smrt電磁機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真交交分網(wǎng)接口技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

第一部分前 電力系統(tǒng)混合仿真技術(shù)路 電力系統(tǒng)混合仿真方法研究開發(fā)現(xiàn) 第二部分交交分網(wǎng)研究及應(yīng)用情況調(diào) 交交分網(wǎng)技術(shù)開發(fā)和測試現(xiàn)狀調(diào) 基于TE和TS程序的混合仿真（與殷圖公司 基于“節(jié)點(diǎn)法”的混合實(shí)時(shí)仿真（中國電科院 交交分網(wǎng)混合仿真與ATP比 基于RTDS混合仿真平臺(tái)的次同步諧振研究（華北電力大學(xué) 電力系統(tǒng)機(jī)電電磁暫態(tài)混合仿真接術(shù)（華北電力大學(xué)）.基于頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的電磁、機(jī)電暫態(tài)解耦混合仿 交流-交流分網(wǎng)方式混合實(shí)時(shí)仿真方法的問題與..............第三部分傳統(tǒng)交交分網(wǎng)接口方案的數(shù)值穩(wěn)定性及接口誤差實(shí)驗(yàn)分 數(shù)值穩(wěn)定性問題提出與調(diào)研分 問題提 調(diào)研分 實(shí)驗(yàn)方案概 實(shí)驗(yàn)方案與案例系統(tǒng)介 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建 交流/交流分網(wǎng)傳統(tǒng)方案數(shù)值不穩(wěn)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果列 結(jié)果定性分 傳統(tǒng)接互方案的數(shù)值穩(wěn)定措施及結(jié)果分 數(shù)值穩(wěn)定措 兩種穩(wěn)定性措施測 傳統(tǒng)接口方案測 結(jié)果分析與總 第四部分式交交分網(wǎng)技術(shù)原理分析及....................方案提出、基本原理及分 基于中小規(guī)模交直流系統(tǒng)的案例研 案例系統(tǒng)及試驗(yàn)概 穩(wěn)態(tài)仿真情 暫穩(wěn)計(jì)算情 總結(jié)分 小 第五部分基于子網(wǎng)絡(luò)的接口等值建模及誤差跟隨修 傳統(tǒng)交流元件特性及建模及跟隨修 交流同步發(fā)電 感應(yīng)電機(jī)動(dòng)負(fù) 輸電線路和網(wǎng) 高壓直流輸電特性及建 全過程接口等值綜合模 穩(wěn)態(tài)特 小擾動(dòng)響應(yīng)特 大擾動(dòng)響應(yīng)特 基于關(guān)系的高壓直流接口模型及跟隨修正方 穩(wěn)定性分析中高壓直流輸電系統(tǒng)模型分 高壓直流系統(tǒng)響應(yīng)建模關(guān)鍵因 混合仿真接口誤差及已有對(duì)策評(píng) 高壓直流輸電準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型概 基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型的接口響應(yīng)模型與控制特性跟隨修 基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型的接口響應(yīng)模型運(yùn)行狀態(tài)跟隨校 接口模型進(jìn)一步完善方向：動(dòng)態(tài)向量法用于高壓直流系統(tǒng)建模小 第六部分基于中小規(guī)模系統(tǒng)的測試與案例分 試驗(yàn)概 測試目 測試方 案例系統(tǒng)概 部分試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)波形 混合仿真實(shí)驗(yàn)方 混合仿真方案 混合仿真方案 混合仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果列 混合仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果分 第七部分總結(jié)與展 第一部分前，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也不斷擴(kuò)大已經(jīng)形成了六個(gè)跨省的大型區(qū)域電網(wǎng)，基本形成完整，極開展應(yīng)用研究和實(shí)踐，電壓和容量將接近500kV常規(guī)直流輸電水平，并逐步法已經(jīng)可以保證任何系統(tǒng)規(guī)模的超實(shí)時(shí)計(jì)算速度，而實(shí)時(shí)電磁暫態(tài)仿真（如對(duì)此和學(xué)者提出了電力系統(tǒng)全局全過程仿真的需求——即在一次仿真中，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)中同時(shí)發(fā)生的快至微秒及的瞬態(tài)過程，毫秒級(jí)的機(jī)械-電磁耦合2條，即太平洋直流聯(lián)絡(luò)線（PacificHVDCIntertie）和Project此大規(guī)?；ヂ?lián)系統(tǒng)中HVDC采用簡化模型具有較大的局限，傳統(tǒng)的仿真已商業(yè)化的實(shí)時(shí)仿真，根據(jù)成熟度和用戶認(rèn)可程度排序，依次為RTDS、HVDC、SVC、TCSC等裝置的仿真能力，以及交流等值系統(tǒng)的仿真準(zhǔn)確性，都23年的仿真平臺(tái)無發(fā)比擬的。