用，电磁暂态与机电暂态混合仿真、全过程动态仿真和大规模实时仿真系统将是我国电力系统仿真技术的主要发展方向。     

大规模交直流混联电网RTDS快速建模方法

为提高大规模交直流系统实时数字仿真器(RTDS)建模的效率,提出了一套将各种常用机电暂态数据文件统一转换为RTDS模型的成套流程方法。对PSS/E-RSCAD数据转换时关键元件的模型对应关系及存在的问题进行了对比分析,从电力系统抽象建模、动态等值、数据预处理和数据转换等方面详细介绍了大规模交直流系统RTDS建模的关键技术。开发了一套常用机电暂态软件至RTDS的数据移植软件,并成功应用于浙江电网的RTDS快速建模研究。对称故障下的仿真结果表明,系统转换前后稳态和暂态特性相一致,验证了RTDS快速建模方法的有效性。     

基于自适应模型的变压器暂态全过程数值计算

为实现变压器的暂态全过程计算,建立了适合不同暂态阶段仿真的电磁暂态、跃变量和准稳态的abc坐标系统模型。在此基础上,根据不同暂态阶段的动态特性将上述模型相结合,应用面向对象技术建立了适合暂态全过程仿真的变压器自适应模型。仿真结果表明：该模型完整地描述了变压器的暂态过程,具有精度高、计算量小和转换判据可靠等特点,可用于电力系统过电压、故障分析和保护校验、交直流系统相互作用以及暂态稳定等问题的研究。     

电力系统全数字实时仿真装置

电力系统全数字实时仿真装置是基于高性能机群服务器、具有我国自主知识产权的全数字实时仿真系统。该仿真装置利用机群的多节点结构和高速本地网络,采用并行计算技术对计算任务进行分解,并对进程进行实时和同步控制,从而实现了大规模复杂交直流电力系统(1 000台发电机、10 000条母线)的机电暂态实时仿真和机电–电磁暂态混合实时仿真以及外接物理装置试验。该仿真装置具有性价比高、扩展性好、软硬件接口灵活多样等特点,可连接调度自动化系统以接收系统在线数据,接入PSASP用户自定义模型或MATLAB/Simulink模型进行局部和子任务计算,通过A/D和D/A转换接口接入控制保护物理设备进行闭环仿真试验。目前国内多家单位已应用该仿真装置,开展了电力系统故障再现分析,继电保护、安全自动装置和直流输电控制装置等的试验研究,大系统安全稳定运行及控制策略研究等工作。应用表明该仿真装置运行可靠、计算结果准确,在科学研究、教育培训和生产运行实践中起到重要作用。     

电力系统电磁暂态实时仿真中并行算法的研究

该文从软件开发的角度出发,提出了一种解决电磁暂态实时仿真问题的分网并行算法.算法中采用"节点分裂"进行网络分割,采用子网内部节点电压方程与子网之间边界点电压相等的关系联合求解网络,并结合长输电线解耦法,在电科院开发的实时仿真器ADPSS中实现了电磁暂态分网并行计算,使网络中任意点都可以作为边界点进行网络分割.该算法不但能保持长输电线解耦法并行计算的较高并行效率,还能提高分网并行的灵活性.实际系统的计算结果表明:文中所提出的网络并行算法是正确和有效的;节点分裂法即可用于交直流电力系统实时仿真分网并行计算,以实现交直流系统实时仿真.也可应用于电力系统电磁暂态仿真与机电暂态仿真接口计算中,实现电力系统电磁暂态仿真与机电暂态仿真的混合仿真.     

电力系统数字仿真负荷模型中配电网络及无功补偿与感应电动机的模拟

提出了电力系统负荷模型中统一模拟配电网网络、无功补偿和感应电动机的模型，该模型可以简化电力系统仿真中配电网络的模拟，提高了配电网络中感应电动机模型的精度；同时提出了一种确定配电网络无功补偿容量的简便算法。所提出的模型和算法已在PSD电力系统分析软件工具(PSD Power Tools)中的中国版BPA暂态稳定程序和电力系统全过程动态仿真程序中实现，该程序可根据配电网络的综合阻抗和指定的电动机机端电压与系统母线电压的比值系数，自动求得无功补偿量和无功补偿电抗值。模型和算法可以提高电力系统仿真中计及配电网络和无功补偿的感应电动机模型的精度。并得到了验证。     

江苏电网实时数字仿真系统介绍

针对江苏省电力试验研究院有限公司与中国电力科学研究院合作开发的基于电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)的江苏电网实时数字仿真系统,详细介绍了该仿真系统的结构和主要功能,以及基于仿真系统开展的现场事故分析和试验研究工作。该仿真系统功能齐全、仿真规模大、可扩展性强,对大规模的电力网络能同时进行机电和电磁暂态的混合实时仿真。     

