机电暂态仿真中振荡中心的识别方法及应用

中国电网已经发展成为规模较大的互联电网,在故障冲击后,可能引起区域之间的功率振荡。在电力系统仿真分析中经常需要识别振荡区域、确定振荡中心,进而判断系统的薄弱区域并采取有效的调整控制措施。机电暂态仿真中自动识别振荡中心能够为计算分析提供重要参考,具有重要的应用价值。根据低频振荡过程中振荡中心电压有效值最低的特点,研究了根据线路两侧电压进行振荡中心计算的方法;与网络分析方法相结合,研究了机电暂态仿真过程中振荡中心断面的自动分析方法。该研究成果已在PSD-BPA机电暂态程序中实现。通过对实际电网的计算分析,阐述了振荡过程中振荡中心的变化特点和规律以及如何利用这些识别系统薄弱环节、判断系统稳定状态。所提出的方法能够有效识别实际电网的振荡中心,从而为实际电网的计算分析以及后续分析方法的研究开发奠定基础。

基于PC机群的电力系统机电暂态仿真并行算法

在电力系统的动态稳定在线评估和实时仿真计算中,并行处理是一种非常有发展前途的技术。许多种类的并行算法已被提出,并在不同类型的并行计算机上实现。由于具有性价比高、升级和扩展性能好的特点,PC机群并行计算机吸引了越来越多的注意力。本文综述和讨论了几种机电暂态并行算法,特别是在PC机群上实现这些算法的有利和不利条件。本文讨论的并行算法包括:网络分割、线性方程并行求解、牛顿类算法和一些时间并行算法。

适用于机电暂态仿真的大型光伏电站在线动态等值方法

为了提高光伏电站并网安全稳定在线计算的准确性和时效性,提出了一种适用于机电暂态仿真的大型光伏电站在线动态等值方法。在线计算逆变器聚类指标并分群等值,根据聚类指标门槛值形成等值方案,对比等值前后的暂态响应特征判断等值的有效性并迭代修正。基于实际工况对光伏电站进行在线等值提高了模型的准确性。为提高计算效率,详细模型下的响应曲线和用于聚类指标计算的参数灵敏度通过离线计算并建立数据库、在线根据实测信息匹配获取。基于实际电网的仿真计算验证了该方法的有效性。

直流机电暂态仿真建模及与电磁暂态仿真的对比

对直流输电的机电暂态仿真模型进行了深入研究。推导了适用于整流侧和逆变侧的换流器通用数学模型,分析了换相失败的判断方法,同时对逆变侧定关断角控制器的模拟方法进行了详细分析。在机电暂态仿真软件中搭建了含有直流输电详细模型的测试系统。为了深入分析直流输电机电暂态模型的精确度,以直流输电逆变侧不同程度的故障对比了机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果。结果表明:机电暂态仿真计算是理想化的,它对换相失败临界点的判断与电磁暂态仿真存在偏差;在发生换相失败故障时,机电暂态模型响应曲线与电磁暂态模型基本一致,机电暂态模型的有效性得到了验证。

RTDS上机电暂态仿真自定义模块的研究与开发

由于在实时数字仿真器(RTDS)上通过增加RACK数目来加大系统仿真规模的成本过高,一种可行的方法是对系统末端交流电网进行机电暂态仿真,系统主干交直流电网利用RTDS进行电磁暂态实时仿真,即实现基于RTDS的电磁—机电暂态混合实时仿真。为此,文中在RTDS的CBuilder开发环境下,开发实现了CBuilder自定义机电暂态仿真模块,并与RTDS电磁暂态仿真模型成功对接。通过采用CBuilder下的多线程技术和高斯网络化简技术,有效提高了RTDS上的机电暂态仿真计算规模。利用IEEE标准数据验证了所开发的机电暂态自定义模块的正确性,并在基于RTDS的电磁—机电混合仿真中成功加以应用,通过与全电磁模型的对比,证明了基于RTDS的混合仿真的有效性。

