基于实时数字仿真仪动模试验的继电保护设备柔性检测平台

将实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)与继电保护装置相连进行闭环测试,可定量分析和检查保护装置在各种工况下的识别能力及保护的动态动作特性,解决了传统动态模拟试验在某些特定工况下不能定量分析保护动作特性的问题。构建了基于RTDS的线路保护、变压器保护柔性检测平台,介绍了该平台的总体结构和试验场景基本架构的设计,并通过数字动态模拟试验验证了该平台能满足检测要求,既可实现常规试验项目,又可完成针对线路保护的系统振荡、功率倒向、弱馈,以及针对变压器保护的励磁涌流、有载调压等特殊试验,可对不同厂家、不同型号的保护装置进行检测。

双馈式风电场抑制电网低频振荡的实时数字仿真仪实验

双馈式风电场与常规电站混合输电是未来大规模风电开发输送的主要模式,但这种输电模式整体稳定性可能较差。首先分析了常规电站与风电场混合输电模式下的低频振荡;然后分析了风电场阻尼常规电站低频振荡的可行性,提出了附加阻尼控制技术并制作了实验样机;最后通过实时数字仿真仪进行系统实时仿真建模(包括双馈发电机系统模型、同步发电机系统模型以及"风火打捆"系统模型),并与实验样机进行联调。联调实验结果表明,基于所提控制策略的实验样机可挖掘风电机群自身暂态有功调节能力以贡献电网阻尼,既能够增强电网阻尼,又能有效抑制电网出现低频振荡。

基于实时数字仿真仪的2MW双馈风电机组硬件在环仿真设计与实现

建立了包含实时数字仿真仪(RTDS)、风电变流器控制器以及风机主控制器等在内的2 MW双馈风电机组的硬件在环数字动态模拟系统。详细阐述了平台软硬件设计与实现,模拟双馈风电机组超同步、同步和次同步状态下的稳态运行情况以及风速突变下的动态行为。结果表明,基于RTDS的硬件在环仿真平台能够很好地模拟实际双馈风力发电机组的稳态及动态运行特性。

双馈风机离线仿真与实时仿真的对比分析

双馈风机系统含有电力电子变换器,对其仿真需要微秒级的仿真步长。在微秒级步长条件下,双馈风机实时仿真结果的可信度受到质疑。为了客观评价双馈风机实时仿真的可信度,采用与离线仿真进行对比分析。首先,给出了包括风力机和发电机的双馈风电机组动态数学模型;然后,对比实时仿真和离线仿真分别采用的求解算法;最后,选取加拿大RTDS公司的实时仿真工具和基于MATLAB/Simulink的离线仿真工具作为两个比较对象,用两种仿真工具分别建立了双馈风机的仿真模型,并对风速波动的慢动态仿真和电网短路的快动态仿真,提取关键变量的波形进行对比分析。研究结果表明,在慢动态下实时仿真和离线仿真具有良好的一致性,在快动态下,两种仿真结果存在一定差异,但变化趋势仍然一致。

基于实时仿真的功率连接型数模混合仿真技术研究

为使电力系统实时数字仿真与物理模拟相结合达到优势互补、优化模拟的效果,采用理想变压器模型解耦的方法实现了全数字实时仿真装置与物理模拟装置的功率连接技术,开发了功率交换型数模连接器,并采用该功率连接技术搭建了大电网系统的数模混合仿真模型进行试验。该大电网系统的数字–物理混合仿真试验和全数字仿真试验的结果对比分析表明,该技术具有较高的仿真精度和稳定性,具有很好的实用价值。

±800kV特高压直流换相失败的RTDS仿真及后续控制保护特性研究

分析了特高压直流输电系统交流单相故障、触发系统故障和阀短路引起的换相失败的机理和后续控制保护特性,在南方电网主网等值系统下采用基于实时数字仿真仪的直流控制保护数模仿真平台对上述3类诱因引发的换相失败进行了仿真,分析了不同诱因下换相失败控制特性及保护配合,并检验其动态性能间的差异。仿真分析表明,特高压直流输电换相失败在不同的故障诱因下有不同的控制保护特性。

