基于FASTEST和EMTDC的电力系统机电暂态与电磁暂态混合仿真

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随着电力系统的发展,HVDC、FACTS等先进技术被大量引入电力系统,互联电网的规模不断扩大,其元件构成也日趋复杂,这对电力系统分析和仿真技术提出更高的要求。基于基波和相量模拟技术的机电暂态仿真对HVDC和FACTS采用准稳态模型,难以详细模拟其动态特性;基于三相瞬时值的电磁暂态仿真能真实地反映HVDC和FACTS的动态特性,但受模型与算法的限制,其仿真规模有限,需对电力系统进行等值简化,降低了计算分析的准确性。   相互独立的机电暂态仿真与电磁暂态仿真已经难以满足现代电力系统对仿真技术的要求,混合仿真结合了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点,将系统划分为两个子系统,需要详细模拟的电力电子元件及与其连接紧密的网络部分采用电磁暂态程序进行仿真,而其余大部分的交流网络采用机电暂态程序进行仿真。混合仿真可以有效地协调仿真的规模、效率和精度,对分析大规模交直流电力系统的动态特性具有重要的理论价值和现实意义。   本文设计了基于成熟的机电暂态软件和电磁暂态软件进行混合仿真的框架和流程,通过开发接口程序实现了混合仿真功能,初步具备实际工程应用的可行性。介绍了混合仿真的基本原理,对国内外研究状况进行综述,并分别介绍了机电暂态仿真和电磁暂态仿真的基本理论和所选用软件的特点。从工程应用角度对混合仿真涉及的关键接口技术进行分析和评价,选择符合本文特点的接口方法并提出两点改进措施。基于电力系统安全稳定量化分析与优化决策软件FASTEST和电磁暂态软件PSCAD/EMTDC开发了可用于交直流系统混合仿真的接口程序,对简单算例进行混合仿真测试,与全网电磁暂态仿真的结果对比表明所开发混合仿真的正确性和合理性。最后对南方交直流互联电网2008丰大运行方式进行了混合仿真分析,仿真结果与理论分析的结果趋于一致,全网机电暂态仿真也得出相近的结论,但混合仿真对直流换相失败和故障后恢复过程的模拟更加详细,证明了本文所开发的混合仿真在实际工程应用中的可行性和正确性。
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