基于RTDS-PXI的电磁-机电暂态混合实时仿真研究

提出了基于RTDS-PXI的电磁-机电暂态混合实时仿真方案,其采用并行的数据交互方式,将运行在RTDS上的电磁暂态程序和自主开发的机电暂态程序通过PXI进行实时接口,实现了电磁-机电暂态混合实时仿真。最后在搭建的RTDS-PXI混合实时仿真平台上进行了与小规模全电磁暂态仿真的对比分析,结果表明所提出的方案是可行、有效的。

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。

数字计算机机电暂态与RTDS电磁暂态混合实时仿真系统

将机电暂态计算与电磁暂态计算进行实时接口,在一次仿真过程中同时实现大规模电力系统的机电暂态仿真和局部网络的电磁暂态仿真。还设计了数字计算机与RTDS的混合实时仿真平台,对其中的关键技术进行了研究和探讨,主要包括在进行机电暂态和电磁暂态仿真时如何对对侧系统进行等值以及两部分程序相互接口时的数据交换方式,并提出了解决这些问题的新思路,即构造的等值模型应该能够正确反映对侧系统的运行状态,而对次要因素可以简化。

电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现:(一)混合实时仿真数字量接口

电磁暂态-机电暂态混合实时仿真是国内外电力系统仿真领域的热点和难点之一,《电磁机电混合实时仿真平台实用化技术研发与实现》系列论文对此技术难题进行攻关。作为本系列论文第一部分,针对已有的基于模拟量接口的电磁机电暂态混合实时仿真系统的不足,利用目前国际先进的现场可编程门阵列(FPGA)板卡进行数字化通信接口交换数据,开发了基于RTDS的电磁机电暂态混合实时仿真数字量接口。与RTDS纯电磁暂态仿真结果对比,所研发的数字量接口可有效地减少仿真噪声、提高仿真精度,极大地推进电磁机电暂态混合实时仿真的应用。

基于RT-LAB的机电-电磁暂态混合实时仿真及其在MMC-HVDC中的应用

模块化多电平柔性直流输电系统含有数千个微秒级控制周期的高速开关器件,现有机电和电磁仿真均无法同时兼顾详细的换流器内部物理特性及其接入交流大电网后与交流系统的交互特性。基于RT-LAB平台下新开发的机电—电磁混合仿真接口程序,首次提出百MW模块化多电平柔性直流系统接入交流大电网的混合实时仿真模型;为验证建模方法的正确性,在电磁侧开发模块化多电平柔性直流输电系统(modular multi-level converter HVDC,MMC-HVDC)系统详细电磁暂态模型,在机电侧搭建IEEE标准四机机电暂态模型,分别对柔直系统模型的启动、有功阶跃和交流系统故障进行仿真,仿真结果表明交直流系统相互作用明显,同时也证明基于该平台混合仿真的有效性及正确性。

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。

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。

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。

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。

电力系统的电磁暂态与机电暂态混合仿真

介绍电力系统的电磁暂态仿真法与机电暂态仿真法的现状,对2种仿真方法进行对比,阐述现代电力系统混合仿真的目的和意义。提出电力系统的电磁暂态与机电暂态混合仿真的2种实现方案,给出嵌入式实时操作系统与实时动态仿真器(RTDS)之间交换数据的响应时间测试结果。对混合仿真及其实现过程中涉及的关键技术问题及解决方法作了论述。

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。

电力系统机电—电磁暂态混合仿真接口技术

在电力系统仿真中,相互独立的机电暂态程序与电磁暂态程序由于各自的不足和局限,已经难以适应快速发展的现代电力系统对仿真技术的要求;如果能在一次仿真过程中同时实现大规模电网的机电暂态仿真与部分电网的详细电磁暂态仿真,那么对详细分析系统特性具有重要的理论价值和现实意义。文章对该技术进行了研究,认为接口的处理是其中的关键,在此基础上重点阐述了接口位置选择、等值电路形式、数据交互方式以及数据转换等核心问题,并在实时数字仿真系统—RTDS平台下初步实现该技术。

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。

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。

基于并行计算机/RTDS的混合实时仿真不对称故障接口交互与实现

针对"并行计算机+RTDS"的SMRT混合实时仿真平台,提出用于三相不对称处理的混合实时仿真接口三序电流分立注入法和电磁暂态侧接口三序功率初始自校正计算方法,研发实现了电磁-机电暂态混合实时仿真中全序量交互,扩展了SMRT混合实时仿真平台不对称故障仿真模拟功能,经SMRT电磁-机电混合实时仿真与RTDS电磁暂态实时仿真的对比测试验证表明,两者仿真结果具有较高的吻合度。

交直流大电网多时间尺度混合实时仿真系统设计与研究

MMC电力电子设备的广泛应用和交直流混联电网的快速发展对电力系统仿真技术提出了更高的要求。提出了基于"FPGA+RTDS+并行机"异构平台,具有快速电磁暂态、常规电磁暂态和机电暂态联合仿真功能的交直流大电网多时间尺度混合实时仿真系统。该仿真系统由VSC设备、HVDC系统和交流系统等几个仿真子平台组成,通过闭环接口实现时间上多尺度步长、空间上多颗粒度并行的多模式联合仿真计算,并能与EMS系统以及具有EMS画面风格的调控模拟及特性展示系统进行接口,为交直流复杂大电网运行分析和试验研究提供了精确高效的仿真平台。

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。