电力系统的水力模拟

提出电力系统的水力模拟方法。基于模型与系统物理相似或数学相似的模拟是进行电力系统研究的主要方法。电力系统的水力模拟，则是在数学相似基础上的物理系统模拟。通过分析电力系统与水力系统物理量之间的对应关系及实际问题域和求解过程的相似性。提出应用水力网络进行电力网络模拟的研究方法。给出了一个电力系统水力模拟实例。     

仿真软件MATLABPSB与PSASP模型及仿真分析

电力系统分析综合程序ＰＳＡＳＰ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｐａｃｋａｇｅ）是国内进行电力系统计算和仿真经常 使用的软件,其结果也为大家所普遍接受。Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ公司新近的ＭＡＴＬＡＢ５．２中的Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂｌｏｃｋｓｉｓ（ＰＳＢ）是专门为电力系统设计的仿真分析软件,其功能十分强大。文中对３个电力系统典型模型的潮流和稳定分别进行了计算,分析表明这     

电网运行RTDS分析的可行性及方式探讨

南方电网仿真实验室作为中国南方电网有限责任公司的重点实验室,拥有国际上最先进和最大规模的实时数字仿真装置(RTDS)资源,如何发挥资源优势,更好地为南方电网交直流并联运行系统提供仿真分析,一直倍受关注。鉴此,对RTDS应用于南方电网运行分析的可行性及方式进行探讨,指出RTDS具有与实际控制保护装置闭环连接进行试验的独特优势,但由于仿真规模有限,需要进行电网等值处理,电网仿真分析的时效性及适应性受限。在此基础上,提出了RTDS为南方电网运行分析提供支持的工作设想。     

电力系统数模混合仿真技术及仿真中心建设

从仿真规模、仿真技术的发展、功能作用、业绩回顾和远景规划等多方面对中国电力科学研究院电力系统数模混合仿真中心进行了详细介绍。中国电力科学研究院电力系统数模混合仿真中心是国家重点实验室,也是国家工程实验室。它是目前亚洲同类实验室中规模最大、功能最全、技术最先进的实验室。数模混合仿真中心的功能包括对大型交直流互联电力系统规划方案的试验研究工作,对电力系统控制保护装置的试验研究工作,通过仿真模拟研究离线计算难以实现或难以观察到的现象以及纠正某些离线计算中不真实的结果,真实地模拟交直流系统的动态行为和研究电力系统新技术等等。文中通过列举近年来数模混合仿真中心完成的重大科技项目,说明仿真中心在我国电力系统的技术进步、规划设计、工程建设和调试运行中起到不可替代的作用。另外,该文简单介绍了仿真中心今后的发展规划和预期目标。     

电力系统多仿真软件数据池在华东电网的应用

多种大型系统仿真软件在科研生产上的广泛应用 ,系统性的数据的编辑、整理、转换等工作成为应用生产科研部门进行仿真计算的工作重点之一。提出了基于数据池的电力系统仿真软件数据转换思想 ,通过 SQL关系数据库对数据池进行访问和维护。数据池提供了广泛的数据支持 ,具有各种模型下的电力元件参数转化、控制器建模、WARD等值等功能。通过对华东系统的实际应用 ,表明数据池对电力系统规划、运行和科研都具有一定的实用价值     

面向华东电网DTS的动态全过程仿真

探讨了用于华东电网DTS的电力系统动态全过程仿真问题；建立了一套较为完整的元 件模型库，并可实现各种模型自动组装；通过加人工阻尼等手段，实现了由暂态到中期动态 过程及到长期动态过程的正确转换，并引入了与之相配合的变步长手段，从而大大加快了仿 真计算速度。     

马达负荷模型对华东电网暂态稳定性的影响分析

以华东电网为研究对象,采用中国电力科学研究院推荐的马达模型和参数,仿真比较了马达负荷模型的动态特性,分析了马达负荷模型对电网暂态稳定仿真结果的影响及原因,认为在电力系统暂态稳定仿真中,送端电网采用马达负荷模型有利于提高稳定水平。     

电力系统数模混合仿真技术及发展应用

近年来,特高压电网快速发展,大规模交直流混联带来电网特性深刻变化,对电力系统仿真提出更高需求。电力系统数模混合仿真能够较精确地模拟交/直流电力系统的运行特性和动态过程,是研究大规模交/直流电网运行特性的重要方法,其特点是仿真精度高、速度快,是认知大电网运行机理特性的基础平台,但混合仿真响应的建模相对复杂,规模有一定局限。从电力系统数模混合仿真技术及发展应用等多方面对电力系统数模混合仿真技术进行了深入描述,对电力系统数模混合仿真的功能及应用范围进行了详细介绍,并结合未来我国特高压大电网发展需求,提出电力系统数模混合仿真技术的发展方向。