【摘要】：隨著新能源在電力系統(tǒng)中的廣泛接入和大規(guī)模交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的日益形成,傳統(tǒng)的基于單相正弦假設(shè)條件的機(jī)電暫態(tài)仿真已經(jīng)無(wú)滿足電力系統(tǒng)精細(xì)仿真的需求;另一方面,基于ABC三相建模的電磁暫態(tài)仿真由于步長(zhǎng)過(guò)小,所需的仿真資源過(guò)大,難以滿足電力系統(tǒng)規(guī)模化的仿真需求。電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真技術(shù)綜合了傳統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真和電磁暫態(tài)仿真的技術(shù)優(yōu)勢(shì),較好地協(xié)調(diào)了仿真的規(guī)模、精度和速度等問(wèn)題,成為研究現(xiàn)代電力系統(tǒng)的有效的手段之一。本文的重點(diǎn)是研究電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真的誤差產(chǎn)生機(jī)理、精度提升技術(shù)、多端口建模以及混合仿真在實(shí)際大規(guī)模交直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用,圍繞混合仿真等值模型誤差機(jī)理,交互過(guò)程誤差機(jī)理,多端口解耦與建模以及仿真精度評(píng)估和驗(yàn)證等關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,并得到一系列具有工程實(shí)用價(jià)值的結(jié)論。首先,進(jìn)行了電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真接口信息限制性分析和等值模型誤差機(jī)理分析并研究了等值模型改進(jìn)技術(shù)。分析了電磁側(cè)的功率源等值在電磁側(cè)發(fā)生故障后進(jìn)行功率-電壓迭代引起的非唯一解問(wèn)題,將電磁側(cè)接口處的電壓幅值和相位引入機(jī)電側(cè)計(jì)算,提出了一種改進(jìn)的功率源等值方式,該方式充分利用了接口信息,并保留了功率源等值對(duì)接口電氣信息相位不敏感的特性;對(duì)比了電力系統(tǒng)典型元件在電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)仿真建模的差異,指出機(jī)電暫態(tài)建模對(duì)電網(wǎng)中大量存在的線路、變壓器等元件采用的代數(shù)方程處理方法使得由機(jī)電暫態(tài)數(shù)據(jù)獲得的外部系統(tǒng)等值參數(shù)不能體現(xiàn)外部系統(tǒng)的非線性特性,是影響混合仿真精度的原因之一。提出了基于時(shí)間常數(shù)的外部系統(tǒng)等值阻抗參數(shù)求取方法,并采用含有一回直流的IEEE39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。提出了適用于混合仿真的機(jī)電和電磁側(cè)非對(duì)稱故障的處理方法,擴(kuò)大了混合仿真的可處理范圍。其次,研究了電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真接口交互誤差機(jī)理,分析了相量提取算法、交互步長(zhǎng)、信息交互延遲、機(jī)電側(cè)迭代過(guò)程對(duì)仿真精度的影響。分析了電氣量含有衰減直流分量時(shí)造成dq-120算法提取誤差的機(jī)理,提出了結(jié)合Prony算法的改進(jìn)dq-120算法,該算法利用對(duì)故障后的波形的5個(gè)采樣點(diǎn)信息即可有效濾除直流分量;針對(duì)交互誤差隨信息滯后時(shí)間增加而增大的特性,提出了包括變交互步長(zhǎng),戴維南電動(dòng)勢(shì)預(yù)估,戴維南電動(dòng)勢(shì)一階保持在內(nèi)精度改進(jìn)集成方案。然后,針對(duì)我國(guó)電網(wǎng)多直流饋入交直流混雜系統(tǒng)的現(xiàn)狀,分析了多端口電路誤差產(chǎn)生機(jī)理以及直流電流引入前后端口耦合關(guān)系。為了減小多端口引入的誤差,并在滿足RTDS(Real Time Digital Simulator)建模約束的前提下盡可能保證電磁側(cè)的仿真精度,采用FSV(Feature Selected Validation)方法中的GDM(GlobalDifferenceMeasure)指標(biāo)表征端口解耦之后的仿真結(jié)果與端口解耦之前仿真結(jié)果的差異量,分別對(duì)不同耦合強(qiáng)度的端口解耦,進(jìn)行端口耦合強(qiáng)度和仿真精度之間的定量分析,得到了滿足FSV定性評(píng)估為“好”及以上的端口工程化的解耦指標(biāo)。提出了采用端口聚類(lèi)的方法建立端口建模方案的流程和方法。本文建立了可用于電磁側(cè)仿真的多端口接口數(shù)學(xué)模型。針對(duì)機(jī)電側(cè)含有旋轉(zhuǎn)設(shè)備導(dǎo)致的正序和負(fù)序等值阻抗不等的問(wèn)題,提出了一種通過(guò)補(bǔ)償負(fù)序戴維南等值電動(dòng)勢(shì)來(lái)修正負(fù)序電路等值參數(shù)的方法。分析了等值電路時(shí)域離散數(shù)學(xué)模型,采用RTDS/CBuilder自定義建模的方法,在RTDS上建立了考慮相與相之間耦合的接口電路。最后,進(jìn)行了南方電網(wǎng)2014運(yùn)行方式工程化集成應(yīng)用的研究,結(jié)合南方電網(wǎng)“八交八直”的仿真需求,在基于RTDS實(shí)時(shí)仿真器的仿真平臺(tái)上設(shè)計(jì)了適用于南方電網(wǎng)“八交八直”的接口方案。方案集成了精度改進(jìn)集成技術(shù)和多端口建模技術(shù),通過(guò)對(duì)整流側(cè)和逆變側(cè)換流母線在電磁側(cè)的合理解耦,在RTDS接口端口數(shù)目的限定條件下滿足了南方電網(wǎng)8回直流、13個(gè)端口的端口建模仿真需要。應(yīng)用FSV方法,結(jié)合仿真結(jié)果開(kāi)展了電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真精度評(píng)估。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM743

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2272665