电磁暂态仿真

摘要： 大型工业企业电网开展仿真建模时,根据描述电网结构的图形文件搭建仿真模型。针对这种情况,为提升仿真建模的效率,避免繁琐的手动建模过程,提出了一种电磁暂态仿真模型敏捷生成的新方法。首先,构建一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的识别模型,用于识别图形文件中的电力元件;其次,基于矢量缓冲区提出一种判断电力元件连接关系的方法,用于识别元件之间的电气连接关系;最后,利用计算机程序生成相应的电磁暂态仿真数据文件。算例测试结果验证了所提方法的有效性。

摘要： 为了提高有源型模块化多电平换流器(MMC)的仿真效率并保证足够的计算精度,提出一种适用于有源型MMC的桥臂全状态平均值仿真模型。基于动态平均化理论,首先推导了有源型MMC的桥臂平均值数学模型及等效电路模型。然后,结合装置离散化伴随模型,建立了不同运行状态下的桥臂平均值仿真模型。最后,通过电路整合和化简,得出桥臂全状态平均值模型。该模型聚焦于桥臂内部子模块的低频动态共性,能够准确反映桥臂整体暂态特性,其计算速度不受子模块个数的影响。此外,该模型还能够用于有源型MMC闭锁状态下的仿真研究。基于PSCAD/EMTDC建立的仿真实例验证了所提模型的有效性。

摘要： 大量电力电子设备接入电力系统给电磁暂态实时仿真技术带来了巨大的挑战。文中从多个角度对电力电子设备和含电力电子设备电力系统实时仿真领域近年来的研究成果进行了综述。在应用场景和利用范式方面,除了硬件在环测试等对仿真实时性具有严格要求的场景,实时仿真还被用于其他单纯对仿真效率有较高要求的场景。在建模与仿真方法方面,无论是基于分立元件的建模仿真,还是基于端口特性或电路等值的电力电子设备建模仿真,都有商业化应用的案例,但如何兼顾高频、复杂设备实时仿真的效率和精度仍是当前研究的热点与难点。在实时仿真硬件平台方面,现场可编程门阵列(FPGA)和图像处理单元(GPU)等具有天然硬件并行性的计算芯片成为除CPU之外的重要选择,特别是FPGA正被越来越多的商业化平台所采用,但所用仿真算法大多基于传统框架,尚未能充分发挥FPGA的硬件架构优势。此外,电力电子设备和含电力电子设备电力系统实时仿真的算法并行性、强刚性与数值稳定性问题仍具有巨大的研究空间。

摘要： 为了提高基于状态空间法的高压直流输电系统仿真计算精度,提出了一种考虑缓冲回路的HVDC系统仿真计算方法。以晶闸管的阀电流和缓冲电流作为状态变量对晶闸管进行建模,将换流变压器不同工况下的电压变换关系通过关联矩阵表示为统一的形式,建立换流器和换流变压器的状态空间模型,结合直流线路模型推导HVDC系统一次设备状态空间表达式。进一步,分析了控制系统的触发信号生成方法以及一次系统与控制系统的数据交互过程,实现了HVDC系统数学模型高精度求解。最后将Matlab实现的算法结果与PSCAD仿真结果进行对比,一次系统求解精度可达99.99%。

摘要： 数值积分算法是电磁暂态仿真分析的核心。结合国内外数值积分算法的发展现状,文章针对现有电磁暂态仿真中产生数值振荡问题,从数值积分算法的稳定性、精度以及效率三个方面,详细分析了应用于电力系统电磁暂态仿真的常用积分算法和新型积分算法。结合计算格式、仿真特性、领域应用以及研究现状四个层面,对各算法的特点与优劣进行总结。根据目前电磁暂态仿真的新发展,对数值积分算法所需的进一步研究展开了探讨。

摘要： 随着电力电子器件越来越多地融入现代电力系统,对微秒级步长实时化电磁暂态仿真的需求不断增加,通过现场可编程门阵列(FPGA)提高仿真系统的计算能力是实现变流器实时化仿真的重要途径。引入FPGA作为硬件加速设备优化仿真系统的实时性能,提出一种变流器多速率实时仿真方法。针对控制系统多速率解耦和并行计算时序产生的误差进行分析,采用结合拉格朗日插值的改进线性插值算法有效降低了控制系统解耦后多速率并行仿真时序下的延迟误差。仿真结果证明,所提出的仿真方法与无插值算法的并行计算相比精度更高。性能分析验证了基于该算法所建立的仿真平台相比于单独基于中央处理器(CPU)或FPGA实现的仿真平台,在实时性能和资源占用率方面具有一定优势。

摘要： 为了提高大规模交直流混合电网的初始化稳定收敛速度,采用人工神经网络拟合复杂的阻抗、谐波、控制特性,然后将其嵌套进基于改进节点法的三相基波潮流计算框架中进行迭代修正。为了提高大规模交直流混合电网的初始化效率,提出了基于多端口等值的并行初始化计算方法。分别采用含光伏电站的IEEE 33节点和330节点交直流混合电网算例进行仿真,验证了所提方法的有效性。