基于RTDS仿真模型的能量管理系统潮流数据在线仿真系统开发

为使离线电磁仿真软件实时数字仿真仪(real timedigital simulator,RTDS)能够接收能量管理系统(energymanagement system,EMS)的在线潮流数据,将系统运行的实时数据传送给RTDS,实现RTDS的在线化仿真,自动跟踪电网的即时状态。研究并设计了基于南方电网RTDS仿真模型的EMS潮流数据在线系统,通过将来自EMS的潮流数据在RTDS仿真系统模型上进行可观测性分析、状态估计计算、不良数据的检测与辨识等在线化处理,并采用RTDS-GTNET卡的DNP3.0通信协议将估计结果作为仿真初始数据送入RTDS进行仿真,使RTDS仿真基态数据更加接近于系统的实际运行状态,实现了RTDS的在线化仿真。以云南电网仿真系统为例进行了测试,结果表明所开发系统具有较高的准确性。

基于RTDS的有源电力滤波器实物控制器闭环仿真技术

为高效实现电力电子装置技术验证及测试,提出一种基于实时数字仿真仪(RTDS)的有源电力滤波器(APF)控制器闭环仿真测试方法,三相电网、负荷及APF逆变桥、直流侧电容和断路器等一次回路由RTDS中的软件进行模拟,APF控制和保护则采用实际装置中的控制板。通过5类信号调理模块解决APF控制器与RTDS软件模型之间的信号匹配问题,形成RTDS的实物控制器仿真实验标准接口。整体仿真模型在RTDS小步长环境中构建,提出绝缘栅双极型晶体管(IGBT)触发脉冲、保护控制信号逻辑、RTDS中短路故障模型、操作观察界面等核心模块建模方法,形成了完整的测试步骤和测试项目。通过将APF控制器的RTDS测试数据与实际装置的测试数据进行对比分析,验证了方法的有效性。

基于RTDS的柔性自动过分相系统建模与仿真

电气化铁路的电分相使得列车过分相时存在过电压、过电流、弓网电弧等问题。柔性自动过分相技术在近年被提出,有望解决铁路电分相带来的系列问题。在介绍柔性自动过分相系统结构和工作过程的基础上,分别用实时数字仿真仪(RTDS)的小步长和大步长模型对柔性自动过分相系统进行建模和仿真,并模拟列车通过电分相区的过程。仿真中采用功率控制减小受电弓与接触线的分断电流,采用变频移相实现中性段相位的柔性过渡。仿真结果表明柔性自动过分相系统能实现列车不断电通过电分相区,且不产生功率冲击和电压冲击。

太阳能电池接Boost电路MPPT控制仿真分析

针对实时数字仿真仪(RTDS)/RSCAD中提供的太阳能阵列模型,测试其I-V及P-V特性,并外接Boost变换电路进行实时仿真。采用恒定电压跟踪法,对太阳能阵列输出的实时电压值与给定值的偏差信号进行PI调节,控制升压斩波(Boost Chopper)变换电路的占空比D,进而实现太阳能阵列外接电路的等效电阻值的自动寻优。当电阻值达到太阳能阵列工作于最大功率点(MPP)处外接等效电阻Req值时,即实现了太阳能电池阵列最大功率点跟踪(MPPT)控制,从而大大提高了太阳能利用效率。

分析利用仿真器(RTDS)测试小电流接地选线装置的可行性

小电流接地选线装置作为电力行业实际应用的重要设备之一,在电力系统运行中发挥着至关重要的作用。对小电流接地选线装置进行测试能够促进其完善与发展。文章通过对小电流接地选线装置的工作原理以及影响小电流接地选线判定的因素进行研究,分析了实时数字仿真仪RTDS的工作原理及特点。

一种大型同步电机转子初始位置检测方法

转子初始位置检测是大型同步电机变频启动关键技术之一,精确测定转子初始位置才能实现电机的最大电磁转矩启动;以实时数字仿真仪(RTDS)仿真实验系统为研究平台,对大型同步电机变频器启动控制理论进行了深入研究,推导出同步电机转子位置的数学模型,结合自适应磁链调节器模型的特点,提出了一种基于自适应磁链调节器转子初始位置精确测定算法;通过半实物仿真实验、6kV/500kW电机动模试验、抽水蓄能真实机组现场试验验证,结果表明,该算法能够快速、准确地测量同步电机转子初始位置。

基于RTDS的微网系统硬件在环研究

建立了包含实时数字仿真仪(RTDS)、分布式实时大功率电力电子控制器以及风机主控制器等在内的集合风光储可再生能源的崇明岛微网硬件在环(HIL)数字动态模拟系统。详细阐述了该平台软硬件的设计方案,针对其中分布式电源双馈机组进行了超、次同步速状态下的稳态运行仿真以及风速突变下的动态研究,并基于该微网系统架构进行了孤岛运行仿真研究。结果表明,该基于RTDS的HIL仿真平台能很好地模拟大功率电力电子设备的稳态和动态特性以及进行微网系统的实时仿真研究。

