电磁暂态

摘要： 针对无源网络通过柔性直流输电系统接入大电网的机电暂态仿真问题,建立了MMC-HVDC向无源网络供电时无源侧机电暂态仿真的电压源和电流源模型,并对两种模型进行了原理分析和特性对比,得出了适用性结论。首先忽略MMC内部复杂的动态过程,仅保留无源系统及内外环控制器,建立了MMC-HVDC无源侧机电暂态电压源模型。之后对内环控制器的动态过程进行简化,建立了MMC-HVDC无源侧机电暂态电流源模型。将两种模型与电磁暂态精确模型进行不同工况下的运行特性对比,验证了不同程度扰动下所建机电暂态模型的有效性。对于小扰动分析,两种模型均适用,电流源模型能达到很好的控制效果;对于大扰动分析,电压源模型更适用。最后分析了内环控制器参数对于不同工况下两种机电暂态模型仿真结果的影响。

摘要： 基于EMTP-ATP(Electro Magnetic Transient Program-Alternative Transients Program)的真空断路器电磁暂态仿真设计是“复杂电气工程系统设计”教学中的重要内容,教学难点在于截流值、介质动态绝缘强度及高频熄弧能力的准确表征,由于该过程涉及电路原理、数理统计以及计算机编程等学科知识,其仿真建模十分抽象,学生理解较为困难。本文开展基于EMTP-ATP的真空断路器电磁暂态仿真,有助于学生更好地理解断路器分合闸的物理本质,使其更直观理解断路器重燃以及预击穿过程。

摘要： 对于新型电力系统的有效全电磁暂态仿真而言,不仅要提升基础模型的精度和稳定性水平,更面临着万节点级大规模电网的仿真效率和不同时间尺度电力电子系统的计算精度两大挑战。结合所研发的高性能电磁暂态仿真平台,介绍了解决上述挑战的基本思路和实现效果。以同步发电机、传输线和电力电子器件为例,说明重点核心模型的技术突破。基于时域变换大步长电磁暂态算法和高效自动并行技术,实现宽时间尺度大电网高效全电磁仿真,达到数千节点级主网架的超实时仿真和数万节点级电网的高效仿真。利用多速率电磁暂态接口,实现交流大电网及不同时间尺度电力电子系统的空间多速率并行仿真。通过万节点级超大规模电网算例及实际省级和区域电网的故障录波对比,验证了所实现技术的高效率和准确性。

摘要： 面向高比例电力电子装备接入后的电力系统安全稳定分析需求,首先,梳理了电力电子装备单体建模和集群建模的现状,分析了不同建模方法的技术原理和适用性。其次,介绍了机电暂态、电磁暂态、机电-电磁暂态混合、数模混合等不同仿真技术的原理和应用现状。再次,分析了未来更大规模新能源接入场景的建模和仿真技术挑战。最后,对高比例电力电子电力系统建模及仿真技术的发展趋势进行展望,提出了电源侧和负荷侧精细化建模、大电网全电磁暂态仿真、基于高性能计算的云仿真、多手段协同仿真分析等关键技术研究方向。

摘要： 为分析雷击下共享铁塔的电磁暂态特性以及不同接地方案对共享铁塔接地可靠性的影响,首先建立了雷击下110 kV共享铁塔的分流模型,分析了铁塔基数对计算结果的影响;然后计算了共享铁塔的分流系数以及塔顶、接地体的暂态电位、电流分布;最后从地电位升均衡性与铁塔防雷性能角度出发,分析了接地类型、接地网等电位连接点个数、通信设备高度等因素对共享铁塔接地可靠性的影响。结果表明,铁塔共享前后,塔顶与横担位置处的雷电过电压幅值偏差较小,不会影响铁塔的防雷性能;当基站接地网等电位接入铁塔接地网后,地电位升明显降低,电位均衡性提高;通信设备位于塔身时,地电位均衡性较好。该研究结果可为共享铁塔的接地方案设计提供参考。