電力科學(xué)與合作在RTDS[電磁暫態(tài)]+數(shù)字計(jì)算機(jī)[機(jī)電暫態(tài)]的實(shí)時(shí)混合仿真平臺(tái)開發(fā)建設(shè)、基礎(chǔ)平臺(tái)開發(fā)建設(shè)和交流/方案及其接術(shù)方面取得了一定的成果突破了如何在較多的分網(wǎng)接口數(shù)量和較大量的通訊量的需求下將數(shù)字計(jì)算機(jī)與TSTS和數(shù)字計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)混合仿真是交直流系統(tǒng)電磁、機(jī)電綜合暫態(tài)過程實(shí)時(shí)仿真最為實(shí)用、有效的實(shí)施方案。隨著基于RTDS0+誤差問題突出，需要通過“預(yù)估”與“校正”機(jī)制代末德國西門子公司開發(fā)的NETOMAC實(shí)現(xiàn)電磁機(jī)電暫態(tài)混合仿真，對(duì)HVDC采用狀態(tài)變量方法建模，系統(tǒng)的其它部分采用機(jī)電暫態(tài)程序來模擬；在NETOMAC的電磁暫態(tài)/機(jī)電暫態(tài)混合仿真平臺(tái)上，MDReeve和Adapa等所做的工作將混合仿真兩個(gè)子系統(tǒng)的分網(wǎng)位置延伸到交流M.L.Crow提出了一種“多速率”的概念，根據(jù)系統(tǒng)中各個(gè)局部的暫態(tài)、動(dòng)態(tài)Anderson等人在機(jī)電側(cè)采用了頻率相關(guān)等值阻抗形式的接口模型，電磁暫Sultan、Reeve和Adapa在1998年的文獻(xiàn)中也將時(shí)變戴維南（諾頓）頻率相上世紀(jì)90年代以來，理工大學(xué)Snider和Kevin教授的科研小組也SVC接入交流系統(tǒng)案例的混合仿真，在一些案RTDS公司為了有效擴(kuò)展RTDS仿真規(guī)模，引入和混合實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，在1.研究，并在殷圖仿真公司開發(fā)的電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)DDRTS和機(jī)電暫態(tài)程序TSP的基礎(chǔ)上，完成了電力系統(tǒng)數(shù)字混合仿真試驗(yàn)平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)和程序開發(fā)，課題組在對(duì)含無功補(bǔ)償器的系統(tǒng)進(jìn)行電磁暫態(tài)機(jī)電暫態(tài)混合型對(duì)HVDC、UPFC建模，與機(jī)電暫態(tài)程序接口實(shí)現(xiàn)混合仿真，動(dòng)態(tài)相量側(cè)與機(jī)華北電力大學(xué)、與科學(xué)合作，研究開發(fā)了基于RTDS的全數(shù)字混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，兩方分別采用了不同的技術(shù)方案。前者通過RTDSUDCRTDS中的機(jī)電暫態(tài)仿真，基于此，華北電力實(shí)現(xiàn)RTDS與運(yùn)行有超實(shí)時(shí)機(jī)電暫態(tài)仿真的數(shù)字計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)交包括如下（1）~（5）點(diǎn)，SMRT混合實(shí)時(shí)仿真實(shí)踐另提出第（6）點(diǎn)。第一類為交流直流分網(wǎng)方式，在高壓直流、電力電子設(shè)備的換流變壓器交特性和直流控制特性分析控制保護(hù)測試等再如基于TS和數(shù)字計(jì)算機(jī)的混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)用于交直流并電網(wǎng)運(yùn)行特性分析用于交直流并大電網(wǎng)控制特性分析、等。對(duì)此，人們提出交流-ReeveAdapa等提出，對(duì)交為提高接口準(zhǔn)度，不少工作投入到接口等值形式探索和接口等值參數(shù)求取：AndersonRTDS公司也開始關(guān)；順序，如岳成燕等人串并行混合式交互時(shí)序理工大學(xué)Kevin等人提；Anderson等采用了最小二乘波形擬合的基波相量提取法；科研院與合作開發(fā)的SMRT混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)中，針來的誤差，MWong,KMSze,LASnider等人在“ ingthedifficultiesassociatedwithinterfacingdifferentsimulationprograms”一文中的研究引進(jìn)數(shù)值算法中思路，與科研院SMRT課題組在交流/直流分網(wǎng)混合鑒該思路深入下去第二部分交交分網(wǎng)研究及應(yīng)用情況調(diào)基于TE和TS程序的混合仿真（與殷圖公司TETSTETS程序?yàn)榛A(chǔ)，算法部分均由Fortran語言實(shí)現(xiàn)，與接口處理相關(guān)的程序通過DLL文件控制，其他部分由C++語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)。TEabc三相瞬時(shí)值模式計(jì)算，發(fā)電機(jī)用經(jīng)典派克方程描述，網(wǎng)絡(luò)用微路器、CT、PTIEEE標(biāo)準(zhǔn)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、調(diào)速器和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS。它還提供了可變電壓源、電流源、導(dǎo)納等控制元件模型，用TE中輸電線的暫態(tài)過程可以采用基于行波原理的具有完全分布特性的線路TE中用戶可通過友好的圖形輸入界面，從系統(tǒng)提供的電力系統(tǒng)元件庫中選TS采用正序、負(fù)序和零序相量模式進(jìn)行計(jì)算，發(fā)電機(jī)根據(jù)實(shí)際仿真需要采dxdt

