汤涌[1]2002年在《电力系统全过程动态（机电暂态与中长期动态过程）仿真技术与软件研究》文中研究表明本论文是电力系统全过程动态(机电暂态与中长期动态过程)仿真技术与软件研究成果的总结，论文的主要内容如下： 电力系统全过程动态仿真的特点是要实现快速的机电暂态过程和慢速的中长期动态过程的统一仿真。这是典型的刚性系统，需要采用具有自动变阶变步长技术的刚性数值积分方法。 在深入研究微分方程数值积分的基本理论和刚性微分方程的数值积分方法的基础上，本文根据微分方程的数值方法的收敛性和稳定性的基本理论，对适用于求解刚性微分方程的数值积分方法——Gear法进行了深入的研究和分析。认为Gear积分方法具有严密的理论基础、易于实现的实用算法和灵活的变阶变步长技术，是刚性系统仿真的十分有效的方法之一。在此基础上，提出了采用Gear积分方法作为电力系统全过程动态仿真微分方程求解的基本方法。并研究了根据积分的截断误差控制，自动变阶变步长的技术，为电力系统全过程动态仿真技术中的数值积分方法奠定了坚实的理论基础。 根据电力系统全过程动态仿真的数值积分的变阶变步长的要求，本文提出采用联立求解微分一代数方程法作为电力系统全过程动态仿真的网络求解方法。其特点是可以采取牛顿法或伪牛顿法实现，更适合于变步长技术的应用；可以消除了迭代过程中的交接误差。同时，牛顿迭代方法对步长力的限制较宽，可以采用较大的步长，从而克服了目前电力系统机电暂态程序中通常采用的简单迭代算法求解微分一网络方程，受迭代收敛条件的限制，积分步长h受限的问题。 本文根据电力系统全过程动态仿真软件的基本积分方法(Gear法)和微分一代数方程联立求解法，构造了Gear法联立求解微分方程组和代数方程组的牛顿迭代公式。导出了牛顿法联立求解微分方程组和代数方程组的雅可比矩阵，以及雅可比矩阵各元素的计算公式；导出了网络方程中电流注入量及偏导数的计算公式。形成了电力系统全过程动态仿真软件的基本计算公式。完成了为电力系统全过程动态仿真技术中理论和算法的基础研究。 故障模拟是电力系统动态仿真的重要内容。本文提出采用故障支路导纳阵处理复故障计算，该算法可以对一条支路发生任意重故障进行处理，而不需要增加支路或节点，克服了目前常用的电力系统机电暂态程序在处理复故障时，一般要按照事先预想的故障类型以及故障和操作发生的位置增加新的节点和小开关支路的问题。同时，也解决了各种继电保护和自动装置的动作发生的时间、地点 中囚电J］科学研究院博卜学位论义 摘要的不确定性给软件的使用所带来的困难，从而大大提高了软件的计算效率和使用的方便性。 电力系统全过程动态仿真除了需要详细模拟电力系统动态元件的机电暂态过程外，还要有详细的中长期过程的模型。本文在综合调查和分析的基础上，研究了电力系统全过程动态仿真所需要的火电厂动力系统的数学模型、水电厂动态模型、压水堆核电站模型以及自动发电控制（AGC）模型及其算法，并在电力系统全过程动态仿真软件中得到了实现。 最后通过典型算例，对电力系统全过程动态仿真软件进行了测试。经过与中国版BPA暂态稳定程序的仿真对比，验证了电力系统全过程动态仿真软件的暂忐稳定计算功能仿真结果准确性；通过中长期过程仿真和 AGC功能的测试和分折，说明了全过程动态仿真软件仿真结果的合理性。从而验证了本文所提出的数值计算方法和仿真技术的正确性和有效性，适用于仿真电力系统从机电暂态到中长期动态的全过程。
宋新立, 王皓怀, 苏志达, 刘文焯, 吴国旸[2]2015年在《电力系统全过程动态仿真技术的现状与展望》文中认为随着我国全国性交直流混联电力系统的形成,电力系统的动态特性变得更加复杂。全过程动态仿真能够将电力系统电磁暂态、机电暂态和中长期动态统一起来进行计算,是研究和分析这种非线性超大规模电力系统动态特性机理、事故特征及其安全稳定措施的重要技术手段。分析了电力系统全过程动态仿真技术的研发与应用现状、存在的技术难点,并对技术发展进行了预测,主要包括电磁暂态-机电暂态-中长期动态统一仿真的数值计算方法和建模技术。该文指出新型数值积分算法、适于多时间尺度仿真的直流输电建模方法、具有智能化和开放式与交互式的并行仿真软件开发方法等关键技术,可为大规模交直流互联电网的安全稳定、经济运行及新技术和新设备的应用研究等提供强有力的仿真工具。
