用于大规模机电-电磁暂态仿真模型自动转化的分层布局方法

厂站节点和网络拓扑的自动布局是实现机电-电磁暂态仿真模型自动转化的重要环节,对提高大规模电力系统的建模效率和准确性具有重要意义。现有布局方法多局限于交叉点数和布局均匀性等方面的研究,未考虑厂站节点间的实际相对位置,导致每次布局结果极不稳定。提出一种基于弹簧电子力模型用于大规模机电-电磁暂态仿真模型自动转化的分层布局方法。该方法充分考虑节点间的实际相对位置,对不同电压等级的厂站节点逐层布局,解决了传统方法每次布局结果差异较大的问题,不仅可以用于绘制机电暂态地理接线图,还可以提供电磁暂态仿真模型的节点坐标信息。对美国西部电网3机9节点、新英格兰10机39节点,以及某地区输电网络系统进行算例测试与分析,验证了所提方法的有效性。

双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。

大规模电力系统仿真用新能源场站模型结构及建模方法研究(二):机电暂态模型

机电暂态仿真是大规模电力系统仿真分析的主要工具,合理的场站分群等值是研究大规模新能源电力系统安全稳定分析的基础。该文首先分析新能源场站在大扰动下的动态特性,并将其划分为3个时段,对比分析目前新能源场站单机倍乘模型的不适应性。然后,分别从新能源场站的功率分布和电压分布特性分析大扰动的3个时段过程中对等值建模误差的影响。基于功率和电压分布特性的误差分析,提出新能源场站等值模型结构,并给出等值原则及模型参数聚合方法。最后,通过实际新能源场站仿真和大电网算例,验证所提模型的有效性和适应性。

适用于交直流混联电网的CH-MMC电磁暂态快速仿真模型

针对交直流混联电网中半桥和全桥子模块混合型模块化多电平换流器(CH-MMC)详细模型存在电磁暂态仿真计算量大、耗时长等问题,提出一种基于子模块电容电量均分的CH-MMC快速仿真模型。依次分析了半桥和全桥子模块的正常运行和闭锁状态等效电路,基于半桥和全桥阀段在不同状态下投入和闭锁的子模块数推导出半桥和全桥阀段的等效电路以及CH-MMC快速仿真模型;在该模型基础上提出一种阀段间均压控制策略并实现三段式充电启动过程,进而梳理了该模型的阀级控制流程。在MATLAB/Simulink中与详细模型进行对比,验证了所提CH-MMC快速仿真模型的正确性和快速性。

阻抗匹配平衡变压器的暂态仿真研究

建立了阻抗匹配平衡变压器的暂态仿真模型,比较了暂态模型和等值电路在计算稳态短路电流中的效果。

采用等值电磁暂态模型与平均值模型的MMC启动研究

开展了采用等值电磁暂态仿真模型与平均值模型的MMC启动研究。分析了MMC在启动以及直流故障期间桥臂电容电压的动态过程,提出了改进的MMC等值电磁暂态仿真模型。通过分析桥臂总电容电压的动态特性,提出了可仿真任意工况的MMC平均值模型。在PSCAD/EMTDC下搭建了21电平MMC的详细电磁暂态仿真模型、等值电磁暂态模型和平均值模型。仿真验证了等值电磁暂态模型和平均值模型的正确性,以等值电磁暂态仿真模型为研究对象,研究了启动电阻切除时间和直流电压参考指令值给定方式对系统启动的影响。

阻抗匹配平衡变压器的电磁暂态仿真研究

在研究阻抗匹配平衡变压器的接线特点和内部“阻抗匹配”特性的基础上,结合多绕组变压器的电磁耦合关系,利用数学推理建立其变压器电磁暂态仿真模型。根据模型对空载合闸和外部短路情况进行了仿真。比较了电磁暂态模型和等值电路在稳态短路电流计算中的效果,结果表明两者对稳态短路电流的计算差别不大。

