基于BPA计算模型和SVG的大电网实时仿真方法

分析了电力系统各级调度现有数据资源及数据管理方法,在此基础上,提出了一种以BPA计算模型为数据载体的大电网实时仿真方法。该方法以BPA文件格式统一构建大电网计算模型,基于SVG（可缩放矢量图形）技术对BPA计算模型进行二次图形化建模,与国产BPA计算软件相结合后,可实现图、模一体化在线编辑及实时仿真分析,实际系统的应用验证了所提方法的有效性。该方法可为电网研究、规划和实际操作提供理论依据。     

基于通用透明协议的接口模型的双平台并行实时仿真

随着大规模新能源和多馈入高压直流的接入,我国交直流大电网的持续发展对电力系统仿真规模提出了更高的要求,当前扩大仿真规模的主要方法是采用定制化的私有协议组成的SGI高性能计算机群.然而通过直接互联扩展仿真资源的方法受制于SGI定制化的机器间通信装置硬件接口数量,以及通信协议新旧版本不兼容等局限.为了解决上述问题,提出了一...     

基于二次向量场的暂态稳定性快速数值计算方法

时域仿真是研究电力系统暂态稳定性的重要手段.该方法主要涉及微分代数方程(DAE)的数值求解.目前,电力系统暂态稳定性仿真最常用的方法是先用隐式梯形法离散常微分方程,再用拟牛顿法求解非线性方程组.对于大规模电力系统,这种仿真方法非常耗时,因为在每一步的积分过程中通常需要多次迭代.提出了一种基于Kahan方法的数值方法来实...     

基于实时仿真的ADC模型参数优化方法

采用伴随离散电路(ADC)建模方法时系统矩阵为常系数矩阵,大幅降低了实时仿真求解的计算量。但是将电力电子开关器件等效为L/C模型会造成其在开关过程中产生振荡现象,从而导致仿真误差。分析了采用ADC建模方法时电力电子器件开关等效导纳G_s与其两端电压、流过电流的误差关系,通过建立损耗函数,研究了最优G_s参数的选取方法;以基于LCL滤波的三相电压源型脉宽调制整流器为例,对G_s参数优化方法进行了离线仿真验证;在现场可编辑门阵列实现仿真模型时,基于Vivado高层次综合工具可以显著简化设计和仿真任务,缩短设计时间并提高可靠性。     

基于CPU-FPGA的永磁直驱风机系统多速率实时仿真

在对永磁直驱风机系统进行实时仿真时,传统的基于多核中央处理器（Central processing unit,CPU）的实时仿真平台已无法满足亚微秒级仿真步长的需求。针对该问题,引入现场可编程门阵列（Field programmable gate array,FPGA）,提出了基于FPGA与CPU的永磁直驱风机系统异构多速率实时仿真方法。将永磁直驱风机系统按照仿真步长需求切割为大步长与小步长系统,分别于CPU与FPGA中联立运行;对该方法所产生的异步通信问题进行了优化。搭建仿真平台并进行实时仿真实验,将仿真结果与Simulink离线仿真结果进行对比;实验结果验证了该实时仿真方法的可行性与准确性。     

基于同构有向图的电网多场景仿真GPU批量并行加速方法

针对交直流电网复杂动态过程的分析离不开准确高效的批量电磁暂态仿真工具。为解决批量电磁暂态仿真效率低的问题,设计了基于同构有向图的电磁暂态仿真GPU批量并行加速方法。首先,提出了用以描述电磁暂态仿真流程的双层并行模型,并进一步提出了面向多场景电磁暂态仿真的同构有向图计算模型。最终,设计了面向多场景批量计算的线程体结构和GPU计算内核。测试结果表明,在NVIDIA P100平台上,针对风机网侧变流器的扫频分析与PSCAD相比加速可达400倍;针对13节点光储微电网的1024个场景批量相比多核CPU可加速80倍。本文算法通过深入发掘场景之间的同构计算特性和指令级并行特性,实现了显著的加速效果。     

基于动态相量法的直流系统暂态响应实时快速仿真计算方法

为解决交流系统大扰动下电流源型直流输电(line commutate converter based HVDC,LCC-HVDC)系统电磁暂态精度响应实时求取困难的问题,该文基于动态相量法仿真框架,详细讨论了大扰动下LCC-HVDC直流输电系统的建模方案,并针对工程现场的计算精度与计算复杂度要求和逆变侧容易发生的换相失败现象,重构了易于拓展的仿真模型计算框架。多故障场景的仿真对比实验表明,与传统的动态相量仿真方案相比,所提出的框架能够准确反映直流系统在逆变侧交流系统受扰下的暂态响应特征,同时提高了计算速度,实现了LCC-HVDC系统暂态响应的高精度、实时化计算。     

一种基于FPGA的高速电力电子实时仿真方法研究

为了实现高速电力电子系统的实时仿真,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速可重构实时仿真系统设计方法。通过RT-LAB实时仿真平台以及配套的FPGA开发工具建立了基于FPGA的高速电力电子仿真系统。在仿真算法上应用修改节点分析法以及高速开关器件的普约维奇等效法,为大规模高速高精度实时仿真提供了可靠的运行环境。为了验证系统有效性,利用基于FPGA的高速电力电子仿真系统搭建了光伏逆变器测试系统,研究了光伏并网系统运行状态。仿真结果验证了FPGA高速电力电子仿真系统在光伏入网系统实时仿真中的有效性及准确性。     