摘要： 多端直流输电(Multi-terminalDC,MTDC)已经成为颇具竞争力的跨区域大功率输电技术,但因结构复杂,目前缺乏完整的数学模型。真双极混合桥模块化多电平变流器(Modularmulti-levelconverter,MMC)是特高压MTDC的重要部分。若仍沿用半桥MMC的模型建模,真双极结构中双阀组交流侧的电气联接无法体现。另外,半桥MMC模型中0-1二值开关函数推广到混合桥的合理性也有待证明。为解决MTDC建模中存在的上述问题,以昆柳龙直流工程为例,首先推导真双极混合桥MMC的完整数学模型,并对常规高压直流换流站和直流传输线进行准稳态和集中参数近似。进一步建立了直流故障下MTDC的工程实用数学模型,兼顾了精确性和复杂性。最后针对直流单极接地故障运用该模型进行分析计算,并与PSACD仿真结果进行对比,验证了所提出模型的有效性。

摘要： 直流输电馈入弱交流系统时,受端交流电网故障引发逆变器换相失败后恢复性能差,可能出现交直流系统不能恢复稳定运行的问题。分析了影响直流输电动态性能的控制功能,基于一个馈入弱交流系统的实际直流工程详细电磁暂态模型,利用仿真方法对适用于受端强交流系统的直流控制参数进行了优化。以直流系统最大输电功率极限的提升作为故障恢复性能改善效果的评估指标,对比分析了控制参数优化前后的交直流系统故障恢复性能。仿真分析表明,直流控制参数优化能够显著改善故障恢复性能,是馈入弱交流系统的直流输电工程提升输送能力应优先考虑的方法。

摘要： 针对光伏发电单元详细模型电磁暂态仿真时速度慢的问题,基于半隐式延迟解耦原理,提出了光伏发电单元的新型解耦模型与并行仿真方法。首先,建立光伏发电单元各设备的状态方程,采用矩阵分裂和延迟技术构建各设备的半步时延解耦模型,实现发电单元内部及不同发电单元之间的解耦与并行计算;其次,根据电压源型换流器(VSC)和Boost电路的工作特点,简化解耦模型参数计算过程,使系统导纳矩阵恒定以提高计算效率;然后,分析了该模型的特点,设计了计算时序和流程;最后,通过光伏电站的计算实例检验了模型的准确性和计算效率。

摘要： 由于CPU体系结构的制约,基于CPU的电磁暂态仿真正面临性能提升的瓶颈.近年来,GPU因其巨大的计算潜力在通用计算领域正受到越来越多的关注.从硬件结构和软件编程两个方面分析了GPU计算的特点,设计了基于CPU-GPU混合编程模型的电磁暂态仿真程序并构建了原型仿真系统.测试结果表明,当系统规模不断扩大时,GPU在电磁暂态仿真中的效率优势将越来越明显.在此基础上,结合仿真中关键环节的耗时情况,分析了影响仿真性能的关键因素,提出了改进GPU仿真效率的若干对策.

摘要： 针对我国特高压直流建设过渡期局部系统因直流受电比例高、内部电源支撑不足引起的"强直弱交"问题,本文以±800kV酒泉-湖南特高压直流为例,结合当前湖南电网自身特点指出存在为湘潭换流站配置动态无功补偿装置的必要性.同时基于实际工程参数,分别建立大容量链式STATCOM系统和新型同步调相机系统的电磁暂态仿真模型,并由此建立分别含STATCOM和调相机两种动态无功补偿设备的HVDC输电系统;对比上述两种HVDC系统的无功控制与运行特性,总结STATCOM和同步调相机在高压直流输电应用场合的各自优势与劣势.本文研究旨在为改善联于弱交流系统的HVDC系统安全稳定运行特性提供技术参考.

摘要： 在对特高压交流系统进行电磁暂态仿真时,为简化系统,常需在保证待保留系统边界节点短路容量恒定的条件下对外部网络进行等值.传统等值方法要对边界节点进行逐一短路,获得与边界节点数目相同的节点电压方程,根据节点电压方程组联立求解得到节点导纳矩阵.当边界节点较多时,方程组维数较大,计算过程繁琐.本文利用PSS/E软件中SCEQ模块对特高压浙北～福州工程投产后的华东电网进行等值,将特高压系统作为研究系统,将500kV系统等值为接入特高压中压侧母线的发电机及其互阻抗.通过等值前后无功调压灵敏度和边界母线短路电流对比,验证了等值方法的正确性.

