相邻两节点等值算法在复杂电网简化中的应用

实际电力系统呈现非辐射状网络的特点,评估研究其稳定性往往需要建立电磁暂态仿真模型,这就要求首先对系统进行简化等值。采用考虑了等值节点之间耦合阻抗的相邻两节点等值算法,成功实现了对实际复杂大电网的简化建模。德宝高压直流输电系统和南方某实际超高压交流输电系统的仿真分析表明,等值后系统的静态性能与原系统一致,同时也具备比较接近的动态响应,满足等值要求,为后续稳定性的相关研究奠定基础。     

异步电机暂态等值电路和暂态电磁转矩分析

推导了异步机的５种暂态等值电路，稳态时可退化为相应的５种稳态等值电路，因此更具有概括性。利用Ｔ－Ｉ型暂态等值电路，推导了电流型逆变器驱动异步电动机进行转速控制时暂态电磁转矩的表达式，分析了不产生暂态电磁转矩，以达到快速响应的条件。     

模块化多电平换流器的快速数字仿真模型

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)拓扑中含有大量电力电子开关元件,因而在基于器件电气物理模块的电磁暂态仿真环境中仿真速度十分缓慢.提出了一种基于简化阻抗变换矩阵的MMC快速数字仿真模型,将电气开关等效为两个状态的可控等效电阻,电容则等效为其暂态等值模型,从而构建了单个子模块的等效阻抗变换矩阵,通过等效电阻串联的方式,简化了矩阵计算,大幅降低了MMC的仿真时间.在Matlab/Simulink环境下搭建了MMC快速数字仿真模型,验证了该模型的有效性.     

SRFCL对高压断路器出线端短路时恢复电压的影响

为了使串联谐振式限流器(SRFCL)能在超高压电网中投入实际应用,通过原理分析、公式推导以及结合电磁暂态计算软件的仿真计算,研究了SRFCL故障电流限制器对高压断路器出线端短路时恢复电压的影响。结果表明:限流电感的端口等效电容对恢复电压上升率具有显著的影响作用。在500kV系统算例中,当限流电抗器的电感值为20mH、等效电容取2nF时,加入限流后恢复电压的上升率提高了12.35倍,第一参考电压提高了21.7%。恢复电压上升率的大幅提高将严重影响断路器的开断。     

SRFCL对高压断路器出线端短路时恢复电压的影响

为了使串联谐振式限流器(SRFCL)能在超高压电网中投入实际应用,通过原理分析、公式推导以及结合电磁暂态计算软件的仿真计算,研究了SRFCL故障电流限制器对高压断路器出线端短路时恢复电压的影响。结果表明:限流电感的端口等效电容对恢复电压上升率具有显著的影响作用。在500kV系统算例中,当限流电抗器的电感值为20mH、等效电容取2nF时,加入限流后恢复电压的上升率提高了12.35倍,第一参考电压提高了21.7%。恢复电压上升率的大幅提高将严重影响断路器的开断。     

基于扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法

针对现有戴维南等值参数辨识算法对等值系统发生扰动时适应能力不强的情况,提出了基于系统扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法.首先对等值系统扰动下传统等值方法无法辨识戴维南等值参数进行了分析,然后阐明了基于扰动后暂态电压电流信号辨识等值参数的实现原理,利用最小二乘法求出端口电流电压约束关系下微分方程的系数,对比等值网络稳态时的等值参数,从而获得该等值网络暂态状态的戴维南等值参数.通过对简单电路网络和IEEE9节点系统进行仿真分析,结果验证了此方法在等值系统扰动后对戴维南等值参数进行跟踪辨识的可行性和有效性.     

