基于PSCAD的电力系统电磁暂态和机电暂态混合仿真研究

发布时间：2017-09-06 13:38

  本文关键词：基于PSCAD的电力系统电磁暂态和机电暂态混合仿真研究

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【摘要】：随着电力工业的迅速发展,电网规模越来越大,同时,高压直流输电HVDC和柔性交流输电FACTs等电力电子装置的大量接入,使得电网的运行和维护变得日趋复杂。面对日益复杂的电力系统,传统仿真方式的不足日渐显现,因此,有必要对更能适应现代电网的仿真方式进行研究。高压直流输电和柔性交流输电等电力电子装置以及局部交流系统的故障过程变化非常迅速,需要用电磁暂态仿真来研究其暂态过程中电压和电流的快速响应现象。但由于其受到计算机计算和存储能力的制约,其仿真规模有限,难以对大规模电力网络进行全网电磁暂态仿真。而机电暂态仿真基于元件的准稳态模型,对系统的快速响应,难以实现精确仿真。为了弥补以上两种仿真的缺陷,将电磁暂态仿真和机电暂态仿真结合起来,对需要被详细研究的部分进行电磁暂态仿真,以便精确仿真快速响应的特性；对外部交流系统进行机电暂态仿真,以提高仿真效率。本文介绍的电磁-机电暂态混合仿真算法将机电暂态仿真程序嵌入到商业电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC主程序中,利用PSCAD自带的元件库搭建电磁侧子系统模型,并对其进行电磁仿真；调用机电暂态仿真程序对外部交流网络进行机电仿真,两者通过接口母线进行数据交换,从而实现全网的数字仿真。电磁侧子系统仿真时,机电暂态子系统采用戴维南等效电路来代替；机电侧子系统仿真时,电磁侧子系统采用等值功率源来代替。仿真算例通过混合仿真系统与全电磁模型的对比,验证了基于PSCAD的混合仿真方法的正确性。
【关键词】：电力系统仿真 电磁-机电暂态混合仿真 机电暂态自定义模块 PSCAD
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景与意义9-11
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 课题研究的意义11
• 1.2 电力系统数字仿真概述11-12
• 1.2.1 电力系统物理仿真与数字仿真11-12
• 1.2.2 电力系统实时仿真与离线仿真12
• 1.3 电磁暂态和机电暂态混合仿真研究现状12-13
• 1.4 本文主要工作13-15
• 第2章 机电暂态仿真程序的实现15-25
• 2.1 电力系统各元件的数学模型15-19
• 2.1.1 同步发电机模型15-17
• 2.1.2 调节系统模型17-19
• 2.1.3 支路模型与负荷模型19
• 2.2 机电暂态仿真程序的实现19-21
• 2.2.1 时域仿真分析具体方法20
• 2.2.2 机电暂态仿真程序流程20-21
• 2.3 机电暂态程序准确性验证21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 基于PSCAD的混合仿真算法研究25-37
• 3.1 电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC25-29
• 3.1.1 PSCAD/EMTDC简介25-26
• 3.1.2 PSCAD用户自定义模块26-27
• 3.1.3 PSCAD/EMTDC与Matlab的接口27-28
• 3.1.4 PSCAD/EMTDC与C的接口28-29
• 3.2 电磁-机电暂态混合仿真原理29
• 3.3 机电侧网络接口等值电路29-32
• 3.3.1 单端口戴维南等值电路29-30
• 3.3.2 多端口戴维南等值电路30-32
• 3.4 电磁侧网络接口等值电路32-34
• 3.4.1 传统dq变换法32
• 3.4.2 基于单相变换平均值法的dq120变换32-34
• 3.5 混合仿真接口数据交互时序34-36
• 3.5.1 串行数据交互方式34-35
• 3.5.2 并行数据交互方式35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 电磁-机电暂态混合仿真的实现37-45
• 4.1 混合仿真的实现方法37-40
• 4.1.1 电磁侧子系统的实现38
• 4.1.2 机电侧子系统的实现38
• 4.1.3 接口的实现38-40
• 4.2 四机十节点算例验证40-42
• 4.3 绥中加500kV线路系统算例验证42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 结论与展望45-47
• 5.1 本文结论45-46
• 5.2 工作展望46-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果51-52
• 致谢52

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本文编号：803443