基于GPU的机电暂态仿真细粒度并行算法

提出一种基于图形处理器(GPU)并采用隐形梯度法的机电暂态仿真细粒度并行算法。该算法将整个系统分为发电机节点系统和非发电机节点系统,对发电机节点系统求解时,先将在网络中直接相连的发电机节点合并成一个子系统,然后在GPU中给每个子系统分配相应线程块进行并行求解,其中采用了LU并行分解来求解线性方程组。求解完成后,利用从发电机节点系统传递来的LU分解信息,再对非发电机节点系统使用GPU进行求解。通过对不同规模的算例进行分析表明:所提出的GPU并行算法的计算结果与CPU串行算法和BPA软件的计算结果大致相同,且随着系统规模的增加,GPU并行算法的加速效果更为明显。

UPFC的潮流和机电暂态仿真模型研究

统一潮流控制器(UPFC)可同时控制母线电压和线路功率,对提高系统稳定性具有较大作用,建立UPFC的潮流和机电暂态仿真模型是电力系统仿真分析的重要基础。文中基于UPFC的基本原理和控制规律,提出了UPFC在潮流程序中的处理方法和在机电暂态稳定程序中的简化模型。在潮流程序中,将UPFC模型等效为两侧的功率注入和PV节点;在机电暂态仿真中,忽略动作速度快、影响较小的快速控制部分和内部环节,建立串联功率控制和并联电压控制的简化仿真模型。该模型在PSD-BPA程序中完成了开发,并与MATLAB详细仿真模型进行了对比,结果表明本文提出的简化模型具有较好的准确性。

十字复数链表在机电暂态仿真程序中的应用

随着电网规模不断扩大,计算节点日益增加,机电暂态仿真程序需要具备更高的计算速度和占用更少的内存空间。应用十字复数链表实现了矩阵元素的快速存取,避免数组元素的搬移,有效地提高了计算速度并减少了内存需求;同时避免了求解复数方程组时将实部和虚部分开求解,使复数网络方程组求解时像实数方程组一样方便;还实现了部分标准BPA数据的转换,经与中国版BPA仿真曲线的对比,证明了所开发的机电暂态仿真程序的正确性。

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。

一种基于相分量的VSC-HVDC机电暂态仿真方法

提出一种基于相分量的直流系统机电暂态仿真模型。首先基于相分量对VSC-HVDC一次侧和控制系统进行建模,简化了换流器系统动态方程与电网代数方程之间的数据交换和接口。其次,通过对相分量引入移相环节,简化了锁相环节,实现了实轴和虚轴的解耦控制;接着,根据机电暂态仿真的特点以及VSC外环、内环截止频率与开关频率间的关系,简化了电流内环控制,建立了VSC换流器的机电暂态仿真模型。最后,以电磁暂态仿真结果作为参考值,验证了本文方法的正确性和有效性。

感应电动机负荷机电暂态仿真模型参数计算方法

为获取感应电动机机电暂态仿真单笼模型参数,基于感应电动机的出厂铭牌数据,采用内点算法求解非线性数学优化模型,提出一种计算电力系统暂态仿真程序用的电动机机电暂态仿真单笼模型参数的新方法。该方法考虑了电动机的功率-滑差、电磁转矩-滑差物理机制特性,其物理意义明确、收敛性好、适用性强。根据电动机模型参数计算得到各项物理性能指标,并与出厂铭牌数据进行比较。结果表明,所提模型和算法计算的电动机单笼模型参数模拟电动机的机械暂态特性具有较高的精度,验证了算法的准确性。最后通过PSD-BPA机电暂态仿真,比较电动机的动态功率响应特性,进一步验证了所提模型和算法的适用性和有效性。

