一种适用于电磁暂态仿真的等值简约方法

提出了一种基于物理等效的适用于电力系统电磁暂态分析的电力系统动态等值方法，该方法根据等值后发电机对主干网架的支撑强度保持不变的原理对系统进行动态等值。利用该方法对江苏电网进行了动态等值简化，通过对原型系统和等值系统的动态仿真分析比较，表明简约等值系统很好地保持了原有系统的本质特性。另外，本文从理论上证明了只要已知用于潮流计算的输电线路参数，则不管线路的真实长度如何，就能直接导出用于电磁暂态仿真的Bergeron模型。     

适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用

电磁暂态仿真能准确模拟交直流系统在不对称故障下的动态特性，为减小仿真计算量，提高仿真效率，需对大规模系统进行等值简化。提出了一种适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法，该方法基于物理等效的动态等值技术，改进了低压网络标准等值结构，考虑了不对称短路故障时的负序和零序电流，采用了一种工程实用的等值发电机参数聚合和控制器模型选取方法，实现了等值前后主网各序网络阻抗相等，提高了等值系统在不对称故障下的仿真精度。该等值方法在网络简化过程中不会产生负电阻支路，同时避免了等值变压器负电阻和负电抗的出现，等值后的系统可直接用于电磁暂态仿真。最后开发了相应的等值软件，并将其应用于华东电网，等值结果验证了所提方法的有效性。     

南方电网交直流系统的简化方法

为了在PSCAD/EMTDC中搭建南方电网交直流系统,研究南方电网交直流动态特性,提出了简化南方电网大规模交直流系统的方法。该方法保留交直流系统中500 kV电压等级的主干网架、直流线路以及直流换流站与主干网架的交流通道,而对交流系统220 kV及以下电压等级的低压网络进行简化等值。具体包括以下步骤:首先对主干网架上的500 kV母线进行无误差的简化;然后对系统中所有500 kV母线进行扫描,确定每个500 kV母线所连的低压网络;最后对每个500 kV母线下的低电压等级网络进行简化,对等值发电机和负荷的动态参数进行聚合。使用文中所述方法对南方电网交直流系统进行简化。动态仿真结果及误差分析验证了该方法的有效性。     

适用于电磁暂态仿真的大电网简化方法及在南方电网的应用

为了减少采用电磁暂态仿真程序研究大规模交直流电力系统中交流系统不对称故障时的计算量,提出了采用发电机支撑强度进行动态等值的方法。根据500 k V主干网架母线与低压网络拓扑结构以及低压网络是否含有发电机分别采用3种标准等值结构替代;其次采用时域聚合法得到等值发电机参数;最后针对动态等值结果评价提出3个量化指标。该文对南方电网2020年规划数据进行等值计算,比较了等值前后主干网架的稳态潮流、短路电流水平和暂态响应特性。比较结果表明,该等值方法既能保证等值前后主干网架稳态潮流不变,又能保证短路电流近似不变;等值系统极大简化原型系统的同时,保持了一定的动态响应相似性。     

含分层接入特高压直流的交直流混联电网机电— 电磁暂态混合仿真研究

特高压直流分层接入系统在提升受端电网电压支撑的同时也带来了不同层间系统耦合关系复杂等问题。为准确研究特高压分层接入后交直流混联系统运行特性,结合±800 kV雅中—江西分层接入特高压直流输电工程,基于ADPSS搭建含特高压分层直流输电系统的交直流电网混合仿真模型。首先通过仿真对比验证了纯电磁暂态模型的正确性。然后对比分析关断角独立控制指令阶跃响应下混合仿真模型和纯电磁暂态模型的仿真结果,验证了混合仿真模型的准确性和优越性。最后与机电暂态模型进行故障仿真对比。仿真分析表明,混合仿真能够准确反映特高压直流分层接入后混联系统动态特性,提供很好的仿真模型基础。     

含多馈入直流的广东电网EMTDC仿真建模

为研究含多馈入直流的交直流电力系统相互作用及其交流继电保护的影响,以广东电网4条直流和500 kV主网架为背景,利用EMTDC仿真平台,研究了大规模交直流电力系统电磁暂态仿真需要同时解决的精度和效率问题,提出了仿真规模、模型选取、网络等值的原则和方法,尤其对接入220 kV交流系统的天广直流特殊落点接入方式进行了详细分析.在稳态和暂态层面将仿真结果与实际电网数据相比对,并重现了实际故障过程,可反映大电网主网架结构及多直流接入的动态特征,从而验证了文中方法的有效性和可信性.基于该仿真平台,对当前广东电网中可引发直流换相失败和暂态功率倒向的大量故障进行了仿真研究,给出了交直流电力系统相互作用的影响范围,从而为现场开展此类研究提供了一个有效的分析手段.     