汤涌[3]2009年在《交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展》文中进行了进一步梳理综述了以电力系统分析软件为基础的交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究的新成果。在仿真方面的新成果有电力系统机电暂态-电磁暂态混合仿真、机电暂态-中长期动态全过程仿真、大规模电力系统小扰动稳定性计算、短路电流计算、静态电压稳定计算、最优潮流计算等;在建模方面的新成果有发电厂电力系统模型、发电机励磁和调速系统新模型、风力发电、直流输电系统模型、FACTS装置模型、负荷模型、保护与控制系统模型等。这些研究成果丰富和完善了交直流电力系统仿真能力,进一步提高了我国电力系统仿真与建模的技术水平。
仇雪芳[4]2016年在《电力系统中长期过程动态仿真研究》文中进行了进一步梳理电力系统中长期过程动态仿真是实现电力系统机电暂态和中长期过程有机统一的数字仿真,它是研究电力系统连锁性级联故障发展过程以及电力系统中长期过程电压和频率稳定的重要仿真计算手段。本文对电力系统中长期过程动态仿真算法以及中长期过程的频率特性进行了研究。电力系统中长期过程具有非线性、强刚性的特点,其仿真时间框架长,与电力系统机电暂态过程相比,中长期过程对数值积分算法的数值稳定性、收敛性和计算效率的要求更高。针对非线性刚性系统的特点和现有的中长期过程动态仿真数值积分方法存在的问题,本文提出了新的组合积分算法,即在机电暂态过程采用隐式梯形积分法,在中长期过程采用3步4阶隐式Taylor级数法。其中,对隐式Taylor级数法积分公式常系数的确定方法进行了改进,并分析了算法的稳定性,所构造的3步4阶隐式Taylor级数法具有A稳定性和无限稳定性,其精度阶为6阶,因而中长期过程可采用大步长仿真。另外,本文采用牛顿法联立求解微分代数方程组,并给出了3步4阶隐式Taylor级数法形成恒雅可比矩阵的化简方法。算例仿真与分析结果表明了新组合积分算法的有效性和可行性,为电力系统中长期过程动态仿真方法的研究提供了新的思路。电力系统的频率是衡量电能质量的重要指标,系统受到扰动后,保持发电机有功出力与有功负荷之间的平衡以保证系统频率稳定至关重要。在基于新组合积分算法的电力系统中长期过程动态仿真的基础上,研究了机组的单位调节功率和调速器死区对频率特性的影响。在对自动发电控制系统模型进行研究后,本文采用了一次调频与二次调频协调控制的调频方式,通过仿真算例验证了所采用的自动发电控制系统模型以及调频方式的正确性。仿真结果分析表明,合理的模型参数以及恰当的调频方式能够使受到扰动后电力系统的频率较快并平稳地恢复至合理的范围内。
高崇[5]2008年在《基于EUROSTAG的电网中长期动态稳定仿真研究》文中研究指明本文研究了电力系统动态仿真软件EUROSTAG的主要功能,并将EUROSTAG引入到华北电网中长期动态稳定分析中。本文以华北电网BPA数据为基础数据,实现了从BPA到EUROSTAG的数据及模型转换,编译了通用的数据转换程序。完成了交流条件下数据及模型转换的全部工作,建立了华北电网完整的EUROSTAG稳定计算数据,完全满足各项仿真需求。通过与BPA程序的仿真对比分析,交验了数据及模型转的可用性和正确性。分析了华北电网的动态稳定特性,以北京电网发生典型故障导致系统电压失稳发生连锁故障为例,对华北电网进行中长期电压、频率动态仿真,讨论了故障后无功补偿措施以及系统解列措施。本文解决了EUROSTAG仿真程序未能在国内区域电网运行部门使用的技术问题,在中长期动态仿真方面进行了有价值的探索,有利于EUROSTAG在我国的推广具有现实意义。