f(x,

0g(x,TE2-1TECRTSimuMgr模塊管理與程序之間的通訊，發(fā)送有關(guān)控制信息，接收圖CRTSimulation模塊作為整個(gè)仿真計(jì)算的主進(jìn)程，提供混合仿真的啟動(dòng)、暫InterfaceInRequestIn所需要的各種信息，也就是有關(guān)外部請求的各種信息。InterfaceOut模塊對(duì)應(yīng)RequestOut所需要的有關(guān)信息，即本進(jìn)程在交CDataInabc三相電壓和CDataOut模塊管理向外部進(jìn)程發(fā)出的請求，并且返回?cái)?shù)據(jù)所需要的信息，CDataMessageMgrCRTInfoImpHybridDLL模塊實(shí)現(xiàn)用戶自定義接口函數(shù)的控制算法，供主程序直接調(diào)用。程序中CRTSimulationInfo相當(dāng)于抽象類，CRTInfoImpCRTSimulationInfoCRTInfoImp中定義具體的數(shù)據(jù)獲取方式，由CRTInfoImp類派生出的CRTEmagInfoImp實(shí)現(xiàn)電磁RequestIn/PrepareDataIn(inRequestInList)GetRequestInData(inCDataIn)SetRequestOutData(inCDataOut)Initial(in2-1TETS側(cè)程序結(jié)構(gòu)與TEMyrinetMyrinetMyrinet是 公司結(jié)合局域網(wǎng)技術(shù)和MPP互連網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種高據(jù)需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)木W(wǎng)卡控制程序滿足特定通信需要或者設(shè)計(jì)新型通信具有很大的靈活性這些特點(diǎn)使得Myrinet成為機(jī)群互連和研究通信機(jī)制時(shí)廣泛采用GM(Glenn’sMessage)是公司設(shè)計(jì)的一套適用于Myrinet互連網(wǎng)絡(luò)，卡ROM編程外最為快捷的平臺(tái)，這些新技術(shù)的運(yùn)用保證了Myrinet網(wǎng)絡(luò)2-2Myrinet網(wǎng)絡(luò)的多微機(jī)混合仿真網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中之間通過高速的Myrinet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和通訊。機(jī)電暫態(tài)仿真微機(jī)2-2Myrinet序阻抗不相等時(shí)戴維南等值阻抗矩性變換后會(huì)與電磁暫態(tài)仿真基本解法相始化，若t時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，則先進(jìn)行電磁側(cè)[ttT]一個(gè)機(jī)電步長時(shí)間[ttT]時(shí)間內(nèi)的仿真，并且兩側(cè)數(shù)據(jù)同時(shí)交互原始網(wǎng)絡(luò)原始網(wǎng)絡(luò)初始t時(shí)刻網(wǎng)故障或者操電磁側(cè)進(jìn)行ttT時(shí)間仿求解有關(guān)變機(jī)電側(cè)進(jìn)行ttT時(shí)間仿令tt同時(shí)交 時(shí)間t2-時(shí)間t1-tT時(shí)間仿真tT時(shí)間仿真是否到達(dá)仿結(jié)結(jié)輸出計(jì)算結(jié)總結(jié)此混合仿真分析平臺(tái)，具有以下特點(diǎn)CPU并行實(shí)時(shí)混合仿真打下良好的基礎(chǔ)。四、電網(wǎng)測試算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的簡單示意圖如圖2-4所示。其有發(fā)電機(jī)69臺(tái)，線路207條，7728臺(tái)，1562-5所示。0.5220小浪220小浪220牡丹新鄉(xiāng)牡丹新鄉(xiāng)倉頡倉頡嵩山鄭州鄭州南陽南陽祥符祥符S姚孟姚孟圖2- 住住店汝南信陽平橋機(jī)電部信陽潢川固始和孝220（沙港申城2-62202202-7110基于“節(jié)點(diǎn)法”的混合實(shí)時(shí)仿真（中國電科院A、B、C三相瞬時(shí)值表示，機(jī)電暫態(tài)仿真計(jì)算致A、B、C三相等值導(dǎo)納矩陣不對(duì)稱。為了解決上述問題，可利用節(jié)點(diǎn)法解決接口等值導(dǎo)納矩陣不對(duì)稱節(jié)點(diǎn)法描述：對(duì)于任何電網(wǎng)，假設(shè)可將網(wǎng)絡(luò)分為兩部分：子網(wǎng)A和子網(wǎng)B，他們之間通過邊界點(diǎn)節(jié)點(diǎn){a}相連（{a}表示邊界節(jié)點(diǎn)集合，為了方便用一網(wǎng)B在邊界點(diǎn){a}{a}的等值電2-9所示。ia表示流過子網(wǎng)A的等值阻抗ZA的電流向量。