A Portable Multi-functional Real-time Digital Simulator Dedicated to Protective Relay Testing

The paper intfoduces a PC-DSP based real-time digital simulator which is portable in size and aimed at the closed-loop testing of various types of protective relays for their design and application. The simulator can be widely used in not only concerning utilities but also manufacturers and research / certification institutes because of its many functions. The hardware architecture and software implementation of the simulator are described. The main features and functions of the simulator are also

基于数字计算机和RTDS的实时混合仿真

阐述了计算机机电暂态仿真、RTDS电磁暂态仿真的实时混合仿真平台设计思想,给出了整体设计架构,详细分析和阐述了两侧接口数据交互和同步协调仿真流程、混合仿真接口方案以及接口数据传输方法等关键技术。以含南方电网贵广高压直流的简单交直流系统算例研究验证了该混合仿真平台的设计和实现是可行的、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RTDS的有源配电网暂态实时仿真与分析

有源配电网是智能电网中集成、管理分布式发电及储能设备、需求侧响应资源的重要平台,包括各种智能终端、控制及保护装置的研发与测试将对实时仿真提出更高要求。考虑有源配电网实时仿真的建模需求,文中基于实时仿真平台RTDS完成了含光伏、燃料电池等分布式电源的有源配电网暂态实时仿真建模,并给出了电力电子装置、分布式电源及控制器等特殊模型的实时仿真算法。研究了有源配电网在环境条件变化、系统故障及功率指令变化等各种场景下的动态过程,通过与离线仿真软件PSCAD/EMTDC的对比,验证了实时仿真模型的正确性,对系统资源消耗等分析,更为后续硬件在回路仿真(HIL)等研究中奠定了基础。

大功率光伏并网发电系统RTDS的建模与仿真

首先,通过实时数字仿真器(RTDS)的小步长模型和大步长模型构建了100kW光伏并网发电系统仿真测试平台,包括光伏逆变器、控制器及外接电力系统等。然后,着重介绍了电流控制器的工作原理和RTDS建模方法。最后,基于该平台设计并完成了验证电流控制器控制性能的稳态、暂态仿真实验;同时,对一台实际大功率光伏并网逆变器进行了相同的现场检测试验。通过两种实验结果的对比分析,证明了基于RTDS的大功率光伏并网发电系统测试平台的有效性,说明了其具备在模拟实际工况下对控制器进行研究、分析的能力且可行性较强,具有一定借鉴意义。

小电流接地系统行波法选线的RTDS测试可行性分析

小电流接地系统行波法选线装置是实际应用的机型之一,对其性能的多方面检验有助于其不断完善与发展。介绍了基于行波法的选线方法,分析了利用实时数字仿真器(RTDS)测试小电流接地系统行波法选线装置的可行性,建立了基于RTDS的行波法小电流接地系统仿真平台,由仿真结果证明建立的仿真平台一定程度上适用于该类装置的检验。

基于RTDS的光伏发电系统低电压穿越建模与控制策略

基于实时数字仿真器(RTDS)提出了一种光伏发电系统低电压穿越(LVRT)实时数字仿真方案。首先,通过RTDS的大步长模型和小步长模型构建了整套LVRT仿真平台,具体包括电压跌落发生器、光伏阵列、隔离变压器和光伏并网逆变器等。然后,设计了光伏并网逆变器在三相电网电压正常和对称跌落2种运行工况下的LVRT控制策略。最后,以一台250kW光伏并网逆变器为例,进行了LVRT仿真测试和现场检测实验。仿真和实验表明:该RTDS仿真平台能较好地模拟现场检测平台,且所述控制策略在LVRT过程中具有良好的动、静态特性。

基于RTDS的“1．15”高肇直流极2闭锁事故仿真

基于实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)搭建了仿真模型,并将RTDS与实际直流输电控制及保护装置连接,建立了交直流混合系统实时仿真实验平台。在此基础上,针对"1.15"高肇直流极2闭锁事故进行了仿真研究,成功地再现了实际故障过程,并分析了事故发生的真正原因:直流极控装置误将瞬时故障检测为永久故障,终止直流线路重启;并提出了合理的改进措施:修改极控装置中接地检测故障装置和直流线路重启去游离时间。

