基于GPU的电磁暂态并行仿真研究

随着电力系统大量高压直流、新能源、柔性交流输电系统的接入,传统电磁暂态仿真由于步长小、仿真速度慢,已无法满足大规模系统的仿真需求。近年来,图形处理器(GPU)在高性能计算领域发展迅速,通过GPU优化从而提高电磁暂态仿真计算效率成为可能。本文在研究了GPU结构特点后,提出了一种适用于电磁暂态仿真线性方程组的并行LU分解算法,从三个方面对传统算法进行了加速。通过和基于CPU的传统算法的仿真结果对比,证明了本算法的优越性。     

特高压直流输电分极接入运行特性分析

为了从电网结构上有效解决传统两端特高压直流输电系统因大容量功率传输对受端交流系统冲击较大的问题,该文提出了采取分极接入交流电网的方式,将直流功率输送至2个不同区域、不同电压等级的电网中。建立了分极接入模式下交直流系统的等效模型,给出了分极接入短路比定义,并分析了分极接入模式下短路比对功率传输能力的影响;基于对特高压直流输电控制系统分层结构的分析,对分极接入控制系统结构配置方案进行优化;以河南电网2020年规划为依据,应用PSCAD/EM TDC仿真验证了控制策略的合理性并对故障响应进行了分析,研究一极发生故障对健全极功率传输的影响,验证了分极接入的优势,为特高压直流输电的电网规划提供设计参考。     

大规模电网电磁暂态快速仿真方法

随着与直流输电、柔性交流输电等相关的电力电子装置广泛应用于电力系统,电磁暂态仿真逐步成为电力系统分析的重要工具。然而,由于电磁暂态仿真选取的步长小,占据的内存大,计算速度慢,仿真规模受到了限制。基于坐标系旋转变换的思想,通过旋转变换降低信号的频率,提出了一种快速的大步长仿真方法。与机电暂态仿真相比,本方法可以体现系统的电磁暂态行为,提高了仿真精度,与传统的电磁暂态仿真相比,提高了仿真速度。     

变压器谐波损耗计算方法比较与仿真

针对变压器谐波损耗问题,对适合于估算的改进参数法、测量法和等值法进行分析,并评述其优缺点.在不同的电压畸变率下对带有典型六脉动整流负荷的变压器的谐波损耗进行了仿真计算,并对仿真和各种计算方法得到的谐波总损耗进行曲线拟合,以直观比较出各种方法计算的精确度.通过仿真结果与几种不同方法的计算结果比较,确定出在不同的电压畸变范围内较为准确的变压器谐波损耗的计算方法.     

基于模型参数递推修正的电力负荷建模

随着负荷特性记录装置所记录数据的增加,使用基因优化算法进行负荷建模的工作量急剧增加。本文借鉴综合负荷建模的思想,提出将不同时段实测数据辨识得到的负荷模型进行综合,以充分利用之前的辨识结果,解决负荷实测记录数据样本数增多引起的辨识过程过长问题,并给出了详尽的TVA负荷模型综合公式。讨论了权重的选择原则,考虑到新的数据能更真实地反映负荷的特性,提出了按时段定性确定权重系数的方法。基于现场实测数据的建模实践表明,所提方法简单、有效、省时,能从很大程度上反映负荷的时变性。     

换流器型电网的理念与探索

新型电力系统的发展将带来电网形态本质性的变化。电源通过换流器接入电网使电力电子设备的比例不断升高。当换流器型电源取代同步机型电源实现电网频率/电压构建时,则形成了换流器型电网(converter-based grid,CBG)。旨在对该电网形态的理念、构成、运行等基本问题进行探讨,首先论述了构成CBG的源、荷、储的基本特征与控制方式,探讨了电网可采用的拓扑方式;分析了换流器的频率/电压形成机制及多换流器协调控制方法;基于CBG的暂态行为,讨论了换流器故障特征及其保护策略,分析了换流器面临的稳定性问题的基本特征;结合工程实例,通过分析典型电网场景的运行特征,探讨了CBG的可行性;最后指出了新型电网形态尚待解决的关键技术问题,并对未来电网发展前景做出展望。     

三相逆变器的单环与双环控制比较研究

三相恒压恒频逆变器可采用单闭环和双闭环两种控制方法,为详细认识这两种方法的优缺点,建立同步旋转坐标系下三相逆变器模型,分别设计了带解耦的单闭环PID控制和双闭环Pl—PI控制的三相逆变器。在相同的极点配置下,对比分析二者的等效输出阻抗频率特性,并在PSCAD中仿真对比动态响应性能。结果表明,两种控制方法均具有优良的动态响应性能,但双闭环控制在低频段的等效输出阻抗较单闭环低,带非线性负载能力更强,且易实现输出限流保护功能。     

基于广义岭回归的谐波阻抗分析与谐波评估法

对基于广义岭回归原理的系统谐波阻抗分析与谐波评估进行了研究。基于系统和用户的等效电路,可获得系统谐波阻抗、背景谐波和公共连接点谐波的解析表达式。利用在公共连接点同步测量得到的谐波电压、电流数据,将系统谐波阻抗和背景谐波作为广义岭回归方程的回归系数。采用广义岭估计的直接解法即可获得基于广义岭回归估计的参数,并计算出用户谐波发射水平。该方法能够克服样本中异常数据对回归系数的影响,具有比偏最小二乘法及岭估计法等更好的稳健性。运用Matlab软件进行仿真,仿真结果证明了该方法的有效性和准确性。     

大量风电引入电网时的频率控制特性

大量风力发电引入电网时,会对电网的频率控制带来影响。在深入分析异步电动机频率特性的基础上,采用所开发的电力扰动装置对不同转矩特性的异步电动机的频率特性进行了测试。基于加权综合的思路建立了包含异步电动机的综合负荷的频率特性模型。同时分析了风力发电的出力特性。通过对一个包含风力发电的电网进行分析,论证了考虑负荷频率特性以后,在同样电网调频能力的情况下,频率波动的偏差会变小。     

变压器谐波损耗计算方法比较与仿真

针对变压器谐波损耗问题,对适合于估算的改进参数法、测量法和等值法进行分析,并评述其优缺点。在不同的电压畸变率下对带有典型六脉动整流负荷的变压器的谐波损耗进行了仿真计算,并对仿真和各种计算方法得到的谐波总损耗进行曲线拟合,以直观比较出各种方法计算的精确度。通过仿真结果与几种不同方法的计算结果比较,确定出在不同的电压畸变范围内较为准确的变压器谐波损耗的计算方法。