摘要： 随着电气化铁路的快速发展和时速300km/h以上高速列车中大量大功率电力电子设备的应用,使得反映不同物理特征的动态过程相互交织在一起。传统的时域仿真方法已无法满足电力系统发展的新形式要求。机电暂态仿真可以对大规模系统进行仿真,但是不能准确、详细地模拟系统局部快速变化过程;电磁暂态仿真对电力电子设备的仿真使用详细的器件级模型,适于仿真高速列车等大功率电力电子设备及其控制系统的快速暂态特性,但是受仿真速度和规模的限制,无法对全系统进行仿真[1]-[3]。

摘要： 随着基于模块化多电平换流器(MMC)拓扑的柔性直流工程技术广泛使用,相应的电磁暂态(EMT)实时仿真技术变得尤为关键。为了实现基于MMC的柔性直流输电系统的实时仿真,提出一种适用于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate arrays,FPGA)的MMC实时片上系统(SoC)仿真模型及其计算方法。在此实时仿真模型的基础上,将MMC桥臂等效为一个戴维南电路,当MMC电平数变化时,仿真节点数不变,极大加快仿真过程。该方法不仅可以抑制故障下的数值振荡问题,而且可以实现多个子模块串联下的实时仿真。与PSCAD仿真结果的对比验证表明,所提实时仿真模型及计算方法能准确、高效地刻画子模块级和系统级的动态特性。

摘要： 同步发电机电磁暂态建模是电网稳定分析和控制的基础。现有文献基于初值定理或超导体概念推导暂态/次暂态电抗/电势,人为假设过强,且不能证明表达方式唯一。转子电磁暂态推导过程复杂,且存在多种形式。本文基于定转子回路电压/磁链方程,通过矩阵变换,严格证明暂态/次暂态电感/电势表达形式唯一。提出基于内电势的转子电磁暂态准确表达。发现现有转子电磁暂态近似表达的时间常数存在误差。研究成果有助于对同步电机模型的理解和应用。

摘要： 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)电磁暂态模型的精度与计算效率可直接影响设备和系统的可靠性。为体现该器件的特性及其受到的应力,构建了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的IGBT暂态模型。该模型分析了门极驱动对开关暂态的影响,考虑了死区电压、杂散电感、米勒平台效应及反并二极管的反向恢复特性等电气特性,并在Vivado中建立了双脉冲电路得到IGBT的暂态特性。最后,采用本文模型仿真BUCK电路,验证了模型的有效性。

摘要： 风电场主要位于开阔、迎风的山地,气候、地形条件复杂,设备运行不可避免受到雷雨影响。以某风电场发生的升压变雷击事故为研究对象,通过对主变故障后的试验数据分析以及解体检查后发现雷击导致的变压器低压线圈匝间短路是造成主变故障的主要原因;采用ATP-EMTP软件建立集电线路雷击电磁暂态分析模型,对杆塔遭受雷击下升压变过电压情况分析,指出现有防雷措施不能有效防治大幅值雷电流造成的三相侵入波问题,提出了在主变35kV套管加装一组避雷器的防雷思路,并建立变压器梯形等值电路分析模型,通过仿真计算验证了防雷措施的有效性,为雷电多发地带风电场防雷保护提供了技术参考。

摘要： 本文介绍了一种基于ANSYS/Maxwell+Simplorer的核电机组励磁系统电磁暂态仿真平台,在该平台能实现包括副励磁机、励磁机和主发电机在内的整个核电机组励磁系统在正常运行、系统异常以及旋转二极管和各电机内部故障的电磁暂态仿真,通过部分算例验证了仿真平台计算结果的正确性,该平台可用于对核电机组的事故分析及相应故障保护方案的研究.

摘要： 随着电力系统电力电子化的加深,电力系统电磁暂态计算开始应用于大规模电网.本文基于节点分裂原理将电力电磁暂态网络分解为多个子网络并行计算,并使用多层级的程序优化框架,从系统级、应用程序级、微架构级逐步深入分析测试程序性能瓶颈,根据分析结果在代码结构、通讯方式等方面进行了优化改进,最后使用一个省级电网实际算例对优化方法进行了测试,效率提升最高达到40％以上,验证了优化方法的有效性.

