基于ADPSS的大规模风电接入系统的机电-电磁暂态混合仿真研究

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ADPSS电磁暂态仿真模型

注意*同一绕组R、X参数不能同时为零的问题。 k为变压器变比A，DPSkS电=磁T暂k态2/仿T真k模1，型 Tk1、Tk2分别为变压器
绕组1、2的标幺变比。
3.3 变压器(4)
▪ 单相两绕组普通变压器(续)
在程序中，物理参数依下式转换为标么值：
• 绕量组)•基电准阻容R量1/R/22(;标)=短路损耗/1000/额定容量/(3•额定容
• 绕准组容漏量抗/2;X1/X2(标)=短路电压百分比/100/(3•额定容量)•基
• 励磁支路电导Gm(标)=空载损耗•3/1000/基准容量; • 励磁支路负电纳Bm(标)=空载电流百分比/100/基准容量•(3•
额定容量);
• 励磁支路电组Rm(标)=Gm/(Gm2+ Bm2) ; • 励磁支路电导Xm(标)= Bm/(Gm2+ Bm2) ;
isb
2I p
sin(2f0t
a
2) 3
Ip为相电流有效值，kA θa为A相电压相角，rad
isc
2I p
sin(2f0t
a
2) 3
f0为仿真系统频率，Hz
有名值与标幺值转换关系
• 相电流有效值（标么值）=相电流有效值（有名值）/IB
▪ 其它
单相正弦函数电压源
单相正弦函数独立电流源
ADPSS电磁暂态仿真模型
ADPSS电磁暂态仿真模型
3.1 节点元件(1)
▪ 母线元件/三相电气节点
三相元件，用于连接系统中各个(三相/单相)元件；输入参数：母线基准电压(kV) *母线所连元件的基准电压参照I侧母线的基准电压，
下同；
▪ 单相电气节点
单相元件，用于连接系统中各个(单相)元件；输入参数：单相电气节点基准电压(kV)

电力系统ADPSS仿真系统方案

电力系统ADPSS仿真系统方案目录1.项目背景 (3)2.技术原理 (3)3.ADPSS仿真系统结构 (4)3.1仿真集群 (5)3.1.1 仿真机群 (5)3.1.2 终端工作站（工作台） (5)3.1.3 通信系统 (6)3.1.4 操作系统 (6)3.2信号输出部分 (6)3.2.1 物理接口箱 (6)3.2.2 功率放大器 (7)3.2.3 继电保护及自动控制装置综合试验台 (7)3.2辅助设备 (7)4. ADPSS仿真系统的功能 (7)4.1电网分析计算 (8)4.2电力系统故障的再现和分析 (8)4.3装置的检验和试验研究 (8)4.4电网控制系统控制策略的验证研究 (9)1.项目背景“十三五”期间,国家电网负荷需求急剧增长、电源装机也逐年增加。

同时, 1000kV特高压线路、智能变电站相继投运,电网中各种安全自动装置使得电网的运行控制变得十分复杂。

电力工作人员在电力系统仿真装置的研究过程中，力求利用先进的仿真手段和装置，为国家电网的运行、分析、控制等提供优质的技术支持和解决方案。

电力工作人员希望通过全数字实时仿真装置，提高电网稳定分析能力，以及准确地掌握整个管辖区域内电力系统的运行状况，特别是在操作、扰动和故障情况下系统的动态和暂态运行行为。

