配电网数字物理混合仿真接口算法及测试方法研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:tplian123
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风电,光伏等多种分布式电源的接入使得配电网各部分特性及交互机理都产生了显著的改变,因此有必要对新能源设备运行特性及其对于电网的影响进行研究。数字物理混合仿真将数字和物理仿真的优势相结合,将大规模的电力网络运行于实时仿真器中,而需要准确模拟的分布式电源物理设备则通过功率接口接入,这种仿真方式又称为功率硬件在环仿真,是未来配电网仿真分析的重要手段。混合仿真中,功率接口承担着信号以及能量交互的功能。在交互过程中会不可避免地将延时、噪声等非理想因素引入系统,影响系统精确性与稳定性,因此功率接口算法是决定混合仿真系统性能的关键。为提升配电网混合仿真的精度与稳定性,应选用合适的接口算法。为此本文首先分析了配电网混合仿真系统的基本结构,研究了系统误差的产生机理。随后对五种常用的功率接口算法的结构、性能及适用性进行分析研究。通过仿真对各算法特性进行验证,讨论了各算法应用于配电网混合仿真的可行性。最终选择在理想变压器法的基础上进行改进,提出一种基于虚拟线路补偿的改进功率接口算法。方法在理想变压器法的数字侧与物理侧间增设了一条虚拟线路。然后,基于线路上虚拟电流对系统进行稳定性补偿,并给出了线路阻抗的取值范围。同时,针对接口固有延迟及稳定性补偿引入的误差,提出根据虚拟线路上流过的虚拟功率对接口两侧的相位差进行补偿,以保证精确性。最后,在物理馈线故障及分布式电源并、离网两种场景下,通过仿真和搭建实验平台将所提方法与现有算法相比较,验证了所提方法在提升配电网混合仿真系统稳定性及精度上的有效性。为提升功率接口测试的效率、灵活性与可信度,本文又提出了一种基于双实时仿真器的混合仿真接口测试方法。方法将提出的接口算法置于双实时仿真系统接口测试平台上进行测试,同时依据整定策略对接口参数进行在线整定。这种测试方法可以等效替代离线仿真和实际功率硬件在环测试过程,解决了接口算法研究中测试平台搭建复杂及参数整定困难的问题。在风电并网混合仿真场景下,用所提方法对前文的改进算法进行测试,搭建实际功率硬件在环实验平台对测试结果进行检验,并通过与传统测试方法的对比分析,证明了方法的实际效果与优势。
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