摘要： 自阻型MMC(Self-blocking MMC,SB MMC)具备直流故障隔离功能,能有效利用架空线路进行电能传输.然而,工程应用的自阻型MMC具备很高的电平数,若采用EMTP类软件进行详细建模,则存在耗时巨大且效率低下的问题.rn 针对上述问题,本文提出了一种基于受控电压源的自阻MMC等值电磁暂态模型.本文首先阐述了自阻型子模块和自阻型MMC的运行原理.然后设计了自阻型MMC-HVDC的快速重合闸控制方法与时序.基于上述对自阻型MMC在任意工况下的动态过程分析,本文提出了自阻型MMC适应于各种工况的等值电磁暂态模型.最后,通过在PSCAD/EMTDC下的多组仿真,验证了自阻型MMC等值电磁暂态模型的正确性,其可以高效解决仿真计算缓慢、效率低下的问题;同时也验证了快速重合闸控制方法的有效性.

摘要： 单芯电缆在三相交流电网中运行时,导体电流产生的一部分磁通与金属护套相链.这部分磁通使金属护套产生感应电压和环流,在电缆的负荷、短路电流以及电缆段长等因素确定的情况下,电缆排列方式是控制电缆的感应电压和环流主要因素,本文通过ATP-EMTP电磁暂态分析软件对实体工程仿真计算,并应用高压电缆金属套感应电压和环流仿真计算系统进行校核,对高压电力电缆不同排列方式时对电缆感应电压和环流的影响进行研究,为后期电缆线路设计提供宝贵的技术支撑.

摘要： 特高压直流输电系统单极运行工况下,接地极电流注入大地引起地电位升高,导致变压器发生直流偏磁现象,威胁电力系统安全稳定运行.本文以±800kV灵绍直流输电工程为背景,以其对浙江电网的直流偏磁影响作为实例分析.研究方法分别采用了基于地下场模型的CDEGS和电磁暂态的EMTPE两种程序,研究内容包括电力系统建模方法、两种程序的计算对比、计算结果的敏感性因素分析,最后总结灵绍直流输电工程的经验,为今后相关工程的应用提供技术支持.

摘要： 光伏规模化开发与集中并网,是我国太阳能资源利用的重要形式之一;波动性光伏电源与可调节常规火电机组近电气距离联合并网外送,则是提高交流送电线路利用效率的重要途径。在上述场景中,光伏对火电机组次同步振荡(SSO)阻尼特性的影响,亟待研究。本文建立了包括电池板、电压源逆变器以及控制系统三个主要组成部分的光伏发电单元电磁暂态仿真模型;研究了规模化光伏系统接入及其汇集线阻抗、运行点、接入位置等电气特征量,对近电气距离火电机组SSO阻尼特性的影响。针对交流线加装串补可能引发的SSO问题,提出光伏汇集站动态无功补偿装置配置附加阻尼控制器的抑制措施,仿真结果验证了措施的有效性。

摘要： 目前可用于对模块化多电平换流器系统进行分析的仿真模型包括详细模型、高速等效模型和宽频模型,三种仿真模型各有优劣,应用范围有限.本文结合详细模型、高速等效模型以及宽频模型的优点,采用每个桥臂单个子模块详细模型、剩余子模块高速等效模型的方法,并考虑实际系统杂散元件的影响,在桥臂对应位置接入杂散元件,建立了模块化多电平换流器多维度模型.该模型兼具器件级电磁暂态特性仿真能力、高效性以及高准确度的特点,能够满足对模块化多电平换流器系统仿真的所有需求.基于PSCAD/EMTDC搭建了双端系统进行仿真,验证了所建立模块化多电平换流器多维度模型的正确性和有效性.

摘要： 随着柔性直流输电直流电压等级提升和传输容量增大,其在大容量远距离资源优化配置中将发挥更加重要的作用.以往的研究中,大多利用电磁暂态仿真软件,针对虚拟构建的小电网,仿真分析VSC-HVDC技术性能.针对实际交流电网的VSC-HVDC动态性能验证等研究,则少有报道.本文首先针对PSD-BPA中新近开发的对应实际LCC-HVDC直流工程的DA卡仿真模型以及VSC-HVDC仿真模型,分析了两者的技术特点;在此基础上,面向西藏藏中弱交流受端电网,仿真对比了两种直流供电方案下,受端电网大扰动冲击后的暂态恢复特性.仿真研究结论,为应用VSC-HVDC提升弱受端电网供电性能,提供了技术支撑.