2.技术原理电力系统全数字实时仿真装置（ADPSS）由中国电力科学研究院研发，基于高性能微机机群的电力系统全数字仿真系统。

该仿真系统利用机群已有的多节点结构,以及其高速的通讯网络,采用并行计算技术对电力系统模拟任务进行分解。

ADPSS仿真系统利用进程实时同步控制,实现了复杂交直流电力系统的大规模机电暂态、电磁暂态的实时仿真,并且利用接口装置对外接物理装置进行试验。

该仿真系统的仿真规模可达到1000台发电机、超过10000节点。

同时该仿真系统可以与调度自动化系统相连,以取得在线调度数据进行仿真。

也可接入继电保护、安全稳控装置、柔性交流输电控制装置以及直流输电控制装置等,进行闭环仿真试验研究。

基于MatlabSimulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

基于MatlabSimulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真
研究
01 引言
03 建模与仿真 05 结论与展望
目录
02 相关技术综述 04 结果与分析
引言
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，可再生能源的开发和利用逐渐成为研究热点。风能作为一种清洁、可再生的能源，在全球范围内得到了广泛应用。永磁直驱风力发电机组是一种新型的风力发电系统，具有高效、可靠、节能等优点，在风能利用领域具有广阔的应用前景。MatlabSimulink作为一种强大的数值计算和仿真工具，为永磁直驱风力发电机组的建模和仿真研究提供了有效的手段。
结论与展望
本次演示基于MatlabSimulink对永磁直驱风力发电机组进行了建模和仿真研究，探讨了风速、控制策略和冷却系统等因素对发电机组性能的影响。通过仿真实验，发现了一些有实用价值的结果，为实际应用提供了参考。然而，本研究也存在一定的局限性，未来可以对风速模型、控制策略和整个风力发电系统进行更深入的研究和优化。
通过仿真研究，可以分析不同设置条件对模型和仿真的影响。例如，改变风速大小和变化规律，分析发电机组的输出功率和效率变化；调整控制策略，研究其对电机控制性能的影响；改变冷却系统参数，分析其对电机温度场分布的影响等。通过对比实验和仿真结果，可以总结出建模与仿真的方法与技巧，为实际应用提供参考。
结果与分析
建模与仿真
在MatlabSimulink中建立永磁直驱风力发电机组的模型，需要对各个组成部分进行详细建模。首先，建立风速模型，根据风速的变化，通过控制电力电子变换器来调节发电机转速，实现风能的最大捕获。其次，建立永磁发电机模型，根据磁场分布和电机的结构参数，计算电机的电磁性能。此外，还需要建立电力电子变换器和控制系统模型，实现电能的转用价值的结果。首先，风速对永磁直驱风力发电机组的输出功率和效率具有显著影响。在平均风速较高的情况下，发电机组的输出功率和效率较高；而在风速波动较大的情况下，发电机组的输出功率和效率会受到一定影响。其次，控制策略对发电机组的性能具有重要影响。

ADPSS多时间尺度仿真技术及应用

电磁暂态仿真优点丰富和准确的电力电子设备模型采用小仿真步长获得高仿真精度局限性及不足统一的仿真步长只能研究相对较小的系统现有研究手段及其优劣机电暂态仿真新科技优点在大规模电力系统中的效率较高传统交流系统模型成熟.局限性及不足由于仿真步长很大，程序换流器的模型的精准度较低机电电磁混合全过程仿真多时间尺度仿真多时间尺度的电力系统10-9(ns)10-6(μs)5×10-5s 10-3(ms)10-2s 10-1s 1s 10s 1000s100s 柔性输电设备发电机动态特性励磁机动态特性电机电气动态特性机械电容和电感投切动态低频振荡主气门动态发电机的机械动态线路和变压器过负荷AGC ，电厂操作员控制锅炉等慢速调节控制保护和安控发电机，旋转电机，风机可控高抗，SVC 等FACTS电力线路磁滞和饱和变压器LCC ‐HVDC 直流VSC 型换流器1VSC 型换流器2ADPSS 的多时间尺度仿真10-9(ns)10-6(μs)5×10-5s 10-3(ms)10-2s 10-1s 1s 10s 1000s100s 开关暂态电气元件充放电暂态功角暂态和机电暂态SCADA/EMSData InterfaceElectro-MechanicalConsoleSub kUD SubMatlab SubMain ControlSub 1...Electro-Mechanical(ST)Electro-MagneticConsoleSub kUD SubMain ControlSub 1...Electro-Magnetic(EMT)GPSRT Ethernet Physical InterfaceTested devicesAmplifierADPSS多时间尺度仿真的应用大范围交直流混合系统仿真次同步振荡和次同步谐振研究大型风电场并网性能研究传统直流和柔性直流输电交互影响研究智能电网及分布式的仿真与分析柔性直流等VSC设备的闭环测试案例1 含直流电网的大规模系统直流电网系统特性研究300MWZ_LiangjiaZ_ZhoubeiZ_YuduZ_ChangzhouZ_PengLai Z_PengLai_37Z_ShengjiaZ_YangshanZ_QushanZ_Shensi Inifinite BusADPSS多时间尺度仿真系统对比传统EMT仿真系统仿真速度提升15倍0100200300400500PSCAD ADPSS方式1ADPSS方式2459s 290s 29s案例2 常规和柔性直流交互影响验证系统的输送极限容量和相互协调支援Generator 1 Northern Scotland (2400MW)Generator 2Southern Scotland(2800MW)Generator 3England-Wales(21000MW)XL1XL1LCC-HVDCTransmissionTCSCSVCVSC-HVDCTransmission案例3 STATCOMM系统闭环控制器测试U dTransformerAC source案例4..n 未来的应用风电场故障穿越，次同步振荡研究PMSGWind turbine with DC output voltageACDCDCDC多层次电力系统全功能支持的UI艺术的设计FPGA艺术的设计FPGA高效数据处理高精度运算高灵活性FPGA小时间尺度仿真系统对比服务器仿真系统仿真速度提升 350 倍服务器FPGA1s050350s100150200250300350ADPSS的创新算法VSC换流器低误差2.5 2 1.5 1 0.5 0‐10 ‐6 ‐0.5‐2 0 4RTDSADPSS实测8 12 16 20 24 28ADPSS的创新算法VSC换流器低误差0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.10 ‐10 ‐6‐0.1‐2 0 4RTDSADPSS实测8 12 16 20 24 28ADPSS的创新算法多时间尺度接口高精度0.006 0.004 0.0020 0.219999 ‐0.002 ‐0.004 ‐0.0060.2250990.230199传输线ADPSS准确0.235299 0.2403990.248049ADPSS的创新算法多时间尺度接口<0.000010.006传输线ADPSS准确0.00596 0.00592 0.2349790.2351790.2353790.2355790.2357790.00588ADPSS的算法黑科技VSC换流器低误差多时间尺度接口高精度全并行同步机制高并行度分层控制系统高效率可并行高速通讯协议2.5Gb/s 有效带宽五级乘累加器求解器快3倍黑科技创新IEEE Transaction on Power Electronics (6.01)IEEE Transaction on Power Delivery (1.79)IEEE Transaction on Circuits and Systems Part I (2.43) 中国电机工程学报电力系统自动化国际会议 3篇发明专利 4 项。

