基于Bergeron等值线路的机电电磁混合仿真接口模型

在进行机电电磁混合仿真时常选用戴维南/诺顿等值接口模型,但由于等值受控源在数据交互时接收到的受控量是对侧系统上一个仿真步长的解算结果,导致接口中存在不应有的交互延时,从而造成混合仿真精度低、收敛性差等问题。针对上述问题,基于Bergeron等值方法将较短的输电线路转变成由波阻抗、线路阻抗和历史电流源组成的"Bergeron等值线路"接口模型。其中,历史电流源与波过程的传输延时相关,对当前解算时刻是已知量,可以利用其"历史受控量"的特性抵消掉接口交互延时对混合仿真解算精度和收敛性的影响。同时,针对机电和电磁侧步长存在较大差异导致的解算误差,通过在电磁仿真中对机电侧数据进行插值,以提高混合仿真的精度。最后,通过相关算例仿真验证了所提算法的精度及其优势。

基于分群解耦的电力系统机电电磁混合仿真的分网技术

多条耦合直流输电的响应只能通过电磁暂态仿真程序模拟。为了提高仿真精度,机电-电磁混合仿真已用于电力系统运行的研究。为解决目前机电-电磁混合仿真速度太慢的问题,提出了一种电力系统混合仿真分网技术。首先把机电网络分成尽可能多的网络孤岛,把电磁暂态网络通过传输线解耦方式分网,然后基于分群解耦的机电-电磁混合仿真算法形成单时步内解耦的机电-电磁子网群。继而又提出一种新的并行程序结构,利用机电-电磁子网群实现并行仿真,加快仿真速度。最后对含有7条直流输电和4000个节点的电磁网络的国调方式计算案例进行的研究表明,该方法可以在不降低精度的情况下大大提高仿真速度。

基于机电–电磁混合仿真的交直流混联受端电网连锁故障筛选指标及搜索策略

现有交直流连锁故障筛选指标和仿真手段不能准确反映交直流耦合作用和直流暂态过程,难以得到准确的连锁故障演化路径。因此,该文提出一种基于机电–电磁混合仿真的交直流连锁故障筛选指标及搜索策略。首先,基于PSD-PSModel构建交直流混联受端电网机电–电磁混合仿真模型;其次,考虑交直流耦合作用与直流控制环节,提出多馈入交直流交互作用因子(multi-infeed AC-DC interaction factor,MIADIF)和连续换相失败时间窗口(continuous commutation failure time window,CCFTW)指标,能够精确反映交流故障对多馈入系统关键状态变量暂态过程的影响;然后,基于筛选指标与混合仿真提出一种交直流连锁故障搜索策略,实现交直流连锁故障的快速、准确、全面搜索;最后,依托上海交直流混联受端电网进行仿真验证和分析,验证所提指标和搜索策略的有效性。

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。

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。

基于ADPSS的机电-电磁暂态混合仿真

对基于ADPSS的机电-电磁暂态混合仿真的原理和流程进行了介绍,并采用仿真范例对混合仿真的过程和性能进行了进一步分析。仿真结果表明,机电-电磁暂态混合仿真可以对较大规模电网的局部电磁暂态过程进行有效分析。

特高压交直流电网机电-电磁暂态混合仿真特性分析

为深入分析高压直流系统动态行为对交流系统的影响,同时兼顾交流系统的庞大规模和仿真速度要求,采用了中国电科院开发的机电-电磁混合仿真程序,对三华交流系统进行了机电暂态建模,对7回跨区直流系统进行了详细电磁暂态建模。计算表明,混合仿真能较好复现实际故障过程,较为准确地对含不对称故障、多回直流换相失败在内的故障形态进行模拟;交流系统扰动可能引起多回直流同时换相失败,对电网产生较大冲击,需要送、受端交流系统提供更强支撑。