交叉跨越两回输电线路故障的等值机电暂态仿真方法

随着电网规模的不断扩大,输电走廊资源愈加紧张,交叉跨越两回输电线路发生故障的可能性日益剧增,本文提出了针对这种故障的机电暂态仿真方法,首先对故障的序网电压方程和故障边界条件方程进行消元处理,得到故障点的正序附加阻抗矩阵并把正序附加阻抗矩阵进行对称化;然后把故障点正序附加导纳矩阵扩展到故障线路各端点,根据故障线路各端点的正序附加导纳矩阵生成对应的暂态数据卡,从而提出了交叉跨线两回输电线路故障的等值机电暂态仿真方法。最后采用实际电网数据,对交叉跨越两回输电线路故障和交叉跨越线路接地故障进行机电暂态仿真,根据仿真结果对比,验证了所提方法的正确性。

应用于机电暂态仿真的直流输电系统控制特性算法研究

文章提出一种新的直流输电系统控制特性分析计算方法,分析直流输电系统两侧交流电压的各种分布中,能达到恒功率控制的范围,并计算其在不满足恒功率控制的情况下输送功率的最优值,从而得出机电暂态仿真中直流控制系统计算用重要数据。文章通过算例实现了应用直流系统控制特性算法的电力系统机电暂态仿真计算,对所提出的直流系统控制特性分析算法进行验证,为电力系统机电仿真提供了准确的直流控制系统数据。

电力系统机电暂态仿真多机控制系统诊断分析

为了提高电力系统机电暂态控制能力,提出了以主导轨迹断面阻尼比灵敏度条件来分析仿真关键参数的方案,从而将轨迹特征根处理思想引入工程分析中。系统通过二个典型模式发生振荡,仿真测试后以Prony方法处理发电机的功角曲线生成振荡变化的特征量组,判断模式二属于主导仿真模式。通过时段主导模式得到的轨迹断面阻尼比灵敏度更高。在相同的模式下,当参与因子提高后,机组控制系统可以形成更高的轨迹断面阻尼比灵敏度。对于复杂多机系统,可以利用轨迹断面阻尼比灵敏度来诊断控制系统的各项参数,从而更高效地处理复杂振荡模式并降低计算量。经过3.5 s仿真后,考虑到Dy比规定门槛值更大,机组励磁控制系统具有增幅振荡的特性。当T_A上升后能够达到更高的稳定性,参数T_A提高形成了更平稳的励磁电流与功角曲线。

应用于机电暂态仿真的同步发电机离散时间模型

基于隐式梯形数值积分法,建立了同步发电机d-q坐标系离散时间数学模型。在该模型中,发电机转子角s值只与系统变量的过去值有关,而与当前时刻值无关。这消除了在机电暂态计算中由于park变换引起的系统方程的非线性及由此而产生的计算误差,同时也降低了仿真计算的难度和计算量。所建立的模型具有隐式梯形算法的精确度和稳定性,具有实际应用价值。

机电暂态仿真中振荡中心的识别方法及应用

随着我国社会信息化网络的不断发展,由故障而引起的区域功率振荡造成的破坏非常严重。通过针对机电暂态仿真振荡中心的识别,可以避免因为故障冲击而造成的负面影响。利用机电暂态仿真振荡中心的识别方法也可以有效地提高电力需求的稳定性,保障电网安全。

机电暂态仿真中振荡中心的识别方法探讨

随着我国电力系统建设水平逐年上升,当前已经形成规模十分庞大的互联电网,其在受到故障冲击影响之后,将会造成区域范围内的功率振荡.因此,为保证电网运行稳定,需注重对电力系统的仿真分析,而其中振荡中心的准确识别是关键.本文简要就振荡中心概念以及识别重要性进行分析,并针对振荡中心具体识别方式进行探讨,同时立足如此,概括性分析振荡中心的应用方式,以期为相关人员提供工作参考,提升识别水平.

含VSC交直流混联电网机电暂态仿真建模

文章提出了柔性直流输电系统机电暂态模型设计方案。为了提高电力电子器件为主的直流系统与含发电机交流电网之间的交互仿真速度,分析了柔性直流输电系统的数学模型,分别针对直流侧和交流侧建模,提出了一种忽略内环控制器的快速柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型,并具有良好的可拓展性。

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。

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。