电网仿真装置简介及应用情况

1电网全数字实时仿真装置概述1.1电网全数字实时仿真装置简介电网全数字实时仿真装置，也称为电力系统全数字仿真装置（A dvanced D igital P ower S ystem S imulator，ADPSS），是由中国电力科学研究院研发的基于高性能PC机群的全数字仿真系统。

该仿真系统利用机群的多节点结构和高速本地通讯网络，采用网络并行计算技术对计算任务进行分解，并对进程进行实时和同步控制，实现了大规模复杂交直流电力系统机电暂态和电磁暂态的实时和超实时仿真以及外接物理装置试验。

利用该仿真系统，可以进行1000台机， 10000个以上节点的大系统交直流电力系统机电暂态仿真以及机电、电磁暂态混合仿真研究，可接入继电保护、安全自动装置、FACTS控制装置以及直流输电控制装置等实际物理装置进行闭环仿真试验，可接入MATLAB等商用软件进行局部和子任务计算，接入用户自定义模型以完成用户指定功能和任务。

图1-1、1-2、1-3分别为仿真系统外观图、硬件架构图和总体结构图。

图1-1仿真系统外观图图1-2仿真系统硬件架构图1-3仿真系统结构图仿真系统获授权发明专利3项——电力系统数字仿真装置、电力系统数字仿真方法、电力系统潮流分网并行计算，其中“电力系统数字仿真装置”获得中国专利优秀奖；获软件著作权一项。

仿真系统获2009年度国家科学技术进步一等奖。

专家鉴定认为：“成果具有自主知识产权，总体技术达到了国际领先水平。

”图1-4、1-5、1-6分别为仿真系统知识产权、鉴定及获奖情况。

图1-4 仿真系统专利及软件著作权图1-5 中国电机工程学会鉴定意见图1-6 仿真系统获2009年度国家科学技术进步一等奖1.2基于ADPSS用户开展工作情况ADPSS为研究大电网的稳定、事故分析、电网控制、新能源接入、特高压分析、高铁对电网的冲击、数字化变电站等等一切提供了平台和试验工具，为驾驭大电网安全提供了强有力手段。