电力系统电磁暂态实时仿真中并行算法的研究

该文从软件开发的角度出发,提出了一种解决电磁暂态实时仿真问题的分网并行算法.算法中采用"节点分裂"进行网络分割,采用子网内部节点电压方程与子网之间边界点电压相等的关系联合求解网络,并结合长输电线解耦法,在电科院开发的实时仿真器ADPSS中实现了电磁暂态分网并行计算,使网络中任意点都可以作为边界点进行网络分割.该算法不但能保持长输电线解耦法并行计算的较高并行效率,还能提高分网并行的灵活性.实际系统的计算结果表明:文中所提出的网络并行算法是正确和有效的;节点分裂法即可用于交直流电力系统实时仿真分网并行计算,以实现交直流系统实时仿真.也可应用于电力系统电磁暂态仿真与机电暂态仿真接口计算中,实现电力系统电磁暂态仿真与机电暂态仿真的混合仿真.     

BPA向PSCAD模型转换的研究

电力系统电磁暂态仿真是测试继电保护装置性能的重要手段,也是分析交直流混合输电系统可靠性的重要方法.目前国内对电网动态仿真大都是对机电暂态过程的仿真,故电网数据也按照机电暂态仿真软件数据格式存储,从而造成了电磁暂态仿真数据的匮乏.在详细分析了机电暂态仿真软件BPA与电磁暂态仿真软件PSCAD差别的基础上,介绍了一种BPA向PSCAD的自动模型转换的实现方法,为电力系统电磁暂态仿真提供可靠的数据支撑,并且通过算例在2种软件下的电气拓扑结构和动态特性的比较,验证该转换方法的有效性和准确性.     

考虑网络划分优化的交直流系统并行电磁暂态仿真研究

对于大规模交直流混联电网而言,并行电磁暂态仿真在保证计算精度的同时,具有比串行电磁暂态仿真更高的计算效率,因而得到了日益广泛的应用。为进一步提高并行电磁暂态仿真的计算效率,从PSCAD并行仿真机理出发,分析了网络划分均匀程度及联络线路数对并行仿真效率的影响。在此基础上提出一种网络划分优化模型,可在保证分区均匀的同时,减少联络线路数,从而可提高交直流混联电网并行电磁暂态仿真的计算效率。算例分析验证了所提方法的有效性和高效性。     

高压直流输电与发电机励磁的综合变结构控制

研究了交直流互联系统采用变结构控制策略提高系统的暂态稳定性问题。以一单机无穷大系统为研究对象,并以交直流互联系统的动力学方程、发电机的电磁功率方程和高压直流输电直流功率调制规律方程为基础,建立了发电机励磁与高压直流输电综合控制的非线性数学模型。采用滑膜变结构控制策略设计了发电机励磁和高压直流输电的综合控制器,该控制器采用先设定系统的滑模运动方程,再求取等效系统,最后求取切换面的方法来得到控制规律。在交流输电线路发生故障时,采用常规的控制策略和文章提出的控制策略对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用该控制策略能够显著提高输电系统的暂态稳定极限及暂态稳定性。     

电磁暂态软件PSCAD/EMTDC的应用现状与展望

PSCAD/EMTDC是一款优秀的电磁暂态仿真软件,以其图形化的操作界面、精确的元件模型、稳定的数值计算方法和方便的用户接口而拥有全球众多用户.介绍、分析了程序的执行过程,在此基础上,总结了PSCAD/EMTDC在电力系统中的应用现状,并对其在交直流互联电网中长期动态仿真和混合仿真中的应用前景进行展望.     

交直流大电网混合实时仿真（SMRT）平台研发与工程应用

为更准确、高效地研究南方电网受端多回直流换相失败、交直流复杂电网交直流相互影响、受端电网电压稳定和交直流电网稳定控制等问题,提出了研发基于RTDS实时仿真器与并行计算机联合闭环运行的电磁暂态-机电暂态混合实时仿真平台（supermixedreal-timesimulation,SMRT）。系统阐述了SMRT平台的架构和关键技术,即大规模电网实时机电暂态仿真技术、电磁与机电暂态全序量交互技术、RTDS与计算机仿真接口的数字化高速通信技术等。介绍了其在南方交直流互联大电网复杂系统运行分析、控制研究及运行人员培训中的应用。     

大规模交直流系统电磁暂态仿真关键技术

为了准确模拟交直流系统的交互影响特性,有必要采用电磁暂态仿真分析方法。提出了一种将机电暂态仿真模型数据快速转换成对应的电磁暂态模型数据的方法。先在PSS/E中对大规模交直流系统进行等值简化,再将PSS/E中简化后的系统通过编程方法快速转换为PSCAD/EMTDC中电磁暂态仿真模型,最终在PSCAD/EMTDC中搭建出详细的交直流系统电磁暂态模型。运用所提方法对一个实际电网进行稳态验证和三相对称交流故障下的暂态仿真计算,验证结果表明,通过所提方法转换得到的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果与PSS/E机电暂态仿真结果一致,证明利用所提方法搭建的电磁暂态仿真模型是有效的。     