汪湲, 牟宏, 刘晓明, 安鹏, 杨斌[6]2017年在《电力系统全过程动态仿真技术综述》文中指出电力系统全过程动态仿真是将机电暂态和中长期动态过程有机地统一起来进行的仿真计算。通过对电力系统长过程动态稳定特性的模拟分析,了解系统中长期失稳的动态特性机理,对电力系统规划设计以及避免可能发生的大停电事故等有重要意义。对电力系统全过程仿真中遇到的主要问题,包括刚性系统求解特点、典型数值积分算法的优缺点、非线性代数方程迭代解法等做了阐述。最后,对目前国内外主流全过程动态稳定仿真软件所应用的数值算法做了总结。
曾雪松[7]2012年在《基于PSD-FDS的电网中长期动态仿真》文中研究表明现代大型互联电力系统是一个高度复杂的非线性的系统,稳定性相关问题多而且复杂,其表现形式也是多种多样。由于电力系统中系统元件和控制装置的增加,系统的规模的不断增大和结构更加复杂化,当系统在遭受扰动之后,不仅系统的暂态稳定问题应得到关注,中长期的动态电压稳定性问题也应得到更多的重视。本论文利用电力系统全过程动态仿真软件(PSD-FDS),在仿真中加入中长期动态模型,研究分析其对系统稳定性的影响；并以2015年云南电网为例,对大规模、复杂的实际电力系统的中长期动态稳定性问题进行了全面有效的分析。本文首先阐述现代互联大电网的特点和所存在的问题,并对国内外的电力系统仿真技术进行简要介绍。详细介绍中国电科院的电力系统全过程动态仿真软件(PSD-FDS)的算法和特点,及其典型的中长期数学模型。通过仿真算例研究分析中长期动态模型对系统稳定性的影响,包括锅炉及其调速器模型、自动发电控制(AGC)模型、发电机过励磁限制模型和有载调压变压器(OLTC)模型,详细仿真分析了有载调压变压器(OLTC)分接头的动作在不同的负荷特性下对系统稳定性的影响,及其不同的动作策略下对系统稳定性的影响。最后以电力系统全过程动态仿真软件(PSD-FDS)为仿真平台,建立云南电网中长期仿真数据并进行仿真研究分析,探讨在大规模复杂的实际电力系统下,突显的电网中长期电压稳定性问题。在某些扰动下,电网可能不会有暂态稳定问题,但发电机过励磁和有载调压变压器的加入,使得电网在中长期仿真过程中出现了电压稳定性问题。锅炉及其调速器模型和感应电动机负荷模型的加入,使得电网的建模更加的准确,仿真结果更贴合实际电网的动态响应特性。
田新首[8]2011年在《火电机组动力系统建模及在电网稳定性分析中的应用》文中指出电力系统中火电一直占据着电力供应的主要地位,对其运行特性的仿真研究是电网仿真分析的重要内容之一。然而现有系统仿真软件关注的焦点通常是暂态过程,一般并不具有较完备的汽轮机、锅炉及其控制系统仿真模型部分。但随着互联电网规模的扩大,各种新型动态元件联入电网,电力系统稳定问题变得日趋复杂,跨大区互联电网的稳定破坏更多的是呈现出中长期的动态失稳过程,此时慢动态的存在是导致系统发生中长期失稳的重要原因。针对上述问题,本文主要做了如下方面的研究工作：首先,本文建立了火电单元机组的数学模型。火电单元机组通常是具有非线性、参数慢时变、以及迟滞与大惯性并存的多变量系统,为了描述火电单元机组变工况运行中的动态特性,在机理模型的基础上,结合系统辨识的方法,参照采集的某超临界机组的主要过程参数,建立了一种火电单元机组非线性数学模型,并由数学分析方法验证了模型的合理性。根据当代大型火力发电机组的特点,建立了考虑回热系统的火电单元机组数学模型,并通过仿真分析比较了单元机组考虑回热系统与不考虑回热系统两种状况下的动态特性。根据火电单元机组的特点,设计了基于增量式观测器的协调控制系统,该控制系统可以保证整个被控对象的渐近稳定,并可实现控制系统的汽门开度调节与燃煤量变化的解耦控制。其次,在机电暂态过程与中长期动态仿真过程中验证了本文建立的火电单元机组动力系统的数学模型的正确性与合理性,仿真结论表明本文所建立的模型能比较完整的反映火电单元机组的动态特性。本文还将该火电单元机组动力系统模型应用到某实际区域电网进行仿真研究与分析。最后,现代的电力系统稳定问题越来越复杂,电力系统仿真已很难按照严格的电磁暂态仿真、机电暂态仿真等来区分,更多的是一种相关联的过程,本文根据该特点提出了时空并行全过程动态仿真的组态结构与信息流。