直流广域自适应阻尼控制器设计与RTDS实验

传统的阻尼控制器较难适应系统结构与运行方式的变化,导致电网的低频振荡现象仍然时有发生。设计了一种基于广域动态信息的自寻优自适应阻尼控制器。该控制器使用改进的Prony算法,在线分析得到系统弱阻尼区间振荡模式的阻尼比,并据此通过自寻优的方法调整控制器的参数。该方法避免了现有自适应阻尼控制方法中存在的系统降阶模型辨识的困难,其控制效果通过在南方电网直流调制中的仿真应用得到了验证。进一步,实现了该直流自适应阻尼控制器的软硬件系统,并在基于实时数字仿真器(RTDS)与广域测量系统物理装置的实验平台上进行了测试。闭环控制实验结果说明了此自适应策略的有效性及广域阻尼控制的可行性。

±800kV特高压直流换相失败的RTDS仿真及后续控制保护特性研究

分析了特高压直流输电系统交流单相故障、触发系统故障和阀短路引起的换相失败的机理和后续控制保护特性,在南方电网主网等值系统下采用基于实时数字仿真仪的直流控制保护数模仿真平台对上述3类诱因引发的换相失败进行了仿真,分析了不同诱因下换相失败控制特性及保护配合,并检验其动态性能间的差异。仿真分析表明,特高压直流输电换相失败在不同的故障诱因下有不同的控制保护特性。

基于RTDS的DSTATCOM小步长网络建模仿真

分析了DSTATCOM输出电流四象限运行的矢量关系,在RTDS仿真环境中搭建了DSTATCOM小步长仿真网络模型,并通过该仿真网络分别对单变量控制以及双变量和配合控制的3 0 kvarDSTATCOM进行了仿真研究。结果表明:RTDS动态负载模型从电感性切换到电容性的调整时间不到一个工频周期;DSTATCOM无功功率补偿效果在双变量和配合控制时要优于单变量控制。

基于RTDS的抽水蓄能机组静止变频器启动技术研究

大型抽水蓄能机组对于电力系统调峰、填谷起到十分重要的作用。目前抽水蓄能机组的启动普遍采用静止启动变频器（SFC）方式,静止变频启动方式的关键在于在0-50Hz的转速变化范围内,系统能否准确快速地检测到转子位置。采用无速度传感器的电气方法测量出转子位置角,通过空间矢量控制对无速度传感器的大功率同步电机变频启动的控制算法进行深入研究,并通过RTDS仿真系统验证本文提出的启动控制方案的正确性。

基于RTDS的备自投装置的数模试验研究

提出了基于RTDS的备自投装置数模试验方案。简述了实时数字模拟试验系统应用于继电保护装置及二次设备检测工作的现状,分析了使用RTDS开展备自投装置数模试验的必要性。详细介绍了一种应用RTDS对备自投装置进行测试的实验方案,包括试验模型、硬件接线以及试验项目的设计。根据该方案进行了备自投装置数模试验,并将试验中出现的主要问题进行了分析,试验结果表明,应用此方案可以对备自投装置进行较为全面的考察。

简易母差装置的RTDS数模试验方案设计

设计了基于RTDS的简易母线保护装置数模试验的方案。首先简述了实时数字模拟试验系统应用于继电保护装置及二次设备检测工作的现状,分析了使用RTDS开展简易母线差保护数模试验的必要性。详细介绍了一种应用RTDS对简易母差装置进行测试的试验方案,包括仿真系统试验模型、模拟平台硬件接线以及数模试验测试项目的设计。最后根据该方案进行了简易母差装置数模试验,并将试验中出现的主要问题进行了分析,试验结果表明,应用此方案可以对简易母差装置进行较为全面的考察。

