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。     

电力系统机电/电磁暂态仿真数据转换系统

针对目前电力系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真各自相对独立的现状,从电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真的需求出发,提出并编程实现了一种基于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统,该系统可以直接将机电暂态仿真数据转换为电磁暂态仿真数据,为机电暂态与电磁暂态两种原本相对独立的仿真搭起了桥梁。并以实际上海电网为例,结果表明该系统能准确地实现电力系统机电暂态仿真到电磁暂态仿真数据的成功转换。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真接口原理

在电力系统仿真中,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,特别是直流输电、FACTS元件等的特性具有重要的理论价值和现实意义。针对这一问题,笔者在比较电磁暂态仿真和机电暂态仿真模型与方法的基础上提出了一种电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的通用接口方法。该方法在我国实际电网中的成功应用证明了其有效性和实用性。笔者将分三个系列进行相关讨论,此文为系列报告之一,主要提出了电磁暂态-机电暂态混合仿真的实现原理及接口模型,如接口等值电路的设计、接口交换时序的设计等。     

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。     

电磁暂态仿真系统EMTS及其在高压直流系统仿真分析中的应用

电磁暂态仿真系统(electro-magnetic transient simulator，EMTS)是中国电力科学研究院自主开发的大型电力系统全数字仿真系统的一个子系统。它具有先进性、开放性、可扩展性以及友好的人机界面，并具有与机电暂态程序的接口，以实现在同一次仿真过程中与机电暂态程序一起对大规模电网进行混合仿真。首先介绍了该系统的设计思想、体系结构、设备配置及软件组成，并应用该仿真系统对三峡—广东直流输电系统进行了一系列仿真研究，仿真结果与实际工程和理论分析的特性相近，能够满足直流仿真要求。     

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.     

电力系统数字混合仿真技术综述

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,数字混合仿真技术为解决该问题提供了一种新的思路。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。最后指出,在混合实时仿真中电磁暂态侧与实际物理装置相连具有重要的研究价值和应用前景。     

电力系统电磁暂态一机电暂态混合仿真接口实现

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告之一中曾提出了一种混合仿真的接口方法.在该混合仿真研究的系列报告之二中,作者主要针对电磁暂态-机电暂态仿真接口实现过程中由于机电暂态网络正、负序阻抗不相等引起的机电暂态网络等值导纳矩阵不对称的问题,提出了"节点分裂接口算法",并提出了一种戴维南等值简化法,用于快速计算节点分裂法需要的相关变量.     

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。     

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真程序设计和实现

电力系统混合仿真对常规电力系统进行机电暂态仿真,对重点关注的局部网络或者特定元件采用电磁暂态仿真.它综合考虑了机电暂态过程和电磁暂态过程的相互影响,为研究大规模电力系统的稳定性和动态特性提供了新的思路.文中基于自主开发的机电和电磁暂态混合仿真程序,结合具体的接口算法,设计并实现了电力系统混合仿真系统平台,并提出了一种新的数据时序交互方式以及在此基础上的数据通信和同步控制算法.所建立的仿真平台代码透明可控,功能易于扩展,提高了仿真的灵活性和效率.最后给出的仿真算例证实了所提出的方案的可行性及接口算法的正确性.     

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真接口算法

传统的机电暂态或电磁暂态程序在分析日益复杂的大规模电力系统时,已开始显露出各自的局限性.将两者联合起来进行混合仿真,可以较好地解决仿真的规模、速度和精度的协调问题,这为研究电力系统的稳定性和动态特性提供了新的解决思路.文中系统研究了混合仿真中的接口算法,对机电侧和电磁侧的等值参数求取、等值电路形式及变换、电磁侧的基波等值复阻抗求解方法、机电侧正负序阻抗不等引起的不对称、电磁侧离散序列的基波提取等问题进行了深入分析,并且给出了具体的实现方案,为混合仿真平台的程序设计提供了坚实的理论依据.     

电力系统机电暂态实时仿真系统

开发了一种基于机电暂态计算的电力系统实时仿真系统,研究了该仿真系统各部分的构成、工作原理以及仿真实现过程中涉及的接口问题。采用电力系统励磁和继电保护的模拟装置对仿真系统的功能进行了测试,验证了该系统实时仿真结果的正确性。该系统还能够满足实时性的要求。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的研究（2）——接口实现

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告之一中曾提出了一种混合仿真的接口方法。在该混合仿真研究的系列报告之二中,作者主要针对电磁暂态机电暂态仿真接口实现过程中由于机电暂态网络正、负序阻抗不相等引起的机电暂态网络等值导纳矩阵不对称的问题, 提出了“节点分裂接口算法”,并提出了一种戴维南等值简化法,用于快速计算节点分裂法需要的相关变量。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的应用

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告的前两篇中曾提出了一种混合仿真的通用接口方法以及相关实现算法。在该混合仿真研究的系列报告之三中, 作者主要检验了系列报告一、二中提出的接口模型、接口算法在实际电力系统中的应用效果,包括:IEEE 14节点系统故障后的仿真分析、东北-华北-华中-川渝联网系统中伊敏-冯屯线路安装固定串补后系统次同步谐振的时域分析。仿真结果证明了作者提出的混合仿真的接口方法和模型的有效性与实用性。     

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。     

用于保护校验的电磁暂态仿真软件

为实现电力系统继电保护的仿真校验，开发了电力系统故障暂态仿真ADCMX软件包。该软件由系统等值模块、故障仿真模块、数据库和图形操作模块、保护仿真接口模块构成。文中应用了面向对象编程技术(OOP)，不仅提高了软件的模块性和可重用性，而且实现了仿真模型的自适应变换以及步距的自适应控制，适用于较长时间的复杂故障暂态仿真。还根据IEEE标准的暂态数据交换通用格式(COMTRADE)，在考虑互感器暂态的基础上形成了与继电保护仿真器的接口，可以提供与故障录波器相同的保护校验数据源。