基于ADPSS的德宝直流电磁-机电暂态混合仿真

针对机电暂态程序仿真无法详细体现故障期间的暂态过程以及电磁暂态程序仿真对交流系统反映不足的问题,分析研究电磁暂态子网和机电暂态子网数据交互的电磁-机电暂态混合仿真。详细介绍了电磁-机电暂态混合仿真软件ADPSS以及基于ADPSS的电磁-机电暂态混合仿真原理和流程。对±500 k V德宝直流实际算例分别进行了电磁暂态仿真、机电暂态仿真和电磁-机电暂态混合仿真,对比分析仿真结果,表明电磁-机电暂态混合仿真可以对较大规模电网的局部电磁暂态过程和交流系统响应进行有效分析,其仿真速度快,结果准确可靠。

基于PSModel的江苏电网机电-电磁混合仿真

江苏电网直流输电发展迅猛,未来将通过直流输电受入大量功率。在电网运行过程中,交流电网故障将通过换流站母线对直流输电运行产生影响,可能造成直流输电发生换相失败等,而目前电力系统稳定分析所采用的机电暂态仿真手段可能无法准确反映该动态过程。文中分别采用机电仿真软件BPA和机电-电磁混合仿真软件PSModel(power system model)2种仿真工具,对比仿真分析和研究了江苏电网交流故障对直流输电运行的影响,相关结论为电网运行分析工作提供建议和参考。

含大量电磁直流模型的机电–电磁暂态混合仿真技术研究

伴随特高压直流的飞速发展和其输电容量阶跃式提升,我国电网呈现出"强直弱交"的特点。送受端、交直流、多直流之间耦合日趋紧密,电网运行特性日趋复杂。在大规模交直流电网的仿真分析中,直流输电系统需要采用电磁暂态仿真以获得准确动态特性,其余交流电网采用机电暂态仿真以提高仿真效率。然而,含多条直流电磁暂态模型的混合仿真在数据建立、方式调整及平稳启动方面存在困难,制约了大规模电网分析的工作效率和仿真精度。提供了通过直流标准化建模和数据映射拼接实现混合仿真数据自动建立的解决方案,提高了建模效率;提供了直流输电电磁模型运行方式自动调整、混合仿真接口电压箝位平稳启动的方法,使混合仿真能在0.6s的仿真过程内达到稳态。所提方法提高了大规模交直流电网机电–电磁混合仿真分析的工作效率和仿真精度。

高压直流输电机电电磁-数模双混合仿真平台

针对高压直流HVDC输电控制保护性能适应性测试和交直流电网交互作用分析难题,本文采用机电-电磁双混合仿真方法研制了HVDC混合仿真平台,主要包括电力系统数字实时仿真装置ADPSS、信号接口装置、HVDC控制保护系统和运行监控系统4部分。ADPSS对交流电网和HVDC一次系统进行实时仿真模拟,通过信号接口装置与HVDC控制保护系统进行实时信号交互,实现一、二次系统的闭环仿真。以龙泉-政平工程为例,将仿真结果与现场录波结果相比较,验证了混合仿真的正确性和有效性。

宁夏电网多直流送端暂态过电压机电-电磁混合仿真研究

随着宁夏三回送端直流群形成,电网交直流耦合特性进一步加强,直流故障后引起暂态电压升高,容易引起近区风电机组大规模脱网。通过利用机电-电磁混合仿真方法对宁夏电网三回直流闭锁故障后的暂态过电压进行仿真分析,并与暂态过电压定量评估方法进行对比。仿真与评估结果均表明,三回直流分别闭锁故障后,暂态电压均会显著抬升,抬升程度与闭锁容量、系统强度相关。