光伏电站机电暂态实用化等值建模方法

为兼顾光伏电站实际运行特性及大电网全域仿真压力,同时考虑场站级建模实际成本及工程推广,提出一种光伏电站机电暂态实用化等值建模方法。首先基于光伏电站有功功率控制及逆变器低电压穿越试验实测数据,利用最小二乘估计法辨识得到符合实际特性的光伏发电单元关键参数,并在此基础上考虑集电线路等对光伏电站暂态特性的影响,依据光伏电站整场实际运行情况搭建完成场站级详细机电暂态模型;然后基于综合距离指标实现扰动情况下对各光伏方阵的分群聚类,并根据分群结果利用等值前后并网点输出功率不变原则求取集电线路等值参数,由此完成场站级等值模型搭建。最后仿真对比某实际光伏电站等值模型及详细模型运行特性,结果表明所提机电暂态等值建模方法具有较好的准确性和工程实用性。     

高铁牵引供电系统对实时电网运行影响研究

以武广高速铁路沿线某牵引变电站为背景,研究高铁牵引供电系统对实时电网运行的影响.利用PSCAD搭建了适用于高速铁路的牵引供电仿真系统.运用Jiles-Ather-ton铁磁磁滞原理建立了V/v牵引变压器的暂态模型,并在仿真系统中通过统一电磁等效电路(unified magnetic equivalent circuit,UMEC)普通变压器模型表示.设置UMEC模型中分段线性的U-I曲线来等效铁芯的饱和特性,并进行空载合闸仿真.在此基础上,对电网侧进行单相短路故障仿真、三相短路故障时的有载合闸仿真.仿真结果验证了牵引变压器暂态模型和牵引供电仿真系统的实用性和有效性,并为相关调度运行部门提供了可靠的理论依据.     

模块化多电平换流器电磁暂态建模研究

模块化多电平换流器的桥臂由数百个子模块串联而成,因而换流器中包含大量的开关器件.开关器件过多造成仿真工作量大、仿真速度慢等问题.基于模块化多电平换流器的戴维南等效建模方法,推导元件的等值计算模型,改进元件等值计算中的历史电压源递推公式,省略了元件的历史电压源计算过程中支路电压的中间计算,提高仿真速度.基于改进后的公式重新构建模块化多电平换流器电磁暂态仿真模型,在PSCAD/EMTDC软件中搭建双端MMC-HVDC系统,对比两个系统的仿真结果,验证了建模方法的精确度和快速性.     

特高压交直流系统的稳定控制仿真研究

随着电力系统的发展,纯机电暂态仿真和电磁暂态仿真在分析大规模特高压交直流混合电网时已呈现明显不足.为了准确地分析特高压交直流输电系统的动态特性,基于电力系统全数字实时仿真平台(ADPSS)搭建了特高压交直流输电系统的机电—电磁暂态混合仿真模型,并对整流侧和逆变侧交流母线故障进行了仿真分析.结果表明,所设计的仿真模型可以有效地掌握直流系统内部器件的详细动态过程,并且为特高压交直流系统的稳定控制提供技术支持和理论指导.     

机电暂态-电磁暂态混合仿真接口技术

提出电力系统仿真的机电暂态一电磁暂态混合仿真接口技术．根据研究的详细程度,将电网划分为内部电磁网络、外部机电网络和接口母线．应用Ward等值法化简外部网络,其特色是发电机与网络连接应用统一电路模型．最后得到的电磁仿真的接口电路模型,其电源的频率、相角和幅值在仿真中都是变化的．通过改进最小二乘法和对称分量法处理内部网络的电磁仿真结果,形成对应机电仿真的恒功率阻抗模型．该接口技术降低了网络的维数,提高了仿真的效率．在含有变电站的IEEE-9节点系统上进行仿真,其与商业软件PSCAD的比对结果验证了算法的正确性和有效性．     

模块化多电平换流器的桥臂聚合模型

模块化多电平换流器（MMC）在新能源并网、岛屿供电等方面具有独特的优势,得到了越来越广泛的应用.由于MMC子模块数众多,导致其电磁暂态仿真计算量大、耗时多,增加了MMC设计和优化的难度,更不利于含MMC电力系统的电磁稳定性仿真分析,因此需要建立准确高效的仿真模型以便于对系统不同的运行方式和工况进行分析.依据MMC子模块工作模态,分析了MMC桥臂的工作模式,建立了一种可适用于系统级分析的桥臂聚合模型,推导了其参数的计算方法.最后在PSCAD/EMTDC中搭建了一个49电平MMC详细电磁暂态模型及其等效聚合模型,对比了两种模型在VSC-HVDC的启动、运行、故障时的动态过程.结果表明,所提出的MMC聚合模型可以精确模拟各种工况下MMC的系统级行为.      