风电接入对配电网电流保护的影响研究

风电接入会改变原来配电网的结构以及故障电流的大小、方向等,进而影响配电网阶段式电流保护的正确动作。针对这个问题,首先分析变速恒频双馈风力发电机的数学模型以及控制策略,在RTDS/RSCAD下对其运行特性进行仿真研究,并建立了包含双馈风力发电机的10k V配电网仿真模型。通过仿真分析对原有电流保护的影响,改变风电的接入容量做进一步实验。仿真结果表明,风电接入配电网后,线路的电流保护的动作与风电的接入容量以及故障位置直接相关。

基于RTDS的南方电网失步解列策略可靠性研究

为检验南方电网失步解列系统及其策略的可靠性,利用RTDS(real time digital simulator)对南方电网主网主要断面进行解列动作特性和电压定值试验。该试验搭建了南方电网500kV及以上交直流电网RTDS模型、失步解列系统、直流控制保护装置等组成的实时闭环仿真试验平台。根据2011年南方电网丰大极限运行方式,在两广断面及云南、贵州送出断面等配置失步解列装置,模拟直流闭锁、西电东送主通道送受端三相短路开关拒动等严重故障,全面测试严重故障下失步解列系统动作特性,分析安装点解列装置之间的动作选择配合及电压定值设置的合理性,验证策略的可靠性。试验表明,南方电网失步解列系统协调配合正确动作,失步解列稳控策略有效可靠。

基于逻辑配电终端的馈线自动化系统测试平台

研究并建立了基于逻辑配电终端的馈线自动化系统测试平台,该平台采用实时数字仿真仪模拟真实的配网模型,并设计了一款逻辑配电终端,能够模拟多台真实配电终端,并与真实终端协同使用。该测试平台能够检测平台各模块的运行性能,验证馈线自动化系统处理配电网各种故障,有效解决了原运用的馈线自动化系统不够成熟、在实际配网自动化系统中测试困难的问题。

基于典型故障类型的分布式光伏并网对电压稳定性的影响

为了准确分析分布式光伏并网对电压稳定的影响,针对光伏阵列,给出了一种基于实时数字仿真仪(RealTime Digital Simulator,RTDS)软件平台的光伏并网建模方法.介绍了光伏发电的原理,对分布式光伏并网系统接入电网的方法进行了详细分析和研究.然后,基于光照强度和环境温度在RTDS软件平台上搭建了一个光伏发电并网模型,对光伏并网系统进行了仿真研究.仿真结果表明,不同的系统故障状态下,光伏并网对公网侧和并网侧电压稳定性的影响不同.

基于RTDS微网的混合储能优化配置研究

微网的混合储能容量配置问题直接关系其电能质量和经济性。基于独立光伏发电不确定的特点,针对基本粒子群算法的不足,文章提出了基于微网的混合储能改进粒子群优化算法。该方法以容量、功率为约束条件,系统全生命周期费用最小为目标,收敛速度更快、经济性更优。将改进后的粒子群算法与RTDS(实时数字仿真仪)平台相结合进行仿真,平抑了光伏发电系统直流侧输出电压,提高了电力系统的可靠性。

中电阻法小电流选线的RTDS测试可行性分析

建立了基于实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator,RTDS)的中电阻法小电流接地系统仿真平台,设置了不同类型的单相接地故障。利用中电阻法原理分析了仿真结果。分析表明,利用中电阻法可以克服消弧线圈等因素的影响,短暂增大故障电流,有利于选线装置正确选出故障线路,分析得出的结论与仿真情况一致,证明了该仿真平台对于中电阻法选线装置的检验有一定的适用性和可信度,从而证明了将RTDS用于对中电阻法选线装置的性能检验是可行的。

基于分布智能控制的供电恢复方案研究

分布式馈线自动化(FA)系统关于故障定位与隔离方面的研究日趋成熟,而在供电恢复方面略显不足。为了进一步提升分布式FA系统的供电恢复能力,解决因故障点位置不同而导致供电恢复困难的问题,提出了一种可用于多联络、多分支配电网的供电恢复方案,通过建立负荷评估模型和待恢复区拓扑模型,由代理终端负责通过单联络开关、单联络开关切负荷完成供电恢复的工作,实现了非故障区域的供电恢复,并通过实时数字仿真仪(RTDS)验证了控制策略及其算法的有效性。