摘要： MMC是由成百上千个半桥子模块组成的,在电磁暂态仿真过程中,如此大规模的电力电子开关器件以及电力节点在解算过程中将变得十分困难.为了解决这个问题,本文采用简化的SM模型和基于状态空间节点解算器(State-SpaceNodal,SSN)的阀体等效模型进行实时仿真,该方法能够有效的减少电力节点及降低计算时间,提高仿真精度.最后通过RT-LAB实时仿真平台验证了所提方法的有效性.

摘要： 本文首先针对普遍存在于电磁暂态仿真中的数值振荡问题,进行了阐述及复现.罗列了现有电磁暂态仿真程序应对此问题的解决方法,并从应用场合、计算代价、编程复杂度等多个方面分析了局限性.基于此,本文提出了一种适用于无插值功能的仿真平台中的用于抑制数值振荡的RC阻尼电路设计方法.然后从数值振荡的机理入手分析其有效性,提出了描述数值振荡剧烈程度的量化函数,并将其与simplex算法相结合对RC电路的配置进行优化,大大提高了阻尼电路对数值振荡的抑制效果.最后,结合不同仿真步长下的多次测试,本文对仿真步长、数值振荡和阻尼电路三者之间的关系进行了进一步分析.

摘要： 本发明公开一种基于暂态计算网络等效的电磁暂态仿真新增模型开发方法，步骤S10，将新增模型电路转换为电磁暂态计算电路模型；步骤S20，根据电磁暂态计算电路模型的等效电路连接方式，写出对应的暂态计算网络方程；步骤S30，对暂态计算网络方程进行诺顿等值计算，得到等效电路的各端口参数；步骤S40，将上述各端口参数与主网络联立求解，得到每一时步的网路解。本发明通过对电磁暂态等效后的电路进行诺顿等值，从而快速得到各个端口的电流值以及等效的端口电导值，实现了用程序化方法得到新增模型等效电路，并通过接口与主网络联立计算，避免了新增模型时繁琐的等效电路推导过程。

摘要： 本发明公开一种基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，涉及电力系统暂态仿真技术领域，用于提高机电暂态和电磁暂态混合仿真的精确度。该混合仿真方法包括：选定电力仿真系统的接口母线，从所述接口母线处将所述电力仿真系统划分为机电仿真子系统和电磁仿真子系统；从所述机电仿真子系统中获取所述接口母线的母线频率，将所述接口母线的母线频率作为所述电磁仿真子系统的仿真频率；利用所述机电仿真子系统和所述电磁仿真子系统进行基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真。本发明提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法用于电力系统暂态仿真。

摘要： 本发明提供一种基于机电暂态和电磁暂态结合的操作过电压计算方法，包括步骤1、计算考虑实际电网运行状态和方式的等值电源参数，2、建立采用分布式参数的架空线模型，3、建立线路上断路器合闸电阻及并联电抗器等模型，4、计算2％统计操作过电压(即大于98％数值)；经过以上计算步骤后可以得到考虑实际电网运行状态和方式的线路操作过电压数值。由本发明所述方法计算得到的线路操作过电压数值除了受线路参数的影响外，还计及线路并联电抗器、中性点小电抗以及断路器合闸电阻的作用和电网实际运行状态和方式的影响。

摘要： 本发明涉及电力系统暂态仿真技术领域，公开了一种基于电磁暂态与机电暂态的混合仿真方法及系统。本发明中，基于电磁暂态与机电暂态的混合仿真方法，包含以下步骤：将电力网络的机电暂态仿真模块嵌入电磁暂态仿真模块；其中，机电暂态仿真模块中包含电力网络的机电暂态仿真模型；电磁暂态仿真模块中包含电力网络的电磁暂态仿真模型；机电暂态仿真模型与电磁暂态仿真模型耦合连接；将电力网络解耦为N个子网络；其中，N为大于1的自然数；根据机电暂态仿真模型与电磁暂态仿真模型，通过对N个子网络进行并行计算，对电力网络同时进行机电暂态与电磁暂态仿真。这样，可以对大规模的电力网络进行仿真，而且，仿真精度高，提高了仿真速度。