2ADPSS应用案例2.1线路光纤电流差动保护试验采用典型输电系统模型进行线路光纤电流差动保护试验，试验系统如图9-1、图9-2所示。

基于ADPSS的机电-电磁暂态混合仿真

２ＨｕｅｈｎｘｉｇＥｌｃｒｃＰｏｒＴｅｔｎ＆ＲｅｅｒｈＬｔ．ｂｉｏｇｎｅｔｉｗｅｓｉｇＺｓａｃｄ．，ＷｕｎＨｕｅ３０７Ｈａｂｉ４０７，Ｃｈｎ）ｉａ
［ｓａｔＴｅｐｐｒｎｒｄｃｓｔｅｒｃｌａｄｐｏｅｓｆｌｃｒｍｅｈｎｃｌｌｃｒｍａｎｔａｓ— Ａｂｔｃ］ｈａｅｔｏｕｅｈｉｉｅｎｒｃｓｅｔｏｃａｉ — ｅｔｏｇｅｉｔｎｉｒｉｐｎｐｏｅａ— ｅｃｒ —
－ｏｄ］［ｙｗｒｓＡＤＳ；ｅｅｔｏｃａｉａｅｅｔｍａｎｔｒｎｉｎｙｒｉｌｔｎｅｅｒｈＫｅＰＳｌｃｒｍｅｈｎｃｌｌｒｇｅｉｔａｓｔｂｉｓ — ｃｏｃｅｈｄｍｕａｉ；ｒｓａｃｏ
近些年，随着计算机技术的进步，数字仿真技术有了很大的提高，现在已广泛采用专门的仿真软件开展电力系统仿真研究工作。
湖北电网数字仿真实验室在进行电网研究Байду номын сангаас的过程中，要对电网相关电气量在故障和异常运行工需
况期间的电磁暂态过程进行分析，即仿真系统应能再现其电磁暂态过程。同时，虑到电网接线的复考杂性，了确保仿真计算的准确性，为仿真模型不能进行简单的等效，必须根据实际情况构建，而即仿真模型应包括较大范围的电网。针对这种要求，须采必
筮鲞笙塑

基于ADPSS的变压器模型开发及电网仿真分析的开题报告

基于ADPSS的变压器模型开发及电网仿真分析的开题报告1.选题背景与意义变压器在电网中起着重要的作用，其稳定、安全、高效的工作与电网的可靠稳定运行密切关联。

随着电力系统的发展，大型、超大型变压器的应用越来越普遍，而变压器对电力系统的稳定性、品质及经济性能的影响也越来越明显。

因此，对变压器的建模与仿真研究至关重要，不仅有助于提高电网的运行效率和可靠性，还能够引导工业界进行智能化变压器的设计与制造。

PowerFactory是一种综合的电力系统仿真软件，支持从电网建模、运行到仿真及其可视化分析。

ADPSS(Advanced Dynamic Phasor Simulation System)是PowerFactory提供的一种运动稳态仿真方法，也是PowerFactory中用于进行电磁暂态和动态计算的一种仿真方法，被广泛应用于电力系统的仿真和分析。

本文将从基于ADPSS的变压器模型开发和电网仿真分析两个方面展开，针对电力系统的稳定性和品质分析，开展变压器模型研究，以期推动变压器的智能化设计。

2.研究内容本文将通过以下几个步骤，完成基于ADPSS的变压器模型开发及电网仿真分析：(1)研究变压器的基本理论和工作原理；(2)在PowerFactory中建立变压器的专业模型库；(3)设计变压器的ADPSS仿真模型；(4)将所设计的模型应用于电网的仿真分析中，分析变压器的影响和性能；(5)通过仿真结果，对变压器的特性、性能和智能化设计进行探讨。

3.研究方法本文的研究方法主要采用以下两种：(1)理论分析：通过对变压器的基本理论和工作原理进行研究，了解变压器的原理、特性、参数及其与电力系统的关系性；(2)仿真分析：在PowerFactory中建立变压器的专业模型库，设计变压器的ADPSS仿真模型，并将所设计的模型应用于电网的仿真分析中。

4.预期研究成果(1)基于ADPSS的变压器仿真模型的设计与开发；(2)通过仿真分析，探究变压器在电网中的影响和特性；(3)为电力系统的稳定性和品质分析提供理论和实践支持；(4)为变压器的智能化设计提供参考意见。

ADPSS-LAB实时仿真系统介绍共9页文档

ADPSS-LAB电力电子、电力系统实时仿真方案中国电力科学研究院2019年10月目录1 系统综述........................................... - 0 -2 系统组成........................................... - 0 -3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题............... - 1 -4 解决方法........................................... - 2 -5 ADPSS-LAB实时仿真系统的功能....................... -6 -电力电子系统实时仿真方案1 系统综述实时仿真是研究电力电子、电力系统复杂的工作过程、优化系统与运行的重要手段。

