The Analysis of the Differences between Electromechanical Transients Simulation and Electromagnetic Transients Simulation

The paper firstly interprets the differences between electromechanical transients program BPA and electromagnetic transients program EMTDC in the field of principle, model and algorithm. Then the authors carry out the simulation based on single-machine infinite-bus system and draw some conclusions. The time consumption of the simulation using EMTDC is much longer than the simulation using BPA under the same length of time. The results of BPA are close to those of EMTDC under steady conditions. The fundamental frequency component of the EMTDC results seems closer to the BPA results than its original value, but they still away from completely consistent. In this simulation of single-machine infinite-bus system, the transient stability results of BPA and EMTDC are close, but the results of BPA are apt to be more conservative. All the conclusions above have a certain reference value to both hybrid simulation and comprehensive analysis method in the study of the AC/DC digital simulation of large power grid.

Comparative Study on Electromagnetic and Electrome-chanical Transient Model for Grid-connected Photovoltaic Power System

With the development of new energy technology, there are increasing applications of grid-connected photovoltaic power generation system. However, there is little research on development of electromechanical model of large scale photovoltaic power station. The computational speed will be very slow if electromagnetic transient model is used for stability study because of its complexity. Therefore, study on electromechanical transient model of grid-connected photovoltaic power generation system is of great meaning. In this paper, electromagnetic transient model of photovoltaic power generation system is introduced first, and then a general electromechanical transient model is proposed. These two kinds of simulation model are set up in PSCAD. By comparing the simulation results of two models, the correctness and validity of the electromechanical transient model is verified. It provides reference model for efficient simulation and modeling of grid-connected photovoltaic power station in large-scale power systems.

Dynamic phasor-based hybrid simulation for multi-inverter grid-connected system

To realize the efficient transient simulation of a grid-connected power generation system based on multiple inverters, this paper proposes a hybrid simulation method integrating the models of electromagnetic transient and dynamic phasors. Based on a demonstration of the concepts and properties of dynamic phasors, the models of single-phase and three-phase inverters described by dynamic phasors are established first. Considering the numerical compatibility problem between dynamic phasors and instantaneous values, an interface scheme between dynamic phasors and instantaneous values is designed, and the efficiency and precision differences of various transformation methods are compared in detail.Finally, by utilizing MATLAB/Simulink, a hybrid simulation platform of a multi-inverter grid-connected system is built, and the efficiency and accuracy of the hybrid simulation are validated via comparison with the full electromagnetic transient simulation.

电力系统风力发电建模与仿真研究综述

对于大规模风电并网的电力系统安全稳定分析,构建合适准确的风电场模型至关重要。首先,梳理了现有风电机组的模型结构以及风电场的动态等值,阐述了风力发电系统的参数辨识方法。其次,介绍了电力系统中风力发电系统常用的时域仿真分析技术,主要综述了电磁暂态仿真、机电暂态仿真、中长期动态仿真、机电-电磁暂态混合仿真和数模混合仿真技术。然后,简述了风力发电系统建模与仿真的新进展。最后,分析了电力系统中风力发电系统的建模及其仿真技术面临的挑战与瓶颈,并结合新型电力系统的需求,对其建模与仿真技术进行了展望。

交直流电网多时间尺度暂态仿真接口综述

为满足大规模交直流电网多时间尺度动态过程的准确、高效仿真需求,已有研究结合不同仿真建模理论深入讨论了多时间尺度分区仿真方法。对于多时间尺度分区仿真,不同分区间的仿真接口是决定仿真成败的关键。首先,分析了交直流电网的多时间尺度特性及分区多时间尺度仿真的分类。然后,梳理了机电-电磁暂态离线仿真接口设计的关键问题。进一步,归纳了多速率电磁暂态仿真接口和移频-常规电磁暂态混合仿真接口的研究现状。最后,对多时间尺度分区协同仿真接口设计的未来研究方向进行了展望。

电磁-机电暂态混合仿真在多能源系统动态建模中的应用研究

热力网络是多能源系统的重要组成部分。电网和热网建模机理和时间尺度存在较大差异,传统电力系统暂态仿真程序难以直接应用于电-热多能源系统动态仿真。根据电-热类比方法,采用基本电气元件构建了热力管道热路和水路等效电路模型。同时,基于查表法构建了计及设备运行特性的空气源热泵等效电路模型。为提高仿真效率,进一步提出了基于电磁-机电暂态建模框架的电-热多能源系统动态仿真方法。电网采用机电暂态建模,热网采用电磁暂态建模,空气源热泵模型作为接口模型,完成电网模型和热网模型之间的数据交互。电网模型与热网模型均采用毫秒级及以上仿真步长,实现了高效的多能源系统动态仿真。最后通过算例分析验证了所提模型和仿真方法的有效性。