机电?电磁混合仿真精度评估方法研究

机电?电磁混合仿真既能够对大规模复杂电网进行机电暂态仿真,也可对局部网络进行电磁暂态仿真,实现仿真规模和仿真精度的协调统一,其仿真结果反映真实情况的程度,决定仿真结果的可信度,通过一种多时间、多位置和多物理量的3级精度评估体系,定量和定性描述机电?电磁混合仿真结果的精度。首先,介绍Prony分析法和特征选择验证这两种典型特征量提取算法的基本原理及相关指标;然后,根据机电?电磁混合仿真各目标观测量的特性,将目标观测量分为3类:电磁系统观测量、接口状态观测量和机电系统观测量,结合两种方法的特点建立分层分级的评估体系;最后,通过评估某系统的两种电流源混合仿真结果和全电磁仿真结果的差异,验证所提评估体系的适用性。

基于机电-电磁混合仿真的暂态电能质量分析系统

单独采用机电暂态或电磁暂态仿真难以满足大电网背景下电能质量仿真分析的要求,采用机电-电磁暂态混合仿真技术进行电能质量分析解决了这一难题。基于机电-电磁暂态混合仿真的电能质量分析系统对能够详细分析的元件或区域采用电磁暂态模型,而与其相连的交流大系统采用机电暂态模型。详细介绍了该系统的结构和功能,并通过实例应用证明:该系统能满足机电-电磁暂态混合仿真的电能质量分析要求,为电能质量仿真分析又增添了一种技术手段。

麻城市多能互补百万千瓦新能源基地一期机电-电磁暂态仿真分析

麻城市多能互补百万千瓦新能源基地项目一期光伏规模为40万kW,直接接入500 kV主网的在运火电厂,在华中电网尚属首次,在国网系统也比较罕见,且近区还有特高压陕武直流落点、特高压武汉交流站落点。新能源基地、大别山火电机群、陕武特高压直流电力通过500 kV系统集中送出,局部地区电网电力电子化特征凸显,潮流、暂稳、电压稳定等安全风险需要进行详细评估。为保证大别山电力群外送能力,基于电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS),采用机电-电磁混合仿真的方式分析了大别山电力群外送的暂态稳定问题,并提出相关解决措施。

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。

特高压交直流输电系统暂态混合仿真研究

随着电力系统发展,纯机电暂态和电磁暂态仿真在分析大规模特高压交直流混合电网时已呈现明显不足。为了准确分析特高压交直流输电系统的动态特性,文中基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了特高压交直流输电系统的机电—电磁暂态混合仿真模型,并对整流侧和逆变侧交流母线故障进行了仿真分析。结果表明通过机电—电磁暂态混合模型仿真结果输出,能够有效体现直流系统整体以及局部的各个元器件的详细动态过程,为特高压交直流系统的稳定控制提供技术理论支撑。

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。

交直流混联电网运行控制实时仿真技术研究

现代电网已形成交直流多元件、多系统"混联"运行的格局,运行和控制特性极为复杂,表现为各类电力电子元件的电磁暂态和电网机电暂态过程之间的强耦合特性,传统基于"N-1"潮流或机电暂态仿真的方法在混联电网的仿真分析与控制研究中存在局限性。本文研究了实时仿真技术应用于交直流混联电网仿真的若干关键技术,以实用化的电磁-机电暂态混合仿真技术为核心建立含物理控制闭环的全景实时仿真环境,兼顾大电网仿真规模并精细刻画电力电子快速暂态过程及控制响应。该技术已应用于南方电网典型方式重要风险精确仿真界定、反措仿真验证和安稳控制策略的仿真试验,为复杂电网的精确分析和控制技术研究提供了有效的技术手段。

开关试验对电力系统的影响及其仿真

分析了开关试验站的工作原理和开关试验对电网的影响,建立了2013年华中电网机电暂态仿真模型和开关试验站电磁暂态仿真模型,利用电力系统全数字实时仿真装置(advanced digital power system simulator,ADPSS)进行机电–电磁混合仿真。由仿真结果可知,应禁止进行造成母线瞬时电压下降值大于15%母线额定电压的试验项目;开关网络试验项目不会造成邻近系统线路保护、母线保护、主变保护、电容器保护动作,但建议在保证灵敏度的前提下,适当提高母线差动保护和失灵保护的负序电压定值;各类开关试验项目均不会造成机组强励磁动作。