电力系统机电-电磁暂态混合仿真接口技术

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1、第25卷第4期电力科学与工程VO1．25．No．42009年4月ElectricPowerScienceandEnneeringApr．，2009电力系统机电一电磁暂态混合仿真接口技术王哲，张豪(华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：在电力系统仿真中，相互独立的机电暂态程序与电磁暂态程序由于各自的不足和局限，已经难以适应快速发展的现代电力系统对仿真技术的要求；如果能在一次仿真过程中同时实现大规模电网的机电暂态仿真与部分电网的详细电磁暂态仿真，那么对详细分析系统特性具有重要的理论价值和现实意义。文章对该技术进行了研究，认为接口的处理是其中

2、的关键，在此基础上重点阐述了接口位置选择、等值电路形式、数据交互方式以及数据转换等核心问题，并在实时数字仿真系统一R1s平台下初步实现该技术。关键词：电磁暂态仿真；机电暂态仿真；混合仿真；接口；实时仿真中图分类号：TM743文献标识码：A快速暂态特性、非线性元件引起的波形畸变特性、0引言直流阀控系统、控制保护策略以及次同步谐振(SSR)等。这种方法对于研究器件内部故障过程、电力系统属大型非线性系统，且系统中各元件控制方法及其对整个系统的影响也具有很大的局限响应特性和响应时间存在差异。因此，当电力系统性，这使得制定电网的安全稳定运行的控制策略变受到扰动后，

3、在故障后瞬间，由于各元件中电场和得十分困难。而由于瞬时值模式的电磁暂态程序受磁场以及相应的电压和电流的变化，会产生持续时模型和算法的限制，仿真规模有限，而且还要对系间为纳秒、微秒、毫秒的快速暂态过程，称之为电统进行一定的简化和等值；这样可能会丧失部磁暂态；而由于发电机和电动机电磁转矩的变化所分原始信息，降低了计算分析的准确性，影响仿真引起的电机转予机械运动的变化以及机组励磁、调效果；即使采用并行算法求解，也难以对大规模电速系统的响应，从而产生持续时间为几秒钟、几分力系统进行电磁暂态仿真，因此在有些情况下不能钟的暂态过程，称之为机电暂态。对上述时域范围满足

4、工程应用的需求。相差较大的两种暂态过程进行仿真时，若选用统一实际上，系统中电磁暂态过程和机电暂态过程的计算步长，则为了使计算稳定，必须适应最短步是同时发生并相互影响的，如果能将二者结合起来长，此时计算效率极低，占用资源大。因此，目前统一考虑，则不但有助于了解大系统暂态稳定过程研究电力系统稳定性或以网络规划设计为研究重点的动态特性，而且有助于了解大系统中某一特定电时，系统模型常采用稳态或准稳态模型，系统元件网的详细暂态变化过程。特别是当系统中存在电力的暂态过程通常被忽略。电子设备或直流系统时，传统的机电暂态模型和直随着的电力系统发展，规模不断增大，电力系流

5、准稳态模型已经不能满足精确分析交直流复杂系统的运行也随之越来越复杂，发生的事故越来越难统的需要，更应建立准确的机电暂态和电磁暂态混以用传统的分析方法预测。而随着电力电子技术的合模型；兼顾机电暂态便于进行大系统分析优点的发展，系统中又增加了高压直流输电(HVDC)线同时，电磁暂态程序可对直流非线性元件精确描路和柔性交流输电(FACTS)装置，其变量的物述，揭示直流非线性元件在大系统中的影响作用，理意义相差很大。基于基波相量模式的机电暂态程如换相失败、自激振荡、谐波不稳定等现象。机电序难以模拟HVDC和FACTS等电力电子装置的暂态和电磁暂态混合仿真为大型系

6、统的精确分析和收稿日期：2009-02—01．基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAA02A17)．作者简介：王哲(1983一)，男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生．6电力科学与工程2009芷采取相关的措施提供有力的手段和工具】。另一但在一个软件包中开发出具有混合仿真功能的集成方面，建立混合模型也推动了电力电子设备对系统模块，机电和电磁暂态仿真都在同一个程序中实的影响和作用及其控制策略研究的发展。因此，将现，由于方法上差异很大，所以无法保证时间的同电磁暂态计算与机电暂态计算进行实时接口，在一步和实时性。次仿真过程中同时实现对大规

7、模电力系统的机电暂1．3混合仿真接口问题取得的成果和进展态仿真和局部网络的电磁暂态仿真具有重要的现实(1)1981年Heffernan首先建立了含有HVDC意义和理论价值。进行实时混合仿真需要两类仿真系统的混合仿真系统n¨q。HVDC系统采用状态过程平滑连接，同时又必须充分体现两类仿真网络变量方法建模，而系统的其它部分采用常规的暂态的动态特性，但这一问题是国际上一直没有很好解稳定程序来模拟，接口位置设定在换流器母线处，决的难点。本文主要阐述了在实时数字仿真系统完成了非实时混合仿真实验。——RTDS平台上实现混合仿真的接口技术的方(2)1988年Reeve

8、和Adapa把接口位置延伸法，并给出初步的实验结果。到交流系统内部[15~16]