实时仿真在电力系统仿真中的应用

简要介绍了RTDS(实时仿真)技术特点及应用领域,可为电力系统实验、研究、运行人员研究系统提供工具和参考。     

分布式电力电子高速环网时钟同步技术研究

对于大容量的电力电子装置,采用分布式的模块化控制方案已是一种趋势。由于分布式电力电子装置的分散化控制结构,需要实现多个分布时钟的高精度时钟同步。文中针对级联H桥变换器提出了一种分布式实时以太网高速环网控制结构,并在UDP协议的基础上制定了相应的环网通信协议,通过分析环网主从站设备间的时钟偏差,提出了高精度的主从站设备的时钟同步方案。最后,根据提出的同步方案搭建了以太网高速环网控制测试平台,通过实验结果验证了主从站的高速环网通信和高精度时钟同步,且时钟同步精度在25 ns以内。     

NETOMAC在电力系统实时仿真中的应用

基于电力系统仿真软件包NETOMAC和实时数字仿真器RIDS，提出了先进的集成混合实时仿真系统。此系统利用实时数字混合接口，将NETOMAC的机电暂态计算和RIDS的电磁暂态计算相结合，为大系统及包含多个灵活交流输电设备和高压直流输电的复杂系统的实时仿真提供了一个经济可行的解决方案。利用NETOMAC与实际的控制器和继电保护装置相结合构成的新型数字—物理混合动态仿真系统，可进行控制器和继电保护装置的实时测试。     

基于GPS同步时钟载波电源的分布式同步测量系统

提出一种基于全球定位系统(GPS)同步时钟载波电源的分布式同步测量系统(DSMS)的结构方案,它由GPS同步时钟载波电源模块、现场信息同步测量单元(SMU)以及连接二者的载波电源传输线3部分构成.其主要特点是监控终端子站(变电站、电厂等)内各SMU的工作电源和高精度同步时钟信号由一独立的被加载了GPS时钟信号的同步时钟载波电源模块统一提供,简化了SMU的结构;现场SMU中设计了定时间间隔采样和自适应采样2种模式以供选择,并且实现了同步时标的自由设定.     

分布式实时库的一致性实现

为了满足数据采集和监控SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统中分布式实时数据库对关键数据的强一致性和节点数据完整性的要求。提出采用高速网络通信技术和网关模式相结合的方案。介绍了分布式实时数据库系统DRTDBS(Distributed Real-Time Dala Base System)关键数据强一致实现及网关模式实现DRTDBS中各节点数据的完整性。用100Mb以太网和Intel100／1000Mb网卡进行的性能测试表明：所提出的方案客户端接收信息的速度能及时地响应SCADA系统实时库更新操作;方案已投运现场。     

交直流配电网接纳分布式电源的实时仿真研究

含多种分布式电源的交直流混合配电网是未来智能配电网的架构特点。首先,建立了含两个区域的交直流混合配电基本架构,并根据各种分布式电源的容量和发电特性,将光伏电源、直驱风机、双馈风机和储能装置接入配电网的合适区域。然后,详细分析了交直流接口换流器的数学模型及其几种典型控制策略。最后,利用变流器控制方式和运行策略的多样性,对上述交直流混合配电网进行了均衡馈线出力、不间断供电和能量调度实时仿真实验。仿真结果验证了该配电网系统架构在接纳多种分布式电源方面的技术优势。     

SSN算法在大型风电系统实时仿真中的应用

受仿真机存储容量及CPU处理能力的限制,其所能实时计算的电气节点数及存储容量都是有限的。随着电力系统建模日益复杂和完善,或系统的节点数超出了实时仿真器单个核的处理能力或所需存储容量太大,而给仿真器实时仿真大型电力系统带来了挑战。深入研究了结合状态空间和节点分析的仿真算法——State-Space Nodal(SSN)算法,将该算法应用到大型双馈风力发电系统,并通过RT-LAB实时仿真平台进行了仿真研究。仿真结果验证了SSN算法在实时化仿真多开关器件、大型电力系统的必要性和有效性。     

换流站实时电磁暂态仿真中的滤波器建模

应用伴随模型方法建立了滤波器电磁暂态仿真的基本模型,在分析换流站实时仿真需求的基础上提出了滤波器的简化模型,并对模型优化的加速比进行了分析。仿真实验结果表明,简化模型在确保计算精度的基础上,显著提高了计算效率,在实现换流站实时电磁暂态仿真方面发挥了重要作用。     

MATLAB在同步发电机仿真中的初始化问题

基于MATLAB中Power System Blockset(PSB)的开放性、图形化和具有多种分析、绘图工具的优点，PSB已越来越广泛地应用于电力系统仿真中。文中就利用MATLB进行电力系统仿真中初始值设置、算法和精度确定等问题进行了讨论，并给出了相应的MATLAB仿真发电机空载、负载运行实例。     

分布式实时多媒体数据库的研究与应用

讨论了多媒体数据库的结构 ,对多媒体数据库的实时传输与分布式特性问题分别进行了研究 ,并具体给出了 1个实际的应用实例 .     