基于PSS/E的MMC-UPFC机电暂态仿真方法

为满足工程规划设计的需要,分析了基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的等效电路,提出一种基于PSS/E的机电暂态仿真方法。采用该方法进行潮流计算时,将UPFC用功率注入等效,利用交替迭代法进行求解。在动态仿真中,将UPFC等效为电流源模型,并考虑直流系统、控制器和调制等环节的作用。将该方法集成于PSS/E中,分别对小系统和实际系统进行仿真。结果表明,所提方法能够实现含UPFC电力系统的潮流计算,可模拟UPFC的动态特性,适用于对实际系统的仿真研究。

输电线路雷电干扰暂态识别的仿真研究

随着超高压架空线路电压等级的提高,雷电现象下输电线路未造成短路故障的情况越来越多,这将使保护装置发生误动作。对于这种雷电干扰现象,文中利用MATLAB软件构建超高压输电线路仿真模型,对雷电故障及普通短路故障进行不同条件下的仿真并对数据及波形进行分析。发现他们近似分量能量的百分数值存在着很大的差别,由此构成识别雷电干扰的判据,大量的仿真数据表明所提方法是正确、有效的。

基于DIgSILENT的光伏发电系统统一建模及仿真分析

基于变流器的平均模型,推导双级光伏发电系统及其控制策略的数学模型,并在DIgSILENT仿真环境下开发同时适合机电和电磁暂态仿真的统一动态模型;重点讨论仿真模型的初始化问题,分析对比机电和电磁暂态仿真场景下光照、温度等外部条件对光伏发电系统输出特性的影响,有效验证了仿真模型的正确性,最后简单讨论光伏发电系统并网后对配电网电压稳定性的影响。

基于ETSDAC的±800kV特高压直流输电系统仿真建模研究

±800 k V特高压直流输电技术是实现全球能源联网及大范围资源优化配置的核心技术之一,针对特高压直流输电的电磁暂态仿真研究是保证工程成功的必要环节。基于ADPSS仿真装置中电磁暂态仿真程序ETSDAC建立换流器、换流变压器、交直流滤波器、直流输电线路等仿真模型,并在此仿真平台上对某实际系统在两种故障情况下进行单极全压仿真模拟,与PSCAD电磁暂态仿真计算模型进行比较分析。结果显示:两个程序的计算结果基本一致,所建模型可较准确地模拟特高压直流输电系统动态特性。ETSDAC可以作为研究特高压直流输电系统的有效工具。

超/特高压可控并联电抗器关键技术综述

可控高压并联电抗器是超/特高压输电系统中重要的无功调节设备。相比于其他可控并联电抗器,超/特高压可控并联电抗器电压高、容量大,对响应速度、谐波含量以及可靠性等性能指标及相关技术有着更高的要求。文中综述了超/特高压可控并联电抗器在本体结构设计、电磁暂态仿真模型构建、本体保护配置及原理研究、控制系统设计等4个方面关键技术的国内外研究现状,评述了各技术方案的优缺点,指出了各关键技术的重、难点,并对相关技术的发展趋势作出了展望。

Transient Stability Assessment of Synchronous Generator in Power System with High-Penetration Photovoltaics （Part 2）

In the previous paper [1], the transient stability of synchronous generator in power system with high-penetration PV （photovoltaic） was assessed by simulation analysis of a single-machine infinite-bus system model. Through the simulation analysis, we have obtained some conclusions in terms of the impact of high-penetration PV on the stability. However, for more accurate assessment of the transient stability, it is necessary to analyze various simulation models considering many other power system conditions. This paper presents the results of the analysis for the transient stability simulation performed for IEEE 9-bus system model, in which the effects of various conditions, such as variety of power sources （inverter or rotational machine）, load characteristics, existence of LVRT （low-voltage ride-through） capability and fault locations, on the transient stability are investigated.