將變簡單{a}一分為二的到圖2-7ia即可進(jìn)一步理解為子網(wǎng)A貨物子網(wǎng)B的聯(lián)絡(luò)電流相量，網(wǎng)絡(luò)分割意義更加明確（2-10該試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)為東北-華北-華中-5000節(jié)點(diǎn)。4Park方程模型、11臺(tái)三相變壓器、142-12為達(dá)到實(shí)時(shí)仿真要求，電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)分兩個(gè)子網(wǎng)，如圖6-2所示；機(jī)電2-12所示。電磁暫態(tài)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的接口母線有三個(gè)，分別為：2H21、2H21、2H溫春21100102-122H21發(fā)生三2-142-132-1440秒的動(dòng)態(tài)過程，系統(tǒng)實(shí)際計(jì)算39.41秒，已經(jīng)達(dá)到了實(shí)時(shí)仿真的要求。交交分網(wǎng)混合仿真與ATP比電力系統(tǒng)混合仿真既可以對(duì)含有電力電子器件或是波形畸變比較嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行較為精確的分析，又可以保持比較高的算法效率。HVDCFACTSHVDC換流母線和FACTS裝置連接變壓器一次側(cè)母線作為接口點(diǎn)。其原因在于：·換流母線處的設(shè)備，如濾波器、同步調(diào)相機(jī)、SVC裝置等，仍可用電磁ward等值法，這里應(yīng)用已有文獻(xiàn)中頻率等值將外部系統(tǒng)進(jìn)行等值。ATP對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行電磁暫態(tài)的計(jì)1039節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)對(duì)混合仿真算法的有效性進(jìn)行了分16212223243536為電磁暫態(tài)23號(hào)母線分別發(fā)生單相接地和兩相接地短路，采用了兩組時(shí)間對(duì)這兩種故障情況進(jìn)行了分0.06s0.18秒發(fā)生，0.185秒清除故障。（1）2-16c2-1724a2-18b2-1924a基于RTDS混合仿真平臺(tái)的次同步諧振研究（華北電力大學(xué)次同步諧振(SS)和電磁_(tái)機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真技術(shù)均是當(dāng)前電力系統(tǒng)研究領(lǐng)于TS的電磁機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)在研究計(jì)算錦界電廠次同步諧振問題時(shí)一方面以基于TS從如下三點(diǎn)研究了次同步諧振的相關(guān)問題：l尼特性，并了存在振蕩發(fā)散的扭振模態(tài);2)通過理論計(jì)算和電氣試驗(yàn)，探討了次同步頻率范圍內(nèi)線路和變壓器的電阻電抗隨頻率的變化特性;3)闡述了SVCSVC的控制RTDS的電磁機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)及RTDS全電磁仿真平臺(tái)上分別建立了相應(yīng)的系統(tǒng)模型。在混合仿真中，對(duì)于電500kV2-21所示。其中電磁側(cè)網(wǎng)絡(luò)的仿真模型主要包括錦界電廠和電廠的發(fā)電機(jī)模型及相應(yīng)的勵(lì)磁和調(diào)速系統(tǒng)(其中錦界電廠的發(fā)電機(jī)采用多集中質(zhì)量塊模型)。忻州500kV母線石北500kV500kv2-22為機(jī)電側(cè)網(wǎng)絡(luò)的仿真界面，主要為錦界電廠受12500kv220kv77個(gè)節(jié)點(diǎn)：中間的方塊是PQ;最右邊的方塊為控制交10ms交換一0.15223所示。首先，從2-23實(shí)驗(yàn)結(jié)果中都得到了體現(xiàn)和印證。與此同時(shí)，通過2-23的對(duì)比，可以看到：l)混合仿真實(shí)驗(yàn)得出的各振蕩曲線的初始幅值與全電磁仿真的結(jié)果基本一TS問題的仿真和分析基本；2-240.15的情況下錦界電廠發(fā)電機(jī)組軸SVCSVCSOOkV系統(tǒng)母線上，其中每臺(tái)降壓變壓器各帶兩臺(tái)SVC。在圖2-25中可以看到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)A輸入到SVC控制器作為其aSVC產(chǎn)生系統(tǒng)SVC濾波電容的合SVC選擇了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差做SVC基頻電納進(jìn)SVC控制2-26。首先將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，作為反饋信號(hào)，反相后經(jīng)低通濾波器濾除SVC基頻電錦界電廠軸系固有扭振頻率(l3.02Hz，22.77Hz28.16Hz)的濾波器，其頻域特2-27所示，濾波器設(shè)計(jì)中的截止頻率可結(jié)合錦界電廠送出系統(tǒng)的電(a)13.OZHz帶通濾波(b)22.77Hz(e)28.16Hz2-27sa （= sa0

