基于动态相量模型的交直流系统混合仿真

为了解决高压直流输电(HVDC)系统传统仿真模型的精度问题,提出了一种新的混合模型仿真算法来进行交直流系统的暂态稳定分析,分析中对HVDC采用动态相量模型,对交流系统采用传统机电暂态模型.通过混合仿真研究了HVDC动态相量模型与交流系统之间的接口迭代算法.算例结果表明,HVDC动态相量模型比电磁暂态模型具有更高的精度,且提出的接口算法能有效地应用于交直流系统的暂态稳定分析.     

基于静止无功补偿器动态相量模型的混合仿真算法

为了提高含非线性元件电力系统的仿真速度,采用动态相量技术,提出了机电暂态与动态相量（TSP—DP）混合仿真算法,推导了考虑谐波特性的静止无功补偿器（SVC）的动态相量模型,并基于网络分解思想,将外部系统使用传统准稳态模型进行机电暂态仿真;SVC采用动态相量模型进行电磁暂态仿真,并嵌入传统机电暂态仿真程序,2种仿真通过接口母线进行数据交换和仿真协调,以实现全网的TSP—DP混合仿真、在含SVC的1EEE9母线和新英格兰39母线系统上进行了仿真验证,结果说明TSP—DP混合仿真算法具有与DCGEMTP全网电磁暂态仿真相同的精度,比传统混合仿真效率提高了1倍。     

特高压直流系统逆变侧交流母线短路对换相失败的影响

换相失败是高压直流输电逆变系统最常见的故障之一,在换相失败机理的理论分析基础上,采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了对应的±800 kV双 12脉动特高压直流输电仿真系统.模拟了逆变侧交流母线在三相短路、单相接地短路时的特高压直流系统电磁暂态过程,分析了故障时交直流侧电压、触发延迟角、关断角等因素的变化对换相失败的具体影响.     

输电线路自适应暂态计算模型

为了对故障后暂态全过程进行仿真分析,提出了基于暂态分量衰减过程的输电线路自适应仿真思想。根据频率参数误差分析,建立了模型自适应转换判据。应用面向对象技术将线路的行波模型、π型暂态模型、π型稳态模型和故障预处理模型相结合,实现了输电线路暂态自适应仿真计算。仿真实验结果表明:该模型完整地描述了输电线的暂态过程,不仅具有精度高和转换判据可靠等特点,而且减少计算时间一半以上。可用于电力系统过电压、短路故障、保护动态行为、暂态稳定以及交直流系统相互作用等问题的研究。     

一种混合双极直流输电线路保护新原理

应用故障网络分析方法,研究了混合双极直流输电线路可能发生的各种短路故障类型,并进行了故障特性分析。根据分析结果发现:当直流输电线路发生区内故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相同;当直流输电线路区外(整流侧或逆变侧)发生故障时,整流侧与逆变侧的暂态电压和暂态电流夹角的余弦值相反。根据该故障特征,可实现区内、外故障的识别。利用小波变换提取暂态电压、电流分量。另外,故障极的暂态电压和电流的积的变化量远远大于正常极。根据此特征,进行故障选极。最后,通过电磁暂态仿真软件搭建电压不对称的混合双极直流输电系统仿真模型,对其直流输电线路设置不同故障进行仿真,利用MATLAB进行算法的验证,结果表明该保护新原理的正确性及故障选极是可行的。     

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．     

基于波过程的简单电力系统动态分析

在分析电力系统的稳定问题时,传统的处理方法是:认为输电线路的电磁暂态已经结束,就不再考虑输电线路的电磁暂态,仅考虑机电暂态过程。本文以负荷节点电压代表系统状态,利用解析法分析了一个简单系统在不同情况下电磁暂态过程,得到了以节点瞬时电压代表的系统状态随时间变化的表达式,比较了不同情况下系统状态的变化过程,证明了传统的处理方法只是在一般情况下适用,而在极端情况下,必须考虑输电线路的电磁暂态和这一过程中系统状态的变化规律。     

交直流并联系统可靠性与概率动态安全分析（工）——可靠性的概念、指标及模型

阐述了在交直流并联输电系统规划中进行可靠性评估和概率动态安全分析的基本概念。基于切负荷突然性差异，分别提出了可靠性和概率动态安全性指标；讨论了在可靠性和概率动态安全分析中考虑的各种随机因素；介绍了交直流并联系统稳态情况下的TC(Transmission Capability)模型及暂态稳定模型。     

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。     

交直流并联系统可靠性与概率动态安全分析(Ⅰ)——可靠性的概念、指标及模型

阐述了在交直流并联输电系统规划中进行可靠性评估和概率动态安全分析的基本概念。基于切负荷突然性差异，分别提出了可靠性和概率动态安全性指标；讨论了在可靠性和概率动态安全分析中考虑的各种随机因素；介绍了交直流并联系统稳态情况下的ＴＣ（ＴｒａｎｓｍｉｓｉｏｎＣａｐａｂｉｌｉｔｙ）模型及暂态稳定模型。     

交直流混联系统对距离保护暂态超越的影响及解决措施

针对传统的距离保护应用于交直流混联系统,特别是当直流系统发生换相失败时存在暂态超越的问题,分析发现交直流混联系统直流侧发生换相失败时,故障暂态信号中含有大量衰减缓慢的低频分量、非周期分量及高频分量,这是引起距离保护暂态超越的根本原因.同时,给出一种先利用分布参数模型将保护安装处的电压、电流补偿至整定点,再采用R-L线路模型建立微分方程,识别出整定点与故障点之间距离的保护方案.动模数据仿真结果表明,该方案在特高压、长线路末端故障时能够有效地防止暂态超越,不受线路分布电容、低频分量以及非周期分量的影响,提高了长线距离保护的动作可靠性.     