基于实测数据的电弧炉实时数字仿真模型及其实现

提出了一种基于现场实测数据建立电弧炉实时仿真模型的方法。该模型将电弧炉等效为受现场实测数据控制的电流源,采用锁相技术实现了实测数据与实时仿真系统的同步,从而使得长时间实时仿真成为可能。在此基础上,本文还根据实际电弧炉配电系统,搭建了用于静止无功补偿(SVC)系统控制和保护设备闭环测试的实时仿真系统(RTDS)并进行了控制器闭环测试。仿真和测试结果表明,本文提出的电弧炉建模方法是可行和有效的,该模型能够全面而真实地再现实际电弧炉引起的诸如电压波动与闪变、谐波、三相不平衡等电能质量问题,所建立的RTDS实时仿真测试系统可以用于SVC控制系统的闭环测试。     

基于随机响应面的电-气互联系统概率最优能流计算方法

电-气互联系统(IEGS)作为一种新型能源供给模式,极具发展潜力.本文提出了一种基于随机响应面的电-气互联系统概率最优能流计算方法.首先,以IEGS总运行成本为目标,考虑电力系统、天然气系统的运行约束,并将电转气细分为电转氢气与电转天然气两种电-气耦合模式,建立了最优能流模型;然后,结合IEGS中不确定性因素的概率特性...     

基于PSCAD/EMTDC的多端柔性直流输电系统并行仿真计算

对于基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统以及直流电网而言,传统基于串行结构的电磁暂态仿真软件已无法满足实际的计算需求,需要采用并行计算技术突破这一难题。PSCAD/EMTDC是世界上广泛使用的电力系统电磁暂态仿真软件,其最新版本已经全面支持并行计算。通过大模型拆分和多线程运算,该软件解决了由于模型过大而不能仿真或仿真效率低的问题,为实现多端柔性直流输电系统以及直流电网的快速仿真提供了可能。详细分析了PSCAD/EMTDC软件的运行机理及功能,对其新版本下的并行计算功能进行了介绍和研究。通过搭建模型进行仿真测试,探讨了并行计算的技巧。仿真结果表明,并行计算功能可以大大降低大规模电力系统的仿真时间,有效提升仿真分析效率。     

基于FPGA的双馈风力发电机定转子解耦数字镜像超实时仿真

为实现双馈风力发电机(doubly fed wind generator,DFIG)大规模实时仿真,设计了一种基于现场可编程逻辑阵列(field programmable gate array,FPGA)的DFIG数字镜像IP核。并提出面向异步机定子与转子“T型”等效电路解耦的虚拟电容等效法,在此基础上提出DFIG内部各组件并行算法,最后构建DFIG-IP。通过流水线优化设计,完成基于FPGA的DFIG-IP在4种工况下计算精度与计算速度的实验验证。研究结果表明：该文所提方法降低DFIG异步机求解模块所需FPGA资源约77%;基于FPGA设计的DFIG-IP在500 MHz时钟频率下,超实时加速度比可达27.8,单个DFIG-IP占用ZCU106资源不超过20%;所提方法能够满足DFIG并网系统实时仿真在精度与速度上的要求。研究结果可为含大量新能源并网系统的电磁暂态仿真加速研究提供参考。     

基于实时仿真系统的地区电网AVC系统闭环检测方法

提出一种基于实时仿真系统的地区电网自动电压控制(automatic voltage control,AVC)系统闭环检测方法。基于该方法建立了地区电网AVC系统检测平台,该平台由实时仿真系统、中间数据转换接口装置、地区电网AVC系统3部分组成。在实时仿真系统中构建的系统模型包含系统平台模型和中央控制系统模型,通过中间数据转换接口装置将实时仿真系统的模拟量和开关量转换后传给地区电网AVC系统,由AVC系统计算得到控制策略后再通过中间数据转换装置回传到实时仿真系统。该闭环检测平台解决了地区电网AVC系统在现场测试的难题,实现了地区电网AVC系统在试验室检测的目标。     

基于代理模型的电力电缆温度场快速计算方法及其应用

电缆内部温度是电缆管理的重要参数,针对高精度数值计算和实验测量均不能快速准确预测电缆内部温度的问题,提出一种基于多物理场仿真数据构建代理模型,并基于代理模型实现电缆内部温度场快速计算的方法。以110kV单芯高压电缆为例,首先对比拉丁超立方设计和最大最小思想优化的拉丁超立方方法构造样本空间的效果,选取最优采样方案,再通过径向基神经网络构建代理模型,以环境温度和载流量为变量构建温度数据集进行测试,进一步通过粒子群算法对代理模型进行优化,最后利用网格节点数据使温度场分布可视化。对比110kV单芯高压电缆内部温度场计算结果,表明所提的基于代理模型的电力电缆温度场快速计算方法具有较高的精度和效率。