MMC-UPQC在RTDS仿真中的脉冲输入方案设计

统一电能质量控制器(UPQC)装置投入现场运行之前,开展基于实时数字仿真器(RTDS)的实验是非常重要的一步,不仅能够使UPQC控制器的功能和性能得到较为充分的验证,还可以积累经验为后续的物理实验提供重要的指导和借鉴。基于模块化多电平换流器(MMC)结构的UPQC由于模块数较多,需要触发的IGBT很多,为了合理利用RTDS宝贵的资源,在开展RTDS实验的时候,必须要对资源分配进行优化设计,其中脉冲的输入方案就是其中的一个重要环节。文章在分析MMC-UPQC的拓扑结构的基础之上,首先对RTDS及UPQC的物理控制器的结构和需求进行了梳理和分析,然后给出了两种脉冲输入方案并进行了对比分析,最后在RTDS平台上开展了数字-物理闭环仿真实验,实验结果验证了所给脉冲编码方案的可行性。

RTDS课程实验教学改革的启迪

电力系统实时数字仿真(RTDS)开始逐渐成为高校进行电力系统实验教学的方式之一,已成为电力系统仿真试验、教学实验和技术培训的主流选择。首先介绍了RTDS实验课程开设背景及电力系统动态模拟与数字模拟的关系,然后讲述了RTDS相关课程内容和实验教学的改革创新,尤其是RTDS课程结合本科生实验教学和对卓越工程师培养的重要意义,最后总结了RTDS课程改革的成果和启迪,综合体现了该创新课程教学对学生的实践能力及创新能力的培养与提高。

基于RTDS的有源电力滤波器实物控制器闭环仿真技术

为高效实现电力电子装置技术验证及测试,提出一种基于实时数字仿真仪(RTDS)的有源电力滤波器(APF)控制器闭环仿真测试方法,三相电网、负荷及APF逆变桥、直流侧电容和断路器等一次回路由RTDS中的软件进行模拟,APF控制和保护则采用实际装置中的控制板。通过5类信号调理模块解决APF控制器与RTDS软件模型之间的信号匹配问题,形成RTDS的实物控制器仿真实验标准接口。整体仿真模型在RTDS小步长环境中构建,提出绝缘栅双极型晶体管(IGBT)触发脉冲、保护控制信号逻辑、RTDS中短路故障模型、操作观察界面等核心模块建模方法,形成了完整的测试步骤和测试项目。通过将APF控制器的RTDS测试数据与实际装置的测试数据进行对比分析,验证了方法的有效性。

基于RTDS的两类直流全过程详细仿真模型建模

基于RTDS实时仿真系统,结合ABB和西门子2种类型直流控制保护程序特点,采用RTDS元件库组装以及CBuilder自定义建模相结合的方法,全面考虑与直流稳态和暂态响应相关的主要功能模块,建立了可模拟直流稳态和暂态响应的全过程详细仿真模型,并通过与实际控保装置稳态调节过程以及故障暂态过程下的比对校核,验证了直流全过程仿真模型的正确性。

RTDS中同步电机模型特性研究

首先对RTDS中同步电机建模问题进行一般性的分析。然后在此基础上,采用典型同步电机参数,应用RTDS中的同步电机模型进行电机静态特性和动态特性实验,包括空载和稳态短路实验,以及突然三相短路实验。通过实验结果进行分析验证了RTDS中同步发电机模型的正确性。

基于RTDS的风电场SVC控制器性能检测分析

风电场静止无功补偿器(SVC)控制器的性能对于大规模风电汇集地区电网的电压质量以及系统运行可靠性有着至关重要的影响。为此,在实时数字仿真器(RTDS)中建立了风电场及晶闸管控制电抗器(TCR)型SVC的实时数字仿真模型,即构成一个闭环测试系统,并对实际SVC控制器装置开展性能测试。测试结果表明:这种基于RTDS的SVC控制器闭环性能检测系统能够较全面地测试SVC控制器的动态特性。测试中发现,部分厂家SVC控制器在信号测量、调节器模型设计、网源协调辅助控制功能和控制切换等多方面仍存在亟待完善和改进的问题。