含多场控集成的海上风电场DIgSILENT/PowerFactory建模及实证技术研究

结合大规模风电场并网分析最新技术要求,国内常用的建模方法和计算平台往往有功能上的侧重,难以同时满足故障穿越、场站功率控制、调压调频等多种要求,难以应对构建含多场控集成、准确开放的模型开发需求。对此,基于DIgSILENT/PowerFactory软件平台,利用自定义功能和DSL语言,构建“单机场站场控”多层级的海上风电场通用化模型。以某一实际海上风电场为例,搭建详细的风电场模型,并验证所提方案。基于现场故障穿越实测数据、现场AGC/AVC等实测数据,给出所提模型的仿真校验结果。结果表明,所提机组并网特性和场控功能与实际特性相符,模型准确有效,所建模型适用于实际工程海上风电项目的机组级和场站级控制的并网策略的开发和应用。

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DIgSILENT的风电储能系统建模与仿真

针对风电功率的随机波动性,采用储能系统改善风电机组的并网运行特性。文章分析了蓄电池储能系统的基本原理及其控制策略,并基于电磁/机电暂态混合仿真程序DIg SILENT/Power Factory搭建了对应的储能系统模型,将其配置在双馈型风电场出口母线的公共连接点处。分别在风速随机波动以及电网侧发生故障的工况下,研究所建储能系统的动态响应特性,结果表明,储能系统可以减小风电输出功率的波动对电网的影响,并能提高风电场并网的稳定性。

基于Matlab/Simulink与Digsilent的联合仿真设计

为利用Matlab/Simulink与电力系统专业仿真软件Digsilent各自的优点,提高软件的实用性,分析了二者在各自应用领域的特点,对二者接口技术进行了详细的介绍。并以风电机组控制实例分析了该联合仿真技术的应用特点。

DIgSILENT在电力系统稳定计算中的应用

因为电力系统仿真分析软件DIgSILENT(digital simulation and electrical network)引入时间较晚,可供学习和借鉴的资料不多,为了分析研究人员更加深入了解和应用该软件,介绍了DIgSILENT软件中电源、控制、接口、用户自定义模型等几个方面的特点;对该软件的同步发电机模型和负荷模型进行了详细的研究;并针对电力系统稳定问题,以单机无穷大系统为算例,应用DIgSILENT与Matlab进行联合仿真。结果表明:该方法不但没有牺牲计算速度和精度,同时还发挥了DIgSILENT在新能源发电机组建模精细化方面和Matlab在控制系统建模灵活性方面的优势。

基于Digsilent的风电场保护研究

建立了双馈感应式风力发电机的模型;基于Digsilent仿真软件搭建了含双馈式风力机的某风电场的仿真模型;对风电场在不同点发生不同单纯性故障时的情况进行了仿真。通过对保护装置的动作分析表明,风电场保护应加入自适应控制来改善保护性能。

基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全.当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行.为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系.在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性.本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.

基于DIgSILENT数据接口DGS的含风电电力系统随机潮流分析

同一风区的不同风电场由于地理位置相近,各风电场的风速和出力具有强相关性。针对该特点,提出了一种考虑风电场之间相关性的含风电电力系统随机潮流算法。首先建立了多个风电场出力的离散化联合概率分布模型,在此基础上采用线性化潮流方法分析随机潮流的各项指标。结合随机潮流算法和DIg SILENT软件的优势,研究了一种基于DIg SILENT数据接口DGS的数据转换方法,有效地提高了计算效率。最后利用IEEE-24节点系统以及我国新疆地区2015年规划电网进行方法验证。算例结果表明,建立的考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流算法具有可行性和优越性,DGS数据接口技术可以使该潮流算法在实际大型电力系统中推广使用,工程实用性较强。

基于DIgSILENT/PowerFactory的轻型直流输电系统建模和仿真

介绍了轻型直流输电系统的结构特点,建立了基于电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory的轻型直流输电系统模型,分析了基于同步d-q旋转坐标系下的电压源换流器的稳态数学模型和直流电压、有功功率和无功功率的控制策略,对系统在直流电压、有功功率及无功功率变化条件下的动态性能进行了仿真。仿真结果表明,该系统具有很好的动态响应能力和鲁棒性,可以稳定工作于2个电网之间,独立控制无功功率达到静态无功补偿的作用。

基于DIgSILENT软件的微电网动态仿真

基于DIgSILENT软件,介绍了分布式电源逆变器控制模块的仿真模型,并对由恒功率控制的微源和V/f控制的储能装置组成的微电网进行了联网转孤岛运行的仿真,结果表明该系统可以稳定工作于联网和孤岛模式,并能实现二者切换时的平滑过渡,提高了微电网供电可靠性.

基于DIgSILENT的风电场接入系统无功算例分析

随着风电接入电网的比例逐渐加大,对接入点电压水平的影响越来越明显。电压稳定性是风电场并网运行存在的主要问题。目前大多采取在风电场升压站添加无功补偿装置的方式来控制并网点电压。本文主要分析风电场无功损耗的来源,结合我国内蒙古地区某风电场接入系统实际情况,利用德国电力系统仿真软件DIgSILENT进行模型搭建,提出保证风电场可靠并网的无功补偿方案,并进行算例分析。

