Modeling Simulation Technology Research for Distribution Network Planning

This paper proposes to use the power system simulation software CYME to plan, model and simulate for an actual distribution network for improving the reliability and efficiency, enhancing the efficiency and capacity, simulating the abnormal condition of distribution network, and presenting operation program of safe, reliable and having simulation record statements. The modeling simulation results show that the software module has lots of advantages including high accuracy, ideal reliability, powerful practicality in simulation and analysis of distribution network, it only need to create once model, the model can sufficiently satisfy multifarious types of simulation analysis required for the distribution network planning.

P-Q和P-V节点的SPICE模拟

本文提出了恒功率节点(P-Q、P-V节点)的时域稳态模型,在对电力系统潮流问题数字仿真时,使用这种模型有助于获得各节点电压的准确波形。

涡轮动力模拟器甩油盘热流模型与流场特性研究

甩油盘作为涡轮动力模拟器(TPS)的重要零件,能有效地促进模拟器内循环系统润滑油的回流,提高轴承的润滑性并降低系统温升,为整机安全可靠运行提供了基础性保障。为了解决TPS内循环系统润滑油的回流问题,对TPS甩油盘及其内部循环流道进行了研究。首先,确定了涡轮动力模拟器轴承发热量及散热系数随转速的变化、甩油盘内部流体控制方程和边界条件;然后,构建了一类TPS甩油盘及其内部循环流道的完整内循环热流模型,并对比了轴承处温度仿真结果与实验结果以确保模型的合理性;最后,数值仿真得到了不同转速下内部循环流道的温度场、压力场和速度场。研究结果表明:转速增加能显著引发系统内最高温度上升,甩油盘作用下的内循环流场温度变化较为平稳,典型工况条件下仿真与实验得到的最高温度相对误差最大为12.3%,表明了热流模型的合理性。研究结果对于指导TPS甩油盘结构设计和提高整机运行安全稳定性具有重要的价值。

风电场的发电可靠性模型及其应用

建立了风电场的发电可靠性模型 ,介绍了该模型在随机生产模拟和随机潮流分析等方面的应用。该模型考虑了风速的随机变化、不同风电场之间风速的相关性、风电机组的功率特性及其强迫停运率、风电机组的布置和尾流效应以及气温等因素对风电场输出功率的影响 ,揭示了风电场输出功率的统计规律。

电-气互联综合能源系统多时段暂态能量流仿真

考虑到气网的慢动态特性,研究了电-气互联综合能源系统的多时段暂态能量流仿真,其中电网采用稳态潮流模型,气网采用暂态能量流模型。运用隐式有限差分法将天然气系统暂态能量流方程转化为非线性代数方程组,然后用牛顿法求解以非线性代数方程组描述的综合能源系统的多时段暂态能量流方程。同时,计及了电力系统与天然气系统2个层面的耦合,即燃气轮机与电转气(P2G)技术。最后,基于修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统,计算其多时段暂态能量流。仿真结果表明,在短时间尺度研究中,天然气系统的稳态模型与暂态模型的计算结果存在显著差异。除此之外,还定量评估了P2G对风电消纳的积极影响。

直流电网模型和仿真的发展与挑战

直流电网具有接入灵活、控制灵活、经济性好等优势,受到了工程和学术界的关注,而传统的电力系统建模仿真技术已经不能完全适应直流电网的研究和应用的需要。文中介绍了直流电网建模仿真的最新发展,总结了适用于直流电网的设备模型和仿真方法,提出了建模和仿真技术的挑战。在建模技术方面,总结了AC/DC换流器模型、DC/DC换流器模型、直流开关模型、直流负载模型和直流电网的系统控制模型和实现方法。在仿真技术方面,阐述了直流电网潮流算法的实施方案和挑战;总结了直流电网电磁暂态算法在精确性和效率上的挑战,提出了解决方案;阐述了高效的并行算法和多速率混合仿真的挑战和实现方法;展望了物理仿真技术和数模混合仿真在直流电网的应用和未来发展。

