基于PSCAD的电力系统电磁暂态和机电暂态混合仿真研究

摘要

随着电力工业的迅速发展，电网规模越来越大，同时，高压直流输电HVDC和柔性交流输电FACTs等电力电子装置的大量接入，使得电网的运行和维护变得日趋复杂。面对日益复杂的电力系统，传统仿真方式的不足日渐显现，因此，有必要对更能适应现代电网的仿真方式进行研究。
　　高压直流输电和柔性交流输电等电力电子装置以及局部交流系统的故障过程变化非常迅速，需要用电磁暂态仿真来研究其暂态过程中电压和电流的快速响应现象。但由于其受到计算机计算和存储能力的制约，其仿真规模有限，难以对大规模电力网络进行全网电磁暂态仿真。而机电暂态仿真基于元件的准稳态模型，对系统的快速响应，难以实现精确仿真。为了弥补以上两种仿真的缺陷，将电磁暂态仿真和机电暂态仿真结合起来，对需要被详细研究的部分进行电磁暂态仿真，以便精确仿真快速响应的特性;对外部交流系统进行机电暂态仿真，以提高仿真效率。
　　本文介绍的电磁-机电暂态混合仿真算法将机电暂态仿真程序嵌入到商业电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC主程序中，利用PSCAD自带的元件库搭建电磁侧子系统模型，并对其进行电磁仿真;调用机电暂态仿真程序对外部交流网络进行机电仿真，两者通过接口母线进行数据交换，从而实现全网的数字仿真。电磁侧子系统仿真时，机电暂态子系统采用戴维南等效电路来代替;机电侧子系统仿真时，电磁侧子系统采用等值功率源来代替。仿真算例通过混合仿真系统与全电磁模型的对比，验证了基于PSCAD的混合仿真方法的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 课题研究的意义

1．2 电力系统数字仿真概述

1．2．1 电力系统物理仿真与数字仿真

1．2．2 电力系统实时仿真与离线仿真

1．3 电磁暂态和机电暂态混合仿真研究现状

1．4 本文主要工作

第2章 机电暂态仿真程序的实现

2．1 电力系统各元件的数学模型

2．1．1 同步发电机模型

2．1．2 调节系统模型

2．1．3 支路模型与负荷模型

2．2 机电暂态仿真程序的实现

2．2．1 时域仿真分析具体方法

2．2．2 机电暂态仿真程序流程

2．3 机电暂态程序准确性验证

2．4 本章小结

第3章基 于PSCAD的混合仿真算法研究

3．1 电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC

3．1．1 PSCAD／EMTDC简介

3．1．2 PSCAD用户自定义模块

3．1．3 PSCAD／EMTDC与Matlab的接口

3．1．4 PSCAD／EMTDC与C的接口

3．2 电磁-机电暂态混合仿真原理

3．3 机电侧网络接口等值电路

3．3．1 单端口戴维南等值电路

3．3．2 多端口戴维南等值电路

3．4 电磁侧网络接口等值电路

3．4．1 传统dq变换法

3．4．2 基于单相变换平均值法的dq120变换

3．5 混合仿真接口数据交互时序

3．5．1 串行数据交互方式

3．5．2 并行数据交互方式

3．6 本章小结

第4章 电磁-机电暂态混合仿真的实现

4．1 混合仿真的实现方法

4．1．1 电磁侧子系统的实现

4．1．2 机电侧子系统的实现

4．1．3 接口的实现

4．2 四机十节点算例验证

4．3 绥中加500kV线路系统算例验证

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文结论

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