基于PSS/E的统一潮流控制器动态建模及仿真

文中阐述了PSS/E的用户自定义建模原理,归纳了自定义建模的详细流程。基于等效节点电流注入模型在PSS/E中对统一潮流控制器(UPFC)进行了机电暂态建模,并通过仿真算例进行了验证,仿真结果表明该UPFC仿真模型具有良好的线路潮流和节点电压调节能力,在三相短路故障后能有效减少系统的功率损失,并使得系统快速恢复至稳定运行状态。通过工作,实现了PSS/E中基于UPFC的电网潮流优化、电压控制及稳定运行的动态仿真。     

交直流电力系统分割并行电磁暂态数字仿真方法

针对直流输电系统拓扑结构变化频繁的特点,提出一种交直流分割并行的电磁暂态数字仿真方法,避免了直流输电系统拓扑结构变化对电力系统其他部分的影响。在CIGRE标准算例上所做的测试表明,该方法计算结果正确,计算速度快。该方法具有计算效率高、网络分割灵活等特点。该方法的提出和实现,为进一步解决直流输电系统的电磁暂态仿真的实时性及采用数字仿真系统进行直流输电控制保护装置的闭环仿真试验奠定了基础。     

基于频率相关网络等值的电磁–机电暂态解耦混合仿真

机电暂态稳定分析程序和电磁暂态程序均不能单独用于大规模交直流系统的仿真研究。开发一套基于频率相关网络等值的电磁–机电暂态解耦混合仿真系统。首先,介绍该系统的功能框架和软件模块构成。其次,给出电磁暂态侧和机电暂态侧等值电路的求取方法。然后,讨论传统诺顿等值电路与频率相关网络等值的区别,并介绍系统仿真交互时序与仿真流程。最后,采用一个纯交流系统和一个交直流混合系统的算例检验基于频率相关网络等值的混合仿真系统的仿真精度。     

SMRT在交直流大电网分析中的应用模式及实践

电磁-机电暂态混合实时仿真平台（super-mixed real-time simulation, SMRT）因其仿真规模、仿真精度和易用性等方面优势在交直流大电网分析中展现出广阔的应用前景。目前,SMRT仿真平台已经被用于交直流大电网机电暂态行为和稳定特性的仿真分析与研究、基于典型运行方式的实际电网故障/事故快速复现、交直流系统重大运行风险评估等生产运行服务、系统性能及控制策略课题的研究和电网动态补偿电力电子装置对电网多直流故障后换相失败恢复的作用和影响的分析,以及调度员的教学和培训等领域。经过进一步开发,SMRT仿真平台将被用于解决系统级保护整定与校验等更多问题。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(一)整体构架及大规模交直流电网仿真验证

随着中国特高压交直流电网快速发展,交直流、多直流之间相互影响加剧,电网安全运行面临严峻挑战,对仿真工具的性能提出了更高的要求。对接入实际直流工程的控制保护装置进行数模混合仿真是当前对大规模交直流系统动态特性进行仿真所采用的较为准确的仿真手段。文中在原有数模混合仿真技术基础上,提出了适用于研究大规模交直流混联电网运行特性的新一代数模混合仿真平台构建方案。该方案以大规模电磁暂态实时仿真软件HYPERSIM和超级并行计算机SGI为数字仿真核心,接入全部在运直流工程的控制保护装置及其他类型电力电子控制保护装置,解决了大规模特高压交直流电网高精度仿真试验研究的难题,并且实现了同时接入8回直流工程控制保护装置、电磁暂态仿真规模超过6 000节点的数模混合实时仿真。通过对实际电网故障的反演和结果对比,验证了所构建仿真平台方案的有效性。     

电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型及算法

现有的电磁暂态仿真算法能够准确刻画基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统的运行特性,但计算量较大。为了提高LCC-HVDC输电系统的仿真效率,对现有常用的电网换相换流器电磁暂态仿真模型进行了简化,提出电网换相换流器整体化电磁暂态仿真模型与求解算法。整体化模型包含换流变压器与换流阀,换流变压器采用简化模型,换流阀采用理想开关模型,能够对换流器的电气网络结构进行简化。该算法将换流器电气网络拓扑结构分割为主网络与副网络,首先对主网络求解,然后根据得到的结果对副网络求解,最后更新当前仿真步长各换流阀的电流和电压。在PSModel仿真软件中对整体化电磁暂态仿真模型及算法进行了编程实现,并与PSCAD/EMTDC仿真结果进行对比,验证了其高效性与准确性。     

协调分布式潮流控制器串并联变流器能量交换的等效模型

由分布式潮流控制器的特性出发,建立了反映内部3次谐波能量动态交换的基于电流注入法和功率解耦控制法的分布式潮流控制器等效数学模型,设计了以3次谐波能量平衡为基础的串并联控制器。基于电力系统全数字仿真装置(ADPSS)的电磁暂态仿真功能和用户自定义模型功能,分别建立了分布式潮流控制器的仿真平台;基于该电磁暂态实验平台,通过分布式潮流控制器等效模型与电磁暂态模型仿真结果的对比分析,验证了所建分布式潮流控制器等效数学模型的正确性;基于机电暂态中用户自定义模型功能,在WSCC9系统和某500kV实际电网进行了稳态功率调控实验,证明了所建模型的有效性。