含嵌入式直流的受端电网动态响应智能分析方法

高压直流输电系统嵌入大型交流系统,将进一步增加换相失败、直流闭锁等故障对系统安全稳定的影响,交流系统与直流系统的交互作用,将使系统动态更加复杂。针对电网不同运行方式下大扰动后系统复杂动态响应特性分析难题,文中提出一种基于机电-电磁混合仿真与机器学习的智能分析方法。该方法基于主成分分析(principal components analysis,PCA)降维、基于密度的噪声应用空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)、K-means等算法建立二阶段聚类模型,可针对直流落点近区严重故障后大量混合仿真动态曲线在高维空间中自动聚类,并给出相应标识与严重程度;提取交直流系统在不同故障下的典型动态模式,自动标注并识别各模式下主导安全稳定问题。文中所提方法的有效性在2025年华东电网运行方式中得以验证,仿真结果表明,所提方法可有效提取不同故障下系统动态模式,将有效支撑后续复杂故障下的交直流系统动态机理分析。

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真接口实现

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告之一中曾提出了一种混合仿真的接口方法。在该混合仿真研究的系列报告之二中,作者主要针对电磁暂态机电暂态仿真接口实现过程中由于机电暂态网络正、负序阻抗不相等引起的机电暂态网络等值导纳矩阵不对称的问题, 提出了“节点分裂接口算法”,并提出了一种戴维南等值简化法,用于快速计算节点分裂法需要的相关变量。

考虑不对称故障的机电暂态–电磁暂态混合仿真方法

提出一套机电暂态–电磁暂态混合仿真方案,包括接口母线的选取方法、机电暂态子系统对电磁暂态子系统的等效、等值电路正序和负序参数不相等情况的处理(基波负序补偿法),并采用最小二乘法求取3序基波电流来反映电磁暂态系统仿真结果对机电暂态网络的影响。仿真计算结果证明了该套仿真方案的有效性和可行性,解决了机电暂态网络发生各种对称和不对称故障复杂情况下局部电路的详细电磁暂态仿真问题,并通过了大型电网仿真的检验。

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的应用

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告的前两篇中曾提出了一种混合仿真的通用接口方法以及相关实现算法。在该混合仿真研究的系列报告之三中, 作者主要检验了系列报告一、二中提出的接口模型、接口算法在实际电力系统中的应用效果,包括:IEEE 14节点系统故障后的仿真分析、东北-华北-华中-川渝联网系统中伊敏-冯屯线路安装固定串补后系统次同步谐振的时域分析。仿真结果证明了作者提出的混合仿真的接口方法和模型的有效性与实用性。

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真接口原理

在电力系统仿真中,如果能在一次仿真过程中同时实现大规模电网的机电暂态仿真与部分电网的详细电磁暂态仿真,那么对详细分析系统特性,特别是直流输电、FACTS元件等的特性具有重要的理论价值和现实意义。针对这一问题,笔者在比较电磁暂态仿真和机电暂态仿真模型与方法的基础上提出了一种电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的通用接口方法。该方法在我国实际电网中的成功应用证明了其有效性和实用性。笔者将分三个系列进行相关讨论,此文为系列报告之一,主要提出了电磁暂态-机电暂态混合仿真的实现原理及接口模型,如接口等值电路的设计、接口交换时序的设计等。

基于机电暂态-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统

为了提高电网的安全运行,开发了基于机电暂态-电磁暂态混合仿真原理的电网合环分析计算系统。利用机电-电磁混合仿真原理,提出了基于最大级数搜索算法的电磁网络自动划分方法,实现了机电暂态模型自动转换为电磁暂态模型的功能,并完成了地理图与厂站图相关联的功能,方便用户操作的同时提高了合环计算结果的准确性。利用开关统计功能,可以得到系统不同时刻的合环情况。通过对新疆喀什地区电网的合环仿真计算,其结果表明该系统能够提高合环操作的准确性,为合环操作提供了重要依据。

电力系统数字混合仿真技术综述

相互独立的机电暂态程序与电磁暂态程序由于各自的不足和局限,已经难以适应快速发展的现代电力系统对仿真技术的要求,数字混合仿真技术为解决该问题提供了一种新的思路。文章对该技术进行了研究,认为接口的处理是其中的关键,在此基础上重点阐述了接口位置选择、等值电路形式、数据交互方式以及数据转换等核心问题。最后指出,在混合实时仿真中电磁暂态侧与实际物理装置相连具有重要的研究价值和应用前景。