交流特高压并联高抗无功补偿的暂态过程研究

根据晋东南—南阳—荆门交流特高压试验示范工程,列出了输电系统等效电路图,建立包括开关变量的状态矩阵方程.采用Matlab 7.6/Simulink仿真软件的电力工具箱来建立特高压交流输电系统.仿真实验结果表明:交流特高压并联高抗无功补偿,在空载或轻载条件下,可保障系统电压稳定;在重载甩负荷的情况下,通过投入并联高抗,可以有效地抑制送端和受端的系统暂态工频过电压,并改善系统暂态电压稳定性能.     

HVDC Light系统动态建模及控制策略研究

建立了轻型高压直流输电系统动态模型,依据此模型提出了基于空间电压矢量技术的双环解耦控制策略,应用MATLAB/Simulink软件对轻型直流输电系统进行动态仿真分析,研究了在所提控制下的交直流系统相互作用,仿真结果表明,在该控制下系统具有较好的动态响应特性,同时可以实现有功和无功的独立调节.     

适用于输电线路暂态分析的频率相关模型

为提高电力系统电磁暂态计算精度,输电线路元件模拟常用分布参数,电磁暂态仿真软件中,也有与之匹配的输电线路频率相关模型。为验证ATP与PSCAD中该模型的精确度,提出一种时域仿真反推算输电线路衰减系数的方法,通过卡尔松公式计算输电线路理论衰减系数;分别建立输电线路电磁暂态仿真模型,使系统在某一频率下进行暂态仿真直至稳态,分析线路中点与末端电压波形,利用稳态参数反推算其衰减系数,比较在不同频率下与理论计算所得衰减系数的误差;通过对比输电线路参数理论计算值与仿真计算值,分析误差产生的原因。结果表明：输电线路暂态过程中,高频下的衰减系数远大于工频。随着频率的升高,输电线路参数正序、零序的衰减系数都逐渐增大,且零序表现的更为明显,在频率为50 000 Hz时,其衰减系数可达到工频时的17倍;比较理论与仿真计算结果,ATP中的频率相关模型参数计算比较精确,50 000 Hz时计算出衰减系数误差为0.66%,PSCAD中衰减系数误差较为明显,50 000 Hz时计算出衰减系数误差为3.41%,且随着频率的增大,衰减系数误差也越来越大。究其原因,PSCAD中线路参数计算得到的电阻值偏大,其与程序中求解...     

基于奇异摄动的多馈入直流附加控制器的研究

基于奇异摄动理论设计多馈人高压直流输电系统的附加控制器,把电力系统整体优化问题分解为子问题,深入到系统动态的本质,分解后所得到的快系统和慢系统是分离的,相应的子问题也是相互独立的,既不存在协调问题,也不存在协调迭代问题,达到了简化运算的目的．仿真实验结果表明,该控制策略能够较好地提高交直流互联系统的暂态稳定性．     

高压直流输电逆变器交流侧故障分析与仿真

对CIGRE提供的高压直流输电标准模型进行改善.利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对改善模型的逆变器交流侧进行单相接地故障.仿真表明故障时直流线路电压,电流含有大量的谐波分量,逆变侧交流三相电压非故障相电压畸变较大,故障切除后仍然存在谐波分量.     

交直流输电系统的模式分析和直流阻尼控制

给出了一个含3条直流线路的交直流输电系统以用于直流阻尼控制的研究,采用特征值分析法和暂态仿真分析了该系统的特性.该系统具有结构复杂、振荡模式多的特点,这些特点广泛地存在于实际的交直流输电系统,在设计直流阻尼控制器时必须予以考虑.文中基于该系统设计了多个直流阻尼控制器.根轨迹分析表明,直流线路两端的频率差在相位补偿设计方面比交流联络线的有功功率变化量具有更多的优点,因而被选为直流阻尼控制器的输入信号.暂态仿真结果表明所设计的直流阻尼控制器有效地增加了系统的阻尼.     

电磁暂态计算中涡轮—发电机转子系统模型

阐述了研究电力系统电磁暂态过程中涡轮－发电机转子系统的理论及模型的建立，该模型能详细地研究电磁暂态下的机电相互作用过程。利用此法，可精确模拟转子系统，以及模拟研究振动时的涡轮机叶片。     

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.      

水轮发电机组动态全过程仿真模块化建模研究

提出了面向水轮发电机组各物理子系统的模块化动态全过程仿真模型.开发了同步发电机、励磁系统、AVR、水轮机及其调速系统模块化模型库,针对各模块的特点和仿真速度及精度的要求,可采用不同的仿真算法和计算步长.该模型库适用于水轮发电机组的快速电磁暂态和中长期的机电暂态过程研究,可用于大中型水电站动态全过程仿真.用户可根据仿真的需要,采用“搭积木”的方式,方便地构造水轮发电机组动态仿真模型.将该模型的计算结果与精确的联立解法及PSASP运行结果进行了比较,说明了该模型的有效性.采用这种方法,可大大简化大中型水电站仿真模型的开发及维护工作.