电力电子、电力系统实时仿真经历了从第一代模拟分析系统，到第二代模拟/数字混合仿真系统，再到第三代数字实时仿真系统的发展过程。

ADPSS-LAB正是第三代数字实时仿真系统的代表产品。

ADPSS-LAB是一种基于并行计算技术、采用模块化设计的电力电子、电力系统实时仿真系统。

它既可以在普通PC机上进行离线仿真，也可通过并行计算机与实际的电力电子器件联接而进行实时在线仿真。

与前两代仿真系统相比，ADPSS-LAB具有以下优势：1）既可以对电力电子、电力系统机电和电磁暂态分别进行实时仿真，同时也可以对机电和电磁暂态混合系统进行实时仿真。

2）仿真精度高；ADPSS-LAB在实时仿真过程中采用32位双精度浮点数运算，其仿真的精度与公认的离线分析软件MATLAB的仿真精度相当。

3）良好的升级和扩充性；ADPSS-LAB由于直接采用商用的基于PC Cluster的连接方式，当仿真的系统规模增大时，只需增加CPU数目和增大内存容量即可，从系统的升级和扩展灵活性等方面有很好的发展前景。

2 系统组成软件部分：实时操作系统：QNX建模软件：MATLAB/simulink，SimPowerSystem电力电子、电力系统实时仿真包电力电子模型库硬件部分：并行处理系统(12-core INTEL CPU)I/O接口模块信号调理模块3 电力电子、电力系统实时仿真存在的问题1)建模的问题仿真系统能够提供友好的图形用户界面，丰富的电力电子、电力系统元件库且模型精度满足仿真要求，同时还要允许用户方便的添加自己的模型。

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ｏｆａＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＷｉｔｈＬａｒｇｅ — ｓｃａｌｅＷｉｎｄＰｏｗｅｒＢａｓｅｄｏｎＡＤＰＳＳ
刘宸，王小林，冯艳秋。，毕正军，李春亮
（１．国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春１３００２１；２．国网吉林省电力有限公司，长春１３００２１；
装置进行试验口］。
电力系统机电一电磁暂态混合仿真的基本原理如图１所示，对交流主网络部分进行机电暂态仿真，采用有效值进行计算，典型积分步长为１０ｍｓ；对风电场等具有快速动态响应系统的网络部分则进行电磁暂态仿真，采用三相瞬时值进行计算，典型积分步长
中图分类号：ＴＭ７７２
文献标志码：９ — ５３０６（２０１５）０２ — ００１６－０３
截至２０１４年底，吉林省风电装机容量已经达到３９８．２ ×１０ｋＷ，大规模风电并网运行对电网运行调度、暂态稳定性、供电可靠性和电能质量等产生了较
ｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｂｏｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃａｌｅａｎｄｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓ
ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｈｙｂｒｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｄｏｎｅｂｙＡＤＰＳＳ，ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｆａｓｔ
ｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｗｉｎｄｆａｒｍｔＯｐｏｗｅｒｇｒｉｄｈａｓａｐｏｓｉｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅ
关键词：全数字实时仿真装置（ＡＤＰＳＳ）；吉林电网；风力发电；暂态特性
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌａｒｇｅ — ｓｃａｌｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒａｃｃｅｓｓｅｄｉｎＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅＰｏｗｅｒＧｒｉｄ，
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ，ｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＤＰＳＳ；ＪｉｌｉｎＰｒｏｖｉｎｃｅＰｏｗｅｒＧｒｉｄ；ｗｉｎｄｆａｒｍ；ｔｒａｎｓｉｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
２０１５年４月
第４３卷第２期（总第２３７期）
吉林电力ＪｉｌｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ
Ａｐｒ．２０１５
Ｖｏ１．４３Ｎｏ．２（Ｓｅｒ．ＮＯ．２３７）
３．国网白城供电公司，吉林白城１３７０００）
摘
要：针对吉林省电网大规模风电接人产生的暂态稳定性问题，应用全数字实时仿真装置（ＡＤＰＳＳ），进行了机电一
电磁暂态混合仿真，在兼顾仿真规模与仿真速度的同时模拟出风力发电机的快速暂态过程，仿真结果显示，风电场的接入对于输电线路的纵联差动保护的影响是正面的，有利于提高保护动作的可靠性和灵敏度。
基于ＡＤＰＳＳ的大规模风电接入系统的机电～电磁暂态混合仿真研究
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＴｒａｎｓｉｅｎｔＨｙｂｒｉｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