一种分布式电力电子环网拓扑及时钟同步算法

为解决电力电子分布式控制系统中的时钟同步问题,提出了一种基于以太环网的分布式控制拓扑结构,并详细论述了实用易行的时钟同步算法。包括全同步过程和自同步过程的时钟同步算法既可以补偿时钟初始偏差以及线路传输延时,也可以实时地补偿不同站点时钟的晶振漂移。并搭建了以DSP与FPGA为核心的分布式控制平台,实验验证了上述拓扑与算法的可行性,实现了系统中各个站点的时钟同步,实验得出时钟同步精度在15 ns以内。对实验中存在的不足之处提出了对应的改进方法,以进一步提高同步精度。     

卫星时钟与网络时钟互备的广域时间同步方法

为满足智能电网快速发展对广域时间同步的需求,提出了一种卫星时钟与网络时钟互为备用的新型广域时间同步方法。该方法基于对卫星时钟、晶振时钟和网络时钟误差特性的分析,研究了卫星时钟与晶振时钟相结合的高精度同步时钟授时方法,提出了基于IEEE 1588协议网络时钟的报文路径时延改进算法;并在此基础上提出了一种基于高精度同步时钟与网络时钟的分布自治式广域时间同步方案。仿真结果表明,该广域时间同步方案可实现广域网内各时间节点的精确、可靠时间同步,能较好地满足智能电网的时间同步需求。     

工业以太网的时钟同步协议对比分析

分析了目前在工业以太网应用中的3类时钟同步协议SNTP、IEEE1588及改进的IEEE1588。具体说明了精确时钟同步协议标准IEEE1588的基本原理,以及Profinet对IEEE1588的改进。     

分布式电源集群控制与电力信息实时仿真研究

随着智能电网的发展,大量高渗透率的分布式电源以集群形式接入电网,通信网络与电力网络耦合不断加深,电力信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)的架构不断完善。针对高比例分布式电源集群区域电网,提出了基于多代理一致性的群内自治和群间协调结合的分层协同控制方案。为了全面考虑通信系统对集群控制的影响,搭建了基于RT-LAB和OPNET的电力信息实时仿真平台,准确反映通信网络性能以及精确模拟策略的发出、通信、延时及响应全过程。另外,实现了控制器硬件在环,针对所提集群控制策略开发了集群控制器硬件。在CPS架构下通过不同通信场景下集群算例的仿真,验证了集群控制策略的有效性和本仿真平台的可行性和准确性。     

基于时钟同步的分布式实时系统监控

为了实现以太网结构的分布式实时系统调试,提出了基于时钟同步的监控系统设计。为减少监控系统对程序执行的干扰,采用双网络的结构隔离监控数据与分布式系统的通信。调试服务器作为主机实现应用处理器的调试,并通过测点触发连续捕获状态信息。在满足发生在先关系的基础上,结合同步时钟戳和逻辑时钟实现分布式系统过程的时间确定性重建;在满足一致性定理的基础上,基于时间触发获得分布式系统的一致全局快照。详细分析了满足发生在先关系和一致性定理对时钟同步精度的要求。调试服务器实现了处理器的远程调试,并通过调试脚本实现调试终端对处理器的自动操作。最后,试验测试了监控引入的干扰对程序负载的影响。     

基于数字锁相环的改进版高精度同步时钟

针对现有卫星时钟在可靠性方面存在的问题,研究了一种基于数字锁相环的改进版高精度同步时钟.该方法不仅在卫星正常接收时能产生集较小累积误差和随机误差的高精度修正秒脉冲,而且在卫星非正常接收时可依据历史数据形成高精度的同步脉冲.试验测试表明,该方法能输出高精度的同步时钟,较好地满足了电力系统对时间精度的要求。     

自动微分技术在分布式发电系统暂态仿真中的应用

针对分布式电源控制系统种类多样、采用基于控制系统基本元件的用户自定义模型影响仿真效率的问题,提出了控制系统组合建模方法.该方法将基本元件组合成若干函数进行建模.将自动微分技术与该建模方法相结合,利用自动微分技术可准确、高效地求取对应组合函数值及导数信息,有效提高了仿真程序的计算效率,同时保持了仿真程序代码的可维护性和可扩展性.算例测试验证了该方法的高效性.     

日本理光实时时钟集成电路发展历史及现状

实时时钟(REAL TIME CLOCK)英文缩写也叫RTC。实时时钟集成电路是一种高密度集成的专用时钟集成电路，适合于一切需要微功耗计时的场合，如手机、电视机、复费率电表、高精度时钟、可编程时间控制以及数码相机等等。世界上各大半导体集成电路制造厂商都有RTC产品，其中日本理光公司在RTC产品上投入很大，起步也较早，目前的产品特性首屈一指。下表为日本理光(RICOH)RTC产品发展历程：     

精确时钟同步协议的以太网实现方法

基于IEEE1588标准,介绍了精确时钟协议的时钟类型与报文种类。分析了主、从时钟间采用同步报文实现时钟同步的机制,以及同步间隔与网络负荷、同步精度之间的关系,指出了同步紧随报文的作用和使用条件。给出了报文时间标记点在以太网中的准确定义、PTP子域到以太网多播地址之间的映射和PTP报文到以太网报文之间的映射,提供了精确时钟同步协议在以太网中实现的具体方法。