式中，a0為相移環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，n為串聯(lián)的全通濾波器個(gè)數(shù)32-281.33Degree，0.99Degree由非線性函數(shù)計(jì)算得出SVC的基頻電納值，最后利用其電納與晶閘管觸發(fā)角的SVC基頻電納SVC針對(duì)上述分模態(tài)策略的SVC搭建了SVC2-29所示。運(yùn)SVC裝置后的混合仿真結(jié)果及現(xiàn)場實(shí)際錄波如下圖所示。2-302-24可以明顯地看到，在SVC投運(yùn)的情況下，擾動(dòng)后錦了所設(shè)計(jì)的SVC2-30中混合仿真實(shí)2-1，如下所示：2-12-1SVC究其原主要有以下幾個(gè)方面1)由于無法準(zhǔn)確給出實(shí)際運(yùn)行數(shù)均設(shè)置為零，從而在軸系受擾后相比現(xiàn)場實(shí)際情況，其收斂速度變慢;)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電氣阻尼特性也有較大影響的恒勵(lì)磁系統(tǒng)與快速響應(yīng)三機(jī)系統(tǒng)之間的電氣阻尼相差十幾p.u.3)PSS亦會(huì)改變系統(tǒng)次PSS;4)上文所設(shè)計(jì)計(jì)算的vc及修正相位的大小都接會(huì)影響SCSVC的抑制效果以及將混合仿2-32電力系統(tǒng)機(jī)電電磁暫態(tài)混合仿真接術(shù)（華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)屬大型非線性系統(tǒng)，且系統(tǒng)中各元件響應(yīng)特性和響應(yīng)時(shí)間存在差稱之為電磁暫態(tài)而由于發(fā)電機(jī)和電電磁轉(zhuǎn)矩的變化所引起的電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)上述時(shí)域范圍相差較大的兩種暫態(tài)過程進(jìn)行仿真時(shí)若選用的計(jì)算步因此如果能在一次仿真過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電網(wǎng)的機(jī)電暫態(tài)仿真與部分電網(wǎng)的詳細(xì)電磁暫態(tài)仿真，那么對(duì)詳細(xì)分析系統(tǒng)特性具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。若接口選取在HVDC換流站出流側(cè)母線或者FACTS等電力電子裝置部，220kV的線路末端。電磁暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)在其中等值為恒功率模型，如圖2-33所示?；旌戏抡娼踊r(shí)2-34所示。圖2-34接互時(shí)序示意四、在RTDS235明顯，接口處的電壓、電流吻合較好，基本趨勢和變化規(guī)律均相同?；陬l率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的電磁、機(jī)電暫統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)穩(wěn)定分析程序不能精確仿真高壓直流輸電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)特性和此處采用矢量擬合法(vectorfitting)求取FDNE(frequencydependentequivalent，F(xiàn)DNE)FDNE表示機(jī)電暫態(tài)側(cè)諧波對(duì)電磁暫態(tài)側(cè)的影響，F(xiàn)DNE在電磁暫態(tài)程序中的時(shí)域應(yīng)42-36所示。采用PSCAD/EMTDC作為電磁暫態(tài)側(cè)網(wǎng)絡(luò)的仿真工具。PSCAD/EMTDC不采用暫態(tài)穩(wěn)定與預(yù)防控制(earlywarningandsecuritycountermeasure，2-37所示?？?applicationprogramminginterface，API)21可以在管三、特性和相頻特性)是連續(xù)的。但是，圖2-38中有限的、離散的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣不能納矩陣擬一個(gè)與頻率相關(guān)的、連續(xù)的有理函數(shù)矩陣，稱之FDNE矩陣。而FDNE矩陣能夠表示這些不同頻率下的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，即不同頻率下的頻

為了測試電磁–機(jī)電暫態(tài)混合仿真的精確性，這里采用2個(gè)算例系個(gè)為純交流系統(tǒng)；另一個(gè)為交直流系統(tǒng)。交直流系統(tǒng)的簡圖如2-39所示。純交流系統(tǒng)則是基于上述交直流系統(tǒng)修改而來。將圖2-39所示的2條直流線路HVDC1HVDC2分別替換為2條交流線路1006-1007250-1029，即可接口位置選在母線1007和母線1029處。方框部分(機(jī)電暫態(tài)側(cè)網(wǎng)絡(luò))在機(jī)電PSS/E2-2所示。而電磁暫態(tài)仿真中的直流模型采用IE標(biāo)準(zhǔn)測試模型。2-2在母線1007處發(fā)生三相金屬短路故障，持續(xù)時(shí)間為100ms。電磁暫態(tài)側(cè)發(fā)電機(jī)100的轉(zhuǎn)速100和機(jī)電暫態(tài)側(cè)發(fā)電機(jī)109的轉(zhuǎn)速 對(duì)比如圖2-40所示