汤涌[9]2002年在《电力系统数字仿真技术的现状与发展》文中认为电力系统数字仿真已成为电力系统试验研究、规划设计和调度运行的重要工具。文中介绍了电力系统仿真技术的现状 ,讨论了现有电力系统数字仿真软件和系统的发展趋势。认为随着电力系统的发展和 FACTS等新技术的应用 ,电磁暂态与机电暂态混合仿真、全过程动态仿真和大规模实时仿真系统将是我国电力系统仿真技术的主要发展方向
柳勇军[10]2006年在《电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真技术的研究》文中研究指明单一的机电暂态或者电磁暂态程序只能对电力系统中特定的现象进行仿真分析,对新出现的一些问题经常难以描绘。混合仿真技术综合了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点,对常规电力系统进行机电暂态仿真,对其中重点关注的局部网络或者特定元件则采用电磁暂态仿真,它可以较好的协调仿真的规模、精度和速度等问题,为研究大规模电力系统的稳定性和动态特性提供了新的思路和途径。本文的工作重点是电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真的基本理论分析、模型和算法研究、程序设计实现以及试验平台的建立和应用。分析了不同等值电路形式对混合仿真接口精度的影响,对几种不同数据交互时序引起的误差进行了详细的对比,从机理上阐明了不同的接口时序方式对系统动态仿真过程的影响,并通过简单算例验证了理论分析的正确性。提出和完善了混合仿真接口算法。本文电磁侧采用诺顿等值电路,并在此基础上提出了一种基于电磁侧差分导纳实数矩阵直接求解等值复阻抗的新算法;根据机电侧和电磁侧不同的数据形式和求解方法,分别详细阐述了两侧等值电路的形成和实现过程;针对机电侧当正负序阻抗不相等时,戴维南等值阻抗矩阵线性变换后会与电磁暂态仿真基本解法相矛盾的情况,通过修正戴维南等值电路有效解决了该问题;提出了一种并行和串行相结合的接口时序交互方式,在系统稳态运行时采用并行交互方式以提高仿真速度,在系统网络结构发生变化时采用串行交互方式以保证仿真精度;对基于二次曲线拟合的电磁侧离散序列数据基波提取算法进行了部分改进,提高了计算效率。根据自主开发的机电暂态和电磁暂态仿真程序,设计并研制了混合仿真试验平台。解决了程序设计中的关键问题,并通过具体算例验证了文中所提试验方案的可行性和正确性。对试验平台的部分功能进行扩充和完善,扩大了数字混合仿真的研究领域和应用范围。本文完成了基于Myrinet高速通讯网络的多微机并行混合仿真试验,并在数字混合仿真系统的电磁侧接入实际物理装置,初步实现了机电-电磁-装置叁者于一体的实时闭环交互测试试验。
参考文献：
[1]. 电力系统全过程动态（机电暂态与中长期动态过程）仿真技术与软件研究[D]. 汤涌. 中国电力科学研究院. 2002
[2]. 电力系统全过程动态仿真技术的现状与展望[J]. 宋新立, 王皓怀, 苏志达, 刘文焯, 吴国旸. 电力建设. 2015
[3]. 交直流电力系统多时间尺度全过程仿真和建模研究新进展[J]. 汤涌. 电网技术. 2009
[4]. 电力系统中长期过程动态仿真研究[D]. 仇雪芳. 天津大学. 2016
[5]. 基于EUROSTAG的电网中长期动态稳定仿真研究[D]. 高崇. 华北电力大学（北京）. 2008
[6]. 电力系统全过程动态仿真技术综述[J]. 汪湲, 牟宏, 刘晓明, 安鹏, 杨斌. 山东电力技术. 2017
[7]. 基于PSD-FDS的电网中长期动态仿真[D]. 曾雪松. 西南交通大学. 2012
[8]. 火电机组动力系统建模及在电网稳定性分析中的应用[D]. 田新首. 中国电力科学研究院. 2011
[9]. 电力系统数字仿真技术的现状与发展[J]. 汤涌. 电力系统自动化. 2002
[10]. 电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真技术的研究[D]. 柳勇军. 清华大学. 2006
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