气体泄漏对全封闭组合电器局部放电影响的仿真分析

气体泄漏对气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的影响有待研究,但缺少相关研究手段。为此,首先提出等效相对介电常数的概念,推导等效相对介电常数与气室压强、温度、分子数等的关系,从极化原理上分析其表征气体泄露程度的可行性;然后利用XFdtd三维电磁场仿真软件建立同轴波导结构自由金属微粒缺陷下的局部放电(partial discharge,PD)模型,仿真分析发生气体泄露后的局部放电情况;通过对特高频(ultra high frequency,UHF)电磁波时域信号与放电频谱的分析,探究气体泄漏的影响。仿真结果表明,基于等效相对介电常数气体泄漏对GIS局部放电影响的分析得以实现,同时揭示了脉冲宽度、主频、信号幅值等特征量的变化规律。     

35kV熔断器防雷接地事故原因及防雷改造

对某35 kV变电站雷电导致熔断器炸裂事故进行了分析,提出了增设避雷针、更换接地体、接地体与主接地网并接,以及并联安装保护间隙等防雷措施.采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP对接地电阻和保护间隙前后的防雷效果进行了仿真验证,实验结果表明,避雷器接地体与主接地网连接、熔断器并联安装保护间隙等措施能够有效地降低雷电过电压幅值.     

不对称电网故障下双馈风电机组低电压穿越方案比较研究

相比于对称电网故障,不对称电网故障在实际电力系统运行中发生的概率更大,其对双馈风电机组(DFIG)的“有害”影响也更大。首先分析了不对称电网故障下双馈风电机组的瞬态特性,继而结合仿真,研究了双馈风电机组各种低电压穿越(LVRT)技术方案在严重不对称电网故障下的运行特性。在此基础之上,对不同的低电压穿越方案进行了深入分析研究,阐述了其运行特点,并进一步探讨了各种低电压穿越方案的经济性,为工程实现各种低电压穿越方案奠定基础。     

基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型

为描述拥挤交通流中的排队现象,根据二流理论,提出了将交通流实际运行状态转化为二流运行状态的思想.利用流量守恒方程,建立了单车道路段当量排队长度模型,并在此基础上,推导出多车道路段平均当量排队长度模型.为验证模型的有效性,采用VISSIM软件设计了拥挤交通流的模拟方案.对比模型计算的当量排队长度与软件统计的实际排队长度发现:当量排队长度均大于实际排队长度;当量排队长度比较稳定,而实际排队长度有所波动.结果表明,当量排队长度模型能够定量地、更好地描述拥挤路段的交通流拥挤程度.该模型计算方法简单,便于工程实践,可以为城市交通控制系统优化等提供理论依据.     

用于电力系统电磁暂态分析的网络等值研究

在电力系统电磁暂态模拟中,等值网络的应用能有效地减小模拟设备(TNA)的规模及所需计算机的内存和时间.为拟合一端口被等值网络的频率特性,本文对移去与谐振点相对应的极点的一端口网络综合方法进行了改进,井首次用最小二乘法的量测方程求取等值网络参数,克服了用优化方法求等值网络参数稳定性差和计算时间长的缺点.     

三相单绕组变极鼠笼式异步电机CAD系统

根据变极电机的特点,建立链型等效电路的计算模型,对传统中小型三相感应电机电磁设计程序作了改进.基于Visual C 6.0研制了三相单绕组变极鼠笼式异步电机CAD系统.实际算例表明:该系统计算结果准确,对于快速地利用计算机进行变极电机设计具有很强的实用性.     

动力系统流场计算动态网格生成模型研究

运用网格分块生成与整体集成方法,提出了复杂动力机械系统内流场三维流动计算网格自动生成模型,并以K100摩托车发动机扫描气系统为对象,实现了换气过程瞬态数值模拟动态网格的自动生成,数值计算结果,该方法可用于复杂机械系统内流场三维瞬态流动的数值计算。