在母線1007處發(fā)生三相金屬短路故障，持續(xù)時(shí)間為100ms。電磁暫態(tài)側(cè)HVDC1U109轉(zhuǎn)速的109對(duì)比如2-41

此文獻(xiàn)開發(fā)了一套基于FDNE的電磁–機(jī)電暫態(tài)混合仿真系統(tǒng)。對(duì)機(jī)電側(cè)網(wǎng)FDNEFDNE能夠精確表示機(jī)電側(cè)但是，F(xiàn)DNE在實(shí)際應(yīng)用中復(fù)雜度過高，準(zhǔn)確合理的參數(shù)難以獲得。此外，需進(jìn)一步深入研究。最后，由于該研究采用的是固定的FDNE，還不能模擬機(jī)電暫態(tài)側(cè)的故障，因此研究變化的FDNE以適應(yīng)機(jī)電暫態(tài)側(cè)的故障是未來的一個(gè)交流-交流分網(wǎng)方式的混合實(shí)時(shí)仿真的問題可以歸納為如下兩個(gè)層面?？圃涸贐PA混合仿真模塊和SS其它研究中在電磁側(cè)交流網(wǎng)中未放入發(fā)電設(shè)備，這種情況本質(zhì)上是交流-直流分。應(yīng)盡可能以其為準(zhǔn)，對(duì)全網(wǎng)的混合仿真結(jié)果進(jìn)行修正和科研SMRT課題組在交流/直流分網(wǎng)方式混合實(shí)時(shí)仿真研究開發(fā)過程中對(duì)上述誤差。這一層面的研究難點(diǎn)在于電磁側(cè)子網(wǎng)等值模型。首先，混合仿真對(duì)不對(duì)稱故障、工況的模擬，目前的技術(shù)無法在機(jī)電暫態(tài)計(jì)算中準(zhǔn)確描述電磁暫態(tài)側(cè)的正、負(fù)、零序網(wǎng)值該子系統(tǒng)，難以準(zhǔn)確詳盡表征該多端口、多過程耦合、復(fù)雜、強(qiáng)非線性子系統(tǒng)隨時(shí)更新等值模型參數(shù)甚至結(jié)構(gòu)，顯著增加建模復(fù)雜度和運(yùn)算量。者基于PSCAD和自主開發(fā)的機(jī)電暫態(tài)仿真(STBLT)開發(fā)了混合仿真平臺(tái)，采用傳統(tǒng)接口方案，以IEEE14節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為例的試驗(yàn)表明，當(dāng)電磁側(cè)子系統(tǒng)yy圖2-42混合仿真閉環(huán)示yy這一層面的研究難點(diǎn)在于、面的問題，提高混合實(shí)時(shí)仿真的準(zhǔn)確性性，增強(qiáng)其面向?qū)嶋H電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)仿真技術(shù)水平，多模式接互計(jì)算的方法也可用于諸多其它領(lǐng)域。第三部分傳統(tǒng)交交分網(wǎng)接口方案的數(shù)值問題提的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行造成，因此務(wù)必考慮擾動(dòng)下混合仿真交互計(jì)算系統(tǒng)自身的穩(wěn)定系統(tǒng)數(shù)值方法的ISEulerMaruyama數(shù)值方法的T在SMRT交流/直流分網(wǎng)方式混合實(shí)時(shí)仿真開發(fā)、平臺(tái)建設(shè)及后續(xù)調(diào)研分2012ShrirangAbhyankar通過試驗(yàn)表明了交流/交流分網(wǎng)方式電磁、機(jī)電暫態(tài)混合仿真的數(shù)值穩(wěn)定性。他們的文獻(xiàn)“AnImplicitly-CoupledSolutionApproachforCombinedElectromechanicalandElectromagneticTransients接互方案，采用基本的串行交互時(shí)序；試驗(yàn)案例為標(biāo)準(zhǔn)的WECC9節(jié)點(diǎn)交流系統(tǒng)，其中3個(gè)交流節(jié)點(diǎn)放入電磁暫態(tài)側(cè)；故障擾動(dòng)發(fā)生后，被仿真系統(tǒng)短時(shí)RONALDAROHRER等人在“PassivityConsiderationsinStabilityStudiesriclIntegrtionithms”一文中定義了算法的性，且通過對(duì)已是否具有穩(wěn)定的算法的性進(jìn)行了檢驗(yàn)，從而表明凡具有數(shù)值穩(wěn)定的仿真算法一定具有性該文雖然沒有進(jìn)一步定量的對(duì)其原理進(jìn)行解析分析但通過定性分析其基本依據(jù)是經(jīng)典電路理論穩(wěn)定的子電路連接在一起可/直流分網(wǎng)方式，混合仿真若電磁、機(jī)電兩側(cè)，由于電磁暫態(tài)側(cè)為無源系統(tǒng)接互計(jì)算的數(shù)值穩(wěn)定性問題容易通過仿真的接口問題作了綜述，并將成果匯總為“InterfacingIssuesinMulti-SimulationTools—IEEEPowerandEnergySocietyTaskForceonInterfacingTechniquesforSimulationTools在了國際期刊“IEEETransactionsonPowerDelivery”上。該總比較了Dymola,,VTB,ANSYS,SIMPLORER,MagNet,VisSIm等具有多域/多模中的混合仿真模塊進(jìn)行評(píng)估和比較。在該文中著重了多域/多模式混合仿真、交互過程中存在交互延遲附加延遲或接口量轉(zhuǎn)化附加延遲。換一個(gè)角，、實(shí)驗(yàn)方案與案例系統(tǒng)介采用傳統(tǒng)的并行混合仿真接互方，取當(dāng)前計(jì)算步長的接口等值參數(shù)后瞬時(shí)量形式的交流電壓源。