幂律流体偏心环空流场的CFD模拟

在流体计算软件PHOENICS的VR编辑环境中,在三维直角坐标系下建立了偏心环空流动的物理模型,采用正交网格和湍流模型及壁面函数法,对幂律流体的偏心环空流动进行数值计算,分析了幂律流体下流性指数和偏心度对偏心环空流场中速度、压力分布的影响。结果表明,正交网格和湍流模型及壁面函数法可以很好地反映出偏心环空流动的基本特征,为石油生产中常见的偏心环空流问题的研究提供了理论依据。

一种分布式潮流控制方法研究

将用于统一潮流控制器串并联变流器间有功功率交换的公用直流电容去掉,在串联侧采用分布式串联补偿技术,形成一种分布式潮流控制方法。根据不同频率分量叉乘的积分为零,不同频率下的有功功率彼此独立的特性,得出变流器吸收某个频率的功率,可以发出等量的其他频率功率的结论。基于该结论,使用在三相系统中彼此独立的3次谐波,通过输电线路取代被去掉的公用直流电容实现该分布式潮流控制器串并联变流器间有功功率的交换。仿真结果表明:该装置不仅具有统一潮流控制器的所有功能,而且由于串并联变流器的彼此独立及串联侧多个变流器的使用,提高了装置的可靠性、降低了装置的成本。

电力系统故障模拟的图形化建模方法

提出并建立了一种以图形建模为基础的电力系统分析软件设计框架。文中重点阐述了电力系统图形建模、潮流拓扑自动生成、电力系统故障模拟计算等技术实现方法。在构建的电力系统图形化建模平台上,利用IEEE标准算例及其它典型数据,对多个电力系统模型进行了稳态仿真,以及以潮流分析为基础的精确故障模拟分析。经检验,该方法在运算速度、精度以及收敛性等多个方面均能够满足实际工程需求,展示了图形建模技术在电力系统应用领域的广泛前景。

一种求解最小负荷裕度的混合算法

提出一种求解静态电压稳定约束条件下最小负荷裕度的混合算法。针对连续潮流算法,提出一种快速有效的极限诱导型分岔识别方法,计及无功补偿设备的投切对负荷裕度的影响,利用负荷增量功率因数约束负荷增长方向,计及发电机无功约束改进自适应步长控制策略。针对粒子群优化算法,采用变权重系数和变学习因子策略,提出一种早熟判据在一定的概率条件下对粒子进行变异,结合模拟退火过程避免算法陷入局部最优。测试算例结果验证了算法的有效性。

基于PSCAD/EMTDC的统一潮流控制器动态仿真模型

设计了组成统一潮流控制器(UPFC)的动态仿真模型的各个模块,包括正弦脉宽调制(SPWM)信号产生模块、电压源变换器(VSC)控制模块和UPFC控制器的比例积分(PI)控制电路。首先采用三相桥式全控电路组成VSC,VSC的开关器件采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT),门极信号按SPWM的方式产生。然后通过分析线路传输功率方程设计了一个简单的PI控制器,并构成完整的UPFC仿真模型。还基于该动态模型对UPFC在功率调节、电压控制和抑制振荡等方面的功能进行了仿真分析。仿真结果表明该UPFC仿真模型在线路功率发生较大变动时能使线路快速恢复;在系统发生三相短路时能有效减少系统的功率损失和减小母线电压的暂降幅度;在系统发生功率波动时还能大幅度减小振幅。

分布式潮流控制器对系统功率控制的研究

为了深入研究分布式潮流控制器对系统功率控制的特性,得出分布式潮流控制器的串并联等效模型,给出分布式潮流控制器的控制系统。采用分布式静止无功补偿器单相等效电压源建模的方法对分布式功率潮流控制器的基波和三次谐波分别建立了系统模型,并建立了串并联变流器交换的三次谐波有功功率与直流电容的数学模型。基于该等效模型,推导了分布式潮流控制器的最大功率调控范围,设计了以串联侧基波电压为控制变量、线路有功无功为控制目标的串联侧基波控制器,得出了以三次谐波电压为控制变量、直流电压为控制目标的控制器。静动态仿真研究表明,所提出的分布式潮流控制器的数学模型和控制系统是正确的,为分布式潮流控制器的进一步研究提供了理论依据。