基于DIgSILENT与PSASP的DFIG模型对比与仿真研究

双馈风电机组(doubly fed induction generator, DFIG)的大规模并网将对电力系统的安全稳定运行产生重要影响,尽可能准确模拟DFIG的动态行为是开展相关研究的基础和关键。然而,由于开发背景和使用目的不同,不同仿真软件提供的DFIG模型存在一定差异,在不同场景下进行仿真可能会出现较大的偏差;并且随着风电渗透率的不断提高,模型差异导致的仿真偏差可能被累积和放大。针对这一问题,聚焦不同仿真软件DFIG模型的特点及适用性,研究了两种电力系统主流仿真软件DIgSILENT与PSASP中DFIG模型的差异,并设置相应的仿真场景对两种仿真软件中DFIG动态行为进行对比。研究结果表明,两者的差异主要体现在DFIG控制模型以及简化程度两方面,其适用场合也相应地有所不同。所得结论可为大规模风电并网仿真分析提供参考,具有工程应用价值和实用意义。

电力系统仿真软件DIgSILENT简介

本文介绍了电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory的特点。根据软件自带的电力系统元件的模型库和简明的动态仿真语言DSL,用户在搭建电力系统模型时更为方便快捷,反映了该软件在大型电力系统仿真方面的优越性。

BPA电网模型自动导入DIgSILENT的研究和开发

为了实现将BPA的电网模型自动导入到DIgSILENT/PowerFactory中,提高在DIgSILENT中进行大电网建模的工作效率,分析了BPA和DIgSILENT中一次设备的数学模型,给出了这两种仿真软件在一次设备模型参数间的转换公式。研究了DIgSILENT提供的DGS接口和DPL编程语言的功能和技术特点,总结了BPA电网模型导入DIgSILENT的工作步骤。研究确定了VC6和DPL相结合的技术实现方案,设计了用于将BPA电网模型自动导入到DIgSILENT的工具软件的总体结构、功能和流程,开发实现了该工具软件。最后分别用3机9节点算例和北京电网等值系统对其测试,通过对比两个仿真软件的一次设备模型参数和潮流计算结果,验证该工具软件达到了设计的要求。

基于Digsilent软件的含分布式电源配电网故障定位技术的研究

拟利用功能强大的电力系统仿真软件Digsilent模拟含分布式电源配电网各类故障情况,对比研究传统配电网与含分布式电源配电网运行特征的异同,并对传统配电网故障定位技术的研究,研究出一种适应于含分布式电源的配电网随时变化的网络拓扑结构特点的故障定位技术,并用Digsilent仿真软件验证了该方法的实用性,快速性,和容错性。有较强的推广实用价值。

基于DIgSILENT的光伏电池双二极管反向模型研究

为了研究光伏电池的反向特性,建立了双二极管等效电路应用于光伏电池反向电路模型中,采用牛顿-拉夫逊法求解模型,并应用DIgSILENT软件及其特有的DSL语言成功实现了建模和算法的仿真。先分析了光照强度、光伏电池反向模型等效电路中的串联电阻Rs及并联电阻Rsh、光伏电池反向曲线拟合常数a和n、光伏电池反向击穿电压对光伏电池反向电流的影响。研究结果表明,高温和高电压会使电池更易被击穿。在众多参数中,光伏电池反向特性对串联电阻Rs和曲线拟合常数a的变化最为敏感。最后,提出了一种对反向故障危险度判定的判据。研究结果可用于光伏热斑效应改善的研究和部分阴影下的光伏电池建模。

基于DIgSILENT的机网协调控制及动模验证

具有联络断面弱、小网、大负荷特征的工业电网,发生故障及断面解列时容易造成系统稳定性破坏问题,为此提出DIgSILENT仿真平台用于源网荷储协调系统的暂态分析和控制器开发。提出了结合安全稳定控制系统、机网协调器、电力系统稳定器、励磁系统及调速系统于一体的工业电网数字孪生系统,根据实测参数对自动装置的控制器进行了建模和比对。基于DSL编程设计了机网协调控制器,对电压控制、频率控制和功率控制整定参数,验证了对频率电压稳定性的影响,实现了联络断面功率的灵活调配。利用实时数字仿真器(RTDS)进行了机网协调装置和稳控装置的硬件闭环动模试验。给出了DIgSILENT仿真与RTDS仿真结果的对比,验证了DIgSILENT仿真机网协调控制的准确性和有效性。

基于DIgSILENT/PowerFactory的双馈风力发电系统的建模和仿真

基于DIgSILENT/PowerFactory电力仿真软件建立了双馈感应发电机风力发电系统桨距控制数学模型、风力机数学模型和轴系数学模型,并对整个系统进行了仿真,模拟了有功功率、无功功率分别变化时以及网侧发生三相短路时整个系统的运行情况。仿真结果表明,该系统实现了功率的解耦控制以及在网侧三相短路情况下运行稳定,验证了模型的正确性,为风电场的仿真建模奠定了基础。

DIgSILENT与MATLAB接口的仿真建模

为充分利用电力系统仿真软件DIgSILENT开放性良好与数学模型软件包MATLAB数据处理能力强的优点,对DIgSILENT与MATLAB之间的接口技术进行了研究。在DIgSILENT中搭建调用接口模型并编写M文件来调用MATLAB的mdl控制模型,以实现联合仿真的目的。仿真结果表明调用方法有效、正确,弥补了DIgSILENT环境下不易实现宠大数据处理的缺陷。

基于DIgSILENT的风电场并网无功补偿策略研究

由于单独的风电机组直接接入电网会导致电网电压稳定性降低,国内风电场一般会在并网点低压侧加装动态无功补偿装置来控制并网点处的电压水平。基于DIgSILENT软件分别建立鼠笼式和双馈式风电场并网模型以及静止同步补偿器模型,通过在并网点低压侧和高压侧分别配置静止同步补偿器后进行电网故障仿真,并与风电场不配置无功补偿装置时的仿真结果进行对比分析,结果表明:风电场在配置静止同步补偿器后,电网电压稳定性大幅提升;在并网点高压侧配置较低压侧在电网发生故障时并网点处电压波动范围更小,恢复至正常水平所需时间更短。