交直流混联系统的多速率混合仿真技术研究

针对复杂电力系统仿真对有效性和精确性的统一要求,提出了综合电磁暂态仿真和机电暂态仿真优点的混合仿真方法。该方法将交直流系统合理分割为若干子系统,利用现有的程序模块采用不同时标的多速积分对各子系统进行仿真分析,考虑晶闸管的通断过程,采用波形松弛技术解决子系统之间的数据接口问题。对3机交直流系统故障的仿真结果表明了混合仿真方法的精确性和有效性。

特高压交/直流电网仿真技术研究

电力系统的规模日趋扩大,复杂程度不断增加,迫切需要建立与特高压电网发展形势相适应的特高压电网仿真系统。首先分析了各种仿真系统的特点及其适用范围,然后结合我国特高压电网研究对仿真系统的要求,讨论了可用来对大规模交/直流电网的机电暂态与电磁暂态现象进行实时仿真的全数字实时仿真系统与数模混合仿真系统的原理、功能、特点、发展现状及适用范围,指出了其现存的局限性,提出了改进与完善的思路。

基于RTDS/CBuilder的电磁–机电暂态混合实时仿真方法

提出了基于实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)的电磁–机电暂态混合实时仿真方法。在RTDS/CBuilder环境下,采用多线程和双链表稀疏矩阵技术开发了实时机电暂态仿真程序。提出了电磁和机电侧接口等值电路模型,并将RTDS电磁模型与实时机电暂态程序进行了连接,建立了混合实时仿真平台。该平台可以在详细分析含直流输电局部电网的同时,又能较准确地考虑交流系统对暂态稳定的影响。仿真算例证明了所提混合实时仿真方法的正确性。

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真接口算法

传统的机电暂态或电磁暂态程序在分析日益复杂的大规模电力系统时,已开始显露出各自的局限性。将两者联合起来进行混合仿真,可以较好地解决仿真的规模、速度和精度的协调问题, 这为研究电力系统的稳定性和动态特性提供了新的解决思路。文中系统研究了混合仿真中的接口算法,对机电侧和电磁侧的等值参数求取、等值电路形式及变换、电磁侧的基波等值复阻抗求解方法、机电侧正负序阻抗不等引起的不对称、电磁侧离散序列的基波提取等问题进行了深入分析,并且给出了具体的实现方案,为混合仿真平台的程序设计提供了坚实的理论依据。

数字计算机机电暂态与RTDS电磁暂态混合实时仿真系统

将机电暂态计算与电磁暂态计算进行实时接口,在一次仿真过程中同时实现大规模电力系统的机电暂态仿真和局部网络的电磁暂态仿真。还设计了数字计算机与RTDS的混合实时仿真平台,对其中的关键技术进行了研究和探讨,主要包括在进行机电暂态和电磁暂态仿真时如何对对侧系统进行等值以及两部分程序相互接口时的数据交换方式,并提出了解决这些问题的新思路,即构造的等值模型应该能够正确反映对侧系统的运行状态,而对次要因素可以简化。

电力系统数字混合仿真技术综述及展望

论述了混合仿真技术的发展历史和现状,对国内外现有的混合仿真平台进行了全面的技术总结和比较。在此基础上,从等值模型、相量提取算法、接口位置选择和交互时序4个方面对混合仿真接口技术进行了详细讨论,论述了各方面技术的内涵、方案和面临的主要问题。结合智能电网的发展和"源-网-荷"互动模式,提出将电磁侧系统通过交互接口与信息系统仿真平台相连,构成信息-电磁-机电混合仿真系统,为混合仿真技术的进一步发展提供了可能的方向。

双馈风力发电机组的电磁暂态-机电暂态混合仿真研究

为深入分析双馈型风力发电机组的动态响应,基于双馈风机的运行原理,建立了双馈风机的电磁暂态模型,并进行了电磁暂态–机电暂态混合仿真研究。在自主开发的大型电力系统分析软件包混合仿真平台(power system department-power system model,PSD-PSModel)中实现了双馈风机的混合仿真功能,建立了双馈风机的基本模型框架。采用单台机等值模拟风电场,并利用IEEE 14节点算例进行了详细的仿真研究,分析了其控制策略和暂态过程中的动态响应。便于今后与风机制造厂家合作建立实际风机的详细电磁暂态模型,为深化研究风电机组对电网稳定的影响提了供有力的技术支持。