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。

基于直流潮流的UPFC优化配置研究

在电力系统中采用UPFC装置可以调节线路潮流分布以及改善经济成本,因此在输电线路规划中,UPFC优化配置问题有比较高的研究价值。在UPFC直流潮流模型基础上,忽略功率损耗和无功功率,以发电机的经济成本作为目标函数建立UPFC优化配置数学模型,并采用Big-M法对其非线性潮流方程进行处理。将混合整数非线性规划问题转化为适应更多求解器的混合整数线性规划问题,对统一潮流控制器在线路中的安装位置和容量进行寻优。在Matlab中利用算例进行仿真计算,验证了该模型和策略的正确性和有效性。

核电行业中流动促进腐蚀的模型和数值模拟研究进展

对核电行业中流动促进腐蚀的现象、危害、现有模型和不同的数值模拟方法进行了介绍和评述,并指出了下一步的主要研究方向.

混流式水轮机导叶叶道内湍流场的大涡模拟

应用非定常不可压缩流体N-S控制方程和大涡模拟动态亚格子湍流模型,基于混合网格技术,采用SIMPLEC算法实现速度、压力变量的分离求解,得到了型号为A55x的某试验模型水轮机活动导叶全流道速度场、压力场以及涡量场分布。计算结果表明,活动导叶绕流形成的涡带向下游进一步发展,造成转轮进口速度及压力分布的不均匀,直接影响转轮内的流动状态。同时还研究了导叶后不均匀流场的动态特性,发现越靠近下游时间平均的压力和速度不均匀度越来越小,但各断面的瞬时不均匀度值相差较大,提出寻找叶后时间平均上始终处于最小速度不均匀度的断面应成为未来水轮机水力设计的重要设计指标。

核动力装置小破口失水事故的瞬态性模拟与处置研究

以非均匀不平衡态两相流模型为基础，采用快速的半隐式有限差分的数值方法进行求解，研制了核动力装置运行分析程序，并应用该程序分析了核动力装置小破口失水事故的瞬态特性，提出了事故处置方法。

考虑复杂天气风险源的电力系统可用输电能力评估

引入越限惩罚型变权熵理论,建立能够综合考虑雷电、降雨、风、气温、相对湿度等多种天气因素的复杂天气风险源模型,利用该模型计算相应的综合气象因子;基于电气设备的健康指数模型,提出天气风险源修正架空线路故障率的方法;采用非序贯蒙特卡罗仿真,对考虑复杂天气风险源的电力系统可用输电能力进行评估。采集我国南方沿海地区实际气象数据,并在IEEE 118节点系统进行仿真,结果表明所提方法是有效的。

核电机组二回路建模与动态仿真

基于物理规律采用了非线性模块化建模的方法,对压水堆核电机组主蒸汽系统、凝结水给水系统和汽轮机通流部分等二回路系统建立了动态模型。考虑了蒸汽的可压缩性、非平衡两相热交换等因素,利用流体网络软件求解微分方程与代数方程以实现仿真。将二回路与一回路系统集成后进行测试验证。仿真结果表明模型精度取决于模块划分的程度,通过精选算法与模块适当的划分,可以获得实时仿真系统所需要的精度。

外直流内旋流同轴射流和二次风平行射流组燃烧器流动特性的研究

某电厂410 t h燃油锅炉改烧水煤浆的改造工程中,采用了外直流内旋流同轴射流和二次风平行射流组的燃烧器结构,针对该结构的单角燃烧器流动特性进行了冷态模化试验与数值模拟研究。研究结果表明:一次风喷口与中心风喷口采用外直流内旋流同轴混合射流的形式,具有很好的调节作用,有利于水煤浆的稳定着火;二次风喷口采用上下平行射流的布置方式,除了可以补充足够的空气保证燃烧外,适当的射流速度可以防止脱火和回火现象的发生,有利于稳定燃烧。