此處不考慮，3-1，t時(shí)刻PC與RTDStT時(shí)刻的模型解（t、T分別為電磁、機(jī)電側(cè)計(jì)算步長，邊界條件有 的模型解，邊界條件有nt的延時(shí)。由于故障過后暫態(tài)過程中接口量波形光3-1t~tT①：起始時(shí)刻，RTDSGTAOGTDO發(fā)同步脈沖，計(jì)算機(jī)獲取該信據(jù)（發(fā)送本側(cè)等值參數(shù)，對(duì)側(cè)等值參數(shù)，RTDS與接口卡通過GTAI/AO交②：數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行一個(gè)機(jī)電步長的計(jì)算，在tT時(shí)刻計(jì)算完畢，準(zhǔn)備③：機(jī)電側(cè)接口等值參數(shù)外推 nt時(shí)刻，由接口卡通過D/A送④：電磁側(cè)RTDS計(jì)算第n個(gè)步長，即求 nt時(shí)刻模型解⑤：RTDS通過GTAI機(jī)電側(cè)等值參數(shù)，準(zhǔn)備好電磁側(cè)等值參數(shù)，通重復(fù)③~⑥：最后一個(gè)電磁暫態(tài)步長內(nèi)，接口卡將電磁側(cè)接口等值參數(shù)外推至t2Tttttt2②③⑥⑤④①①電磁 互時(shí)實(shí)驗(yàn)案例基于IEEE14IEEE14GG3-2IEEE14實(shí)驗(yàn)案例系統(tǒng)如上圖，混合仿真分網(wǎng)接口在母線50位置，節(jié)點(diǎn)1~14（含5臺(tái)同步發(fā)電機(jī)）放入機(jī)電暫態(tài)側(cè)，節(jié)點(diǎn)50~51（含2臺(tái)同步發(fā)電機(jī)）放入電磁暫10ms、50us。機(jī)電側(cè)計(jì)算中電磁以電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)為案例，已校核PSCAD、BPA和STBLT，STBLT收斂判據(jù)減小后，STBLT與PSCAD仿真結(jié)果基本一致。（q軸與機(jī)端電壓相位50Hz的理想交流電源提供。（q軸與機(jī)端電壓相位差】+【機(jī)端電壓相位-接口母線相位】-【機(jī)電側(cè)參考機(jī)轉(zhuǎn)角+（相位與機(jī)電側(cè)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)d軸夾角實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建本章的研究和試驗(yàn)平臺(tái)，基于PSCAD和自主開發(fā)的機(jī)電暫態(tài)仿真程序。首先對(duì)PSCAD環(huán)境做一個(gè)簡單的介紹，該環(huán)境如下圖3-3所示。3-3PSCAD①工作區(qū)窗口顯示工程中包含模塊的定義；記錄分支主要顯示工程中包含的輸出或控制②輸出窗口界面左下方的小窗口為輸出窗口，PSCAD/EMTDC在編譯、運(yùn)行中產(chǎn)生的③編輯器窗口編輯器窗口分為8個(gè)子窗口，分別為：電路(Circuit)、圖形(Graph)、參數(shù)可通過點(diǎn)擊窗口底部的條進(jìn)入各子窗口。其中圖形、參數(shù)、script子窗口只Fortran子窗口：Fortran窗口是一個(gè)文本瀏覽器，允許用戶瀏覽電路窗口中顯示的工程的Fortran代碼，并且這些代碼為只讀數(shù)據(jù)，不可修改；④PSCADPSCAD提供大量經(jīng)過嚴(yán)格測試的電力系統(tǒng)元件模型，從簡單的無源元件和控制元件到發(fā)電機(jī)、FACTS器件、傳輸線等復(fù)雜的元件模型，都包含在PSCADPSCAD元件庫提供的電力系統(tǒng)·集中參數(shù)電阻RL、電容·時(shí)變電阻RL··單相合三相變壓器(包括雙繞組和三繞組·······高壓直流輸電(HVDC)無功補(bǔ)償器(SVC)和其它柔流輸電··⑤PSCADPSDPSD的元件模型庫不能完全滿足用戶的需要。為彌補(bǔ)自帶元件庫的不足，PSDPSD的元件模型庫中的元件一樣使用。Script定義：Script定義是模塊定義的部分，決定用戶定義模塊的Script定義不會(huì)用到所有類型的段，只會(huì)用到相關(guān)類型列。經(jīng)常使用的段主要有：Fortran段、計(jì)算段和支路段。其中：計(jì)算段主要定電容、電感或開關(guān)，從而形成復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)；Fortran段主要放置定義元件屬性FortranFortranPscadScript格式的本研究通過PSCAD用戶自定義模塊將自主開發(fā)的機(jī)電暫態(tài)仿真程序接口，自定義接口模塊如下3-4頂部管腳為混合仿真基本參數(shù)與功能控制。i1t數(shù)組分別為同步時(shí)標(biāo)、交互步長、閉環(huán)時(shí)間和總的仿真時(shí)間。i2t為混合仿真模式控制：1—正?；旌戏抡?