摘要： 本发明提供的电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置，涉及电磁暂态仿真技术领域。其中，方法包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源；根据获取的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源计算当前时刻的联络线电流向量；根据所述联络线电流向量计算得到各子系统当前时刻的节点电压向量，并根据各节点电压向量计算所述目标子系统的内部电气量。通过上述方法，可以改善现有的电磁暂态仿真技术中存在的计算量大或精度低的问题。

摘要： 本发明公开了一种电磁暂态数据管理系统及其电磁暂态数据转化方法，该电磁暂态数据管理系统包括数据读取模块、数据查看模块、数据转换模块。本发明实现了数据的查看和转换，自动生成磁暂态数据，有利于对机电潮流数据进行电磁暂态仿真，可以按照使用者的意愿生成电磁暂态数据包，避免手动建立电磁暂态仿真模型的重复和机械的工作，节省时间，提高效率，实现对电磁暂态数据准确、高效的管理。

摘要： 本发明提供了一种BPA机电暂态模型至ADPSS电磁暂态模型的转换方法和装置，涉及软件处理技术领域，方法包括：获取BPA系统中的原始数据；建立研究区域的BPA机电暂态模型；将研究区域外的BPA机电暂态模型进行系统等值处理得到系统等值参数；生成初始ADPSS电磁暂态模型；对BPA机电暂态模型和所述初始ADPSS电磁暂态模型进行潮流结果比对；根据潮流比对结果中母线电压偏差值来完善所述初始ADPSS电磁暂态模型得到目标ADPSS电磁暂态模型。本发明可以通过潮流比对结果自动完善ADPSS电磁暂态模型，从而可以快速的从BPA机电暂态模型得到ADPSS电磁暂态模型，节省大量的时间成本。

摘要： 本发明涉及一种机电暂态‑电磁暂态混合仿真方法和系统，包括：将一端接地的功率补偿器件接于混合仿真模型的双向开口的仿真接口上；闭合所述功率补偿器件中的受控开关，并开始仿真；当所述功率补偿器件中的箝位电压源的输出功率在预设持续时间内均不小于预设阈值，则仿真失败；否则，关断所述功率补偿器件的受控开关，并输出仿真结果。本发明提供的技术方案，在双向开口的仿真接口处连接可控的功率补偿器件，通过功率补偿器件的箝位电压源的功率补偿作用实现了仿真启动阶段机电模型和电磁模型的解耦，使得所述机电模型不受电磁模型不平稳状态的影响，电磁模型能够借助箝位电压源的支撑迅速进入稳态；从而使得机电暂态‑电磁暂态混合仿真顺利进行。

摘要： 本发明适用于数字仿真技术领域，公开了一种机电暂态与电磁暂态混合仿真的接口位置选择方法及系统，包括：删除交直流系统中的直流子系统，得到交流系统；基于交流系统，在换流母线上施加不对称故障，计算每个交流母线在不对称故障下的电压不平衡度，并获取电压不平衡度小于预设阈值的目标交流母线的集合；根据目标交流母线的集合得到目标接口策略的集合，其中，目标接口策略中包含多个目标交流母线；根据预设权重系数，对每个目标接口策略进行评估，得到每个目标接口策略的评估指标；选取评估指标最小的目标接口策略实施机电暂态与电磁暂态混合仿真。本发明能减小在电磁暂态仿真环境中的外部系统等值电路的复杂程度。

摘要： 本发明涉及电网暂态仿真计算的技术领域，更具体地，涉及适用于电磁暂态仿真的电动机负荷暂态过程计算方法，快速计算电力系统对称和不对称故障电压跌落下感应电动机负荷暂态特性：(1)先求解转子的一阶机械暂态方程，得到扰动后转子的转速和滑差变化；(2)求解转子相量形式的暂态电势微分方程，得到暂态电势的变化；(3)获得扰动后电动机的电流和功率响应。本发明与PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果的比较，验证了算法的有效性。与PSD/BPA机电暂态仿真结果的比较，体现了算法在不对称电压跌落下的计算优势。解析法显式给出了受扰后感应电动机各机械、电气参量的计算表达式，除可用于快速评估感应电动机与电压跌落的相互影响、还可应用于电力系统稳定性分析中。