摘要： ±800kV特高压直流输电技术是实现中国全国联网及大范围资源优化配置的核心技术之一,针对特高压直流输电的电磁暂态仿真研究是保证工程成功的必要环节.本文基于中国电力科学研究院开发的ADPSS仿真装置中电磁暂态仿真程序ETSDAC建立了换流器、换流变压器、交直流滤波器、直流输电线路等仿真模型,并在此仿真平台上对某实际系统在两种故障情况下进行了单极全压仿真模拟,与加拿大曼尼托巴直流输电中心开发PSCAD电磁暂态仿真计算模型进行了比较分析.结果显示:两个程序的计算结果基本一致接近,所建模型可较准确地模拟特高压直流输电系统动态特性.ETSDAC可以作为研究特高压直流输电系统的有效工具.

摘要： 为了限制单相短路电流和变压器直流偏磁，对500kV自耦变压器中性点经小电抗和电容隔直装置接地的方案进行了研究，提出了推荐的接线方案，通过数学建模和电磁暂态仿真，研究了小电抗和隔直电容器的运行工况。分析结果表明，采用本文所提方案，不会产生过电压和谐振等不利影响。

摘要： 银东直流为世界首条±660kV电压等级的直流输电线路，为国家“西电东送”重点项目之一，银东直流双极投运后山东电网交直流系统之间的相互影响值得关注。相比机电暂态仿真，电磁暂态仿真更加适用于交直流混合输电系统的建模，但需要对交流系统中220kV及其以下电压等级的电网进行动态等值，以减小系统规模，提高仿真效率。本文提出一种针对交直流混合输电系统中低电压等级网络的动态等值方法，该方法基于等值前后系统主干网架潮流和动态特性不变的原理，构建了低压网络等值后的主干网节点等值结构，并给出了等值结构中各元件参数的确定过程。采用该方法等值后的网络可直接用于电磁暂态仿真。应用该方法在机电暂态环境中对山东电网进行动态等值，通过对比等值前后系统潮流、主干网母线短路电流以及故障后系统暂态行为变化等情况，证明了动态等值的合理性和有效性。

摘要： 依据电解铝负荷的生产特性,利用PSCAD/EMTDC软件建立了包含电解槽、整流系统、稳流控制系统和阳极反应的电解铝电磁暂态模型.在此基础上,以某实际电解铝企业为例,研究了电解铝发生不同程度阳极反应时电解铝电网安全稳定特性变化及控制策略的适应性.

摘要： 依据电解铝负荷的生产特性,利用PSCAD/EMTDC软件建立了包含电解槽、整流系统、稳流控制系统和阳极反应的电解铝电磁暂态模型.在此基础上,以某实际电解铝企业为例,研究了电解铝发生不同程度阳极反应时电解铝电网安全稳定特性变化及控制策略的适应性.

摘要： 依据电解铝负荷的生产特性,利用PSCAD/EMTDC软件建立了包含电解槽、整流系统、稳流控制系统和阳极反应的电解铝电磁暂态模型.在此基础上,以某实际电解铝企业为例,研究了电解铝发生不同程度阳极反应时电解铝电网安全稳定特性变化及控制策略的适应性.

摘要： 依据电解铝负荷的生产特性,利用PSCAD/EMTDC软件建立了包含电解槽、整流系统、稳流控制系统和阳极反应的电解铝电磁暂态模型.在此基础上,以某实际电解铝企业为例,研究了电解铝发生不同程度阳极反应时电解铝电网安全稳定特性变化及控制策略的适应性.

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： 本发明涉及一种基于实时数字仿真器的电磁暂态与机电暂态混合仿真方法，属于电力系统暂态仿真技术领域。采用机电暂态仿真系统对第一电力系统进行机电暂态实时仿真计算；采用RTDS对第二电力系统进行电磁暂态实时仿真计算；机电暂态仿真系统通过接口进程控制系统将第一电力系统的电压和电流量传递给RTDS，RTDS利用电压和电流量对第二电力系统进行电磁暂态计算；RTDS通过接口进程控制系统将仿真计算得到的第二电力系统的电压和电功率传递给机电暂态仿真系统，机电暂态仿真系统利用电压和电功率对第一电力系统进行机电暂态计算。本发明方法有助于了解大规模电力系统机电暂态过程的动态特性和某一特定部分的电磁暂态过程，可以协调仿真的规模、精度和速度。

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： 本发明是一种电网电磁暂态与机电暂态混合仿真系统及其仿真方法。本发明的仿真系统包括对第一电网进行机电暂态仿真计算的机电暂态仿真系统、对第二电网进行电磁暂态仿真计算的电磁暂态仿真系统，机电暂态仿真系统与电磁暂态仿真系统之间设有一个能同时与两个仿真系统实现通讯、实现两个仿真系统的内在、有机连接，实现混合仿真的效果的接口进程控制系统。本发明的仿真方法，机电暂态仿真系统对第一电网进行机电暂态计算，并通过接口进程控制系统将其第一交接变量传递给电磁暂态仿真系统，并立即影响针对第二电网的电磁暂态计算；电磁暂态仿真系统对第二电网进行电网暂态计算，并通过接口进程控制系统将其第二交接变量传递给机电暂态仿真系统，并立即影响针对第一电网的机电暂态计算。本发明仿真系统综合了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点。

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。