，2—機(jī)電向電磁暫態(tài)側(cè)回放，3—含的混合，4—含的機(jī)電側(cè)向電磁暫態(tài)該模塊在每個(gè)電磁暫態(tài)仿真步長會(huì)調(diào)用如下語句CALLAUX_CALL_TSP($I1T,$I2T,$I1L,$I2L,$I3L,$I4L,$I5L,$I6L,$O1R,$O2R,$O4R,$O5R,$O6R,$O1B,$O2B,$O3B,$O4B,$O5B,$O6B,而該語句中調(diào)用的函數(shù)AUX_CALL_TSP()其形式! Subroutineforthe!!Fortran90interfacetoCprocedure C::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::REFERENCE::!allvariablesarepassedbyREFERENCE(12),O5R(12),O6R(12),O1B(12),O2B(12),O3B(12),O4B(12),O5B(12),O6B(12),OANGREFENDSUBROUTINEEND!calloftheCfunction上述包括接口變量數(shù)據(jù)和接口函數(shù)，接口函數(shù)CALL_TSP()在機(jī)集成在該接口函數(shù)中，編譯生成動(dòng)態(tài)庫，在PSCAD仿真前編譯進(jìn)入仿實(shí)驗(yàn)結(jié)果列Ang1-30303030303030303 3 yAng2-1010101010101010103 3 y3 3 y000-0-0-0-0---33-------yy0--3 3 yAng2-3 y33 Ang1-0y3y----3-3yyyy-3 結(jié)果定性分混合仿真流/交流分網(wǎng)方式與交流/直流分網(wǎng)方式的本質(zhì)區(qū)別，不在于分也有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混合仿真接互數(shù)值不穩(wěn)并非總存在，不僅與兩側(cè)發(fā)借鑒SMRT混合實(shí)時(shí)仿真項(xiàng)目組在交流/直流分網(wǎng)方式混合實(shí)時(shí)仿真開發(fā)和實(shí)阻尼環(huán)節(jié)需要較大的時(shí)間常數(shù)才能夠保證接互計(jì)算的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響對(duì)象因而基于接互不穩(wěn)定的正反“放大過程也可在接口閉環(huán)交互中加“相”環(huán)節(jié)，如下圖3-5所示，作為第二種接互穩(wěn)定措施。兩種穩(wěn)定性措施測發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)2~4#三個(gè)母線上，擾動(dòng)實(shí)施通過母線負(fù)荷調(diào)制實(shí)現(xiàn)。22~49.9/2MW29.0/2MW的隨機(jī)序列有功擾2結(jié)果。51發(fā)電機(jī)有51發(fā)電機(jī)功接口電壓IFUPH/pu,2~4最大幅值頻率

3

2.9MW；故障跌落、300ms后恢復(fù)。1：結(jié)果分析與總案例研究表明，交流交流分網(wǎng)方式下，通常的接互方法容易發(fā)生數(shù)值穩(wěn)定問題。針對(duì)上述問題，研究提出了兩種數(shù)值不穩(wěn)的解決方法：接互過程加入阻尼環(huán)節(jié)，或接互過程加入移相環(huán)節(jié)。移相環(huán)節(jié)為交互計(jì)算系統(tǒng)增加阻尼的效+后短時(shí)間內(nèi)，接口功率處理采用一階慣性環(huán)節(jié)使得功率出現(xiàn)大幅高頻振采用上述兩種接互穩(wěn)定性措施，雖然混合仿真交互計(jì)算算法穩(wěn)定，但對(duì)第四部分式交交分網(wǎng)技術(shù)原理分析及方案提出、基本原理及分。分接A分接B交流發(fā)電輸電配電系交流電系。分接A分接B交流發(fā)電輸電配電系交流電系高壓直流輸系側(cè)子側(cè)子系機(jī)電暫側(cè)子系電磁暫電網(wǎng)（含輕型直流、大容量電力電子設(shè)備）對(duì)仿真的需求以及交流-交流分網(wǎng)方維持子網(wǎng)絡(luò)完整性的前提下，以優(yōu)化分網(wǎng)接口母線數(shù)目、弱化電磁機(jī)耦合為目標(biāo)，制定機(jī)電暫態(tài)并行仿真子網(wǎng)劃分策略；二、式交流-交流分網(wǎng)混合實(shí)時(shí)仿真交互計(jì)算原理。混合實(shí)時(shí)仿真采用接口誤差，需重點(diǎn)研究基于子網(wǎng)絡(luò)的接口等值模型和預(yù)估-校正誤差治理方法，進(jìn)而提升凝煉形成基于分網(wǎng)的混合實(shí)時(shí)仿真交互計(jì)算理論?；谧泳W(wǎng)絡(luò)的多端口強(qiáng)非線性復(fù)雜系統(tǒng)等值方法及混合實(shí)時(shí)仿真A特性，本項(xiàng)目仍采用這種等值方式。子

接口

接口

接口

4-2括大容量電力電子設(shè)備A處通過一個(gè)多端口模型對(duì)其進(jìn)行等值和準(zhǔn)確描述。如圖4-2，利用機(jī)電側(cè)子網(wǎng)絡(luò)的模型，可將分網(wǎng)接口A位置B位置的分離元件的等值，容易建立準(zhǔn)確的等值模型、求取準(zhǔn)確的等值參數(shù)。此外，該方法將分網(wǎng)接口A處的兩個(gè)交流子網(wǎng)的交互誤差轉(zhuǎn)化為分網(wǎng)接口B①基于子網(wǎng)絡(luò)將多端口高維復(fù)雜大塊電網(wǎng)等值轉(zhuǎn)化為分立元件等值的混合實(shí)時(shí)仿真接互異步子系統(tǒng)相位弱關(guān)聯(lián)理論，定性分析式交流-交流分網(wǎng)交互計(jì)算的穩(wěn)定性本項(xiàng)目分網(wǎng)交互計(jì)算方案將傳統(tǒng)方案中電誤差給仿真造成的影響，應(yīng)定性闡明其原理。B處的端口外特性模型。針對(duì)典型系統(tǒng)，分基于關(guān)系的預(yù)估-校正接口誤差治理機(jī)制ΔIE-T，則可在機(jī)IΔIE-TYV，其中I、V、Y BB的B位置的快響應(yīng)、非線性動(dòng)態(tài)元件在混合實(shí)時(shí)仿真③基于故障綜合導(dǎo)納的故障端口等效法進(jìn)行交流分網(wǎng)接口0+狀/r