机电-电磁暂态混合仿真复合非对称故障计算方法

为了提高机电-电磁暂态混合仿真对机电侧非对称故障的处理能力,进一步提升混合仿真对各类工况的适应性,本文提出了一种同时考虑机电侧非对称故障和电磁侧非对称故障的计算方法。首先提出了一种机电侧发生非对称故障后的机电侧故障仿真方法,该方法根据非对称故障的类型获取故障电路导纳矩阵,继而通过修改与故障节点相关的导纳元素,将故障电路导纳矩阵的叠加到原导纳矩阵中获得故障后的导纳矩阵,并通过求解网络方程获得故障后的网络解。然后根据线性电路叠加定理,提出了接口节点戴维南等值电势的计算方法。为减少电磁侧的建模量,采用接口正序等值导纳进行戴维南电势向诺顿等值电流的转化。最后结合含有一回直流线路的IEEE39节点系统的基于PSCAD+C架构的机电-电磁暂态混合仿真平台,验证了所提方法的精度和有效性。

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。

采用混合时序的机电-电磁暂态解耦混合仿真

提出一种使用SOCKET通信搭建的混合仿真通信框架,以实现机电-电磁混合仿真的完全解耦,在此基础上提出一种可自动切换的串并行结合的混合交互时序,以提高混合仿真的精度和速度。以PSCAD及开源的PSAT为例对混合仿真系统的实现进行了详细描述,并在含有SVC的三机九节点系统上做了验证,表明所提出解耦混合仿真方法及所采用的时序交互方式有效,同时得出了普适性结论,即只要仿真程序支持相关的API调用,则所提出的基于通信的仿真框架均可实现。

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。

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。

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。

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。

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。

基于PSModel的电动机调速机电-电磁混合仿真

应用于大电网仿真的基于机电模型的PSD-BPA仿真软件无法准确描述电网内部环节动态响应过程,而应用于小电网仿真的电磁模型则存在计算耗时过长、不能用于整个电网等问题。以某工业园区为研究对象,利用基于电磁模型的PSModel软件搭建了工业园区各对象的数学模型,再使用基于机电模型的PSD-BPA软件搭建外部大电网模型,并在电磁模型与机电模型之间添加接口实现数据交换。仿真结果表明,机电-电磁模型混合算法既能获得大电网稳态数据,又能准确得到被研究区域的动态响应过程,可以准确模拟电网内电动机环节调速时的响应运行特性。

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。

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。

多端口机电-电磁暂态混合仿真端口解耦指标研究

首先分析了多端口耦合给机电-电磁暂态混合仿真造成的误差机理,推导了不考虑直流电流变化及考虑直流电流变化情况下端口之间的耦合关系。然后,为减小多端口建模引入的仿真误差,并在满足RTDS建模约束下尽可能地保证电磁侧的仿真精度,针对机电-电磁暂态混合仿真电磁侧建模进行了多端口解耦指标的研究。分别对不同耦合强度的端口解耦,采用FSV(feature selected validation)方法分析了端口耦合强度和仿真精度之间的定量关系,得到了满足FSV定性评估为"好"及以上的端口解耦指标。最后在基于某地区500 k V及以上电压等级复杂交直流电网建立的实时混合仿真平台上验证了所提解耦指标的有效性。

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。

电磁-机电暂态混合仿真误差传递机理分析

电磁与机电暂态仿真在模型处理、积分步长和计算模式等方面存在的诸多差异使得通过接口结合的电磁-机电混合仿真存在不可忽视的固有误差,从而限制了其广泛应用。分别从电磁、机电暂态计算交互信息提取误差与接口交互误差两个方面分析了混合仿真中的误差传递机理,其中交互信息提取误差包括瞬时值转相量提取误差、相量转瞬时值离散误差及接口等值阻抗计算误差,接口交互误差包括时序交互误差、数据传输延时误差及机电暂态计算迭代误差。最后,通过基于PSCAD+C的电磁-机电混合仿真平台对上述接口误差机理分析结论给予验证,理论分析与仿真结果表明,相量提取算法、交互步长及数据传输延时是影响混合仿真精度的关键因素。

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。

MMC-MTDC系统的电磁-机电暂态建模与实时仿真分析

提出了基于希尔伯特变换的移频建模方法,并建立了基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电(MMC-MTDC)系统的电磁-机电暂态移频相量模型,进一步地在实时仿真器上实现了电磁-机电暂态分区并行计算。相较于传统电磁-机电暂态联合仿真方法,该建模方法与仿真平台的电磁-机电暂态仿真适用性强,接口简单实用。分别建立了模块化多电平换流器单端系统、±200 kV五端柔性直流输电系统接入IEEE 39节点交流系统的移频相量模型,并且完成了电磁-机电暂态分区并行实时仿真测试。通过对多种暂态现象的模拟及其与电磁暂态模型结果的对比,验证了所提电磁-机电暂态移频相量建模与实时仿真的准确性、有效性和灵活性。

基于ADPSS的锦苏特高压直流接入的江苏电网机电—电磁混合建模与仿真

为了精确地分析锦苏特高压直流接入后江苏电网,特别是直流换流站附近苏南电网的运行情况,在2013年江苏电网预计夏高负荷的基础上,基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了锦苏特高压直流系统的电磁暂态模型和江苏电网其余部分的机电模型。利用搭建的机电—电磁混合模型进行了特高压直流接入的江苏电网稳态仿真验证。在双极闭锁情况下对比了采用纯机电模型和机电—电磁混合模型的暂态仿真结果。仿真结果表明:机电—电磁混合模型能够有效地反映锦苏特高压直流输电系统的电磁暂态特性,适合于研究直流系统中十分复杂快速的暂态过程。混合仿真模型为研究锦苏直流接入对江苏电网受端系统稳定性的影响奠定了基础。

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。

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。