新能源的机电和电磁暂态建模
全电磁暂态仿真技术 助力新能源电力消纳
全电磁暂态仿真技术助力新能源电力消纳“家定I线三永N-1第6次，3、2、1、故障触发。
”“1000千伏、500千伏、220千伏、110千伏、35千伏电压等级的全部母线暂态过电压均未超标！”国网冀北电科院风光储并网运行技术试验室内，工作人员杨艳晨正通报电磁暂态仿真结果。
“通过这样一次次仿真分析试验，我们核校了包括张雄特高压‘五变五线’送出系统等关键工程的新能源送出力量，为新能源高效消纳供应有力支撑。
”国网冀北电科院副院长刘辉向记者表示，电磁暂态仿真技术已经成为构建新型电力系统、打造高比例可再生能源电网的重要技术。
让资源优势转化为进展优势据刘辉介绍，仿真是指用模型去测试电力系统是否稳定和平安的技术。
“新工程在正式投运前，都要在试验室里检测设计的合理性。
主要的检测方式是在仿真系统中搭建模型并模拟运行，通过制造故障，测试掌握系统能否准时响应。
”国网冀北电科院智能电网与新能源讨论所所长吴林林表示，随着新能源电力占比不断提升，为了保障电网平安稳定运行，需要运用仿真技术讨论系统运行的简单特性，找到电网薄弱环节，最终达到提升可再生能源电力送出力量的目的。
吴林林向记者透露了一组数据：通过对锡盟特高压交直流、张雄特高压沟通等新能源电力外送通道涉及的93座新能源场站、20种光伏逆变器、84种风机和93种SVG进行精确建模，并开展相关特性分析，指导新能源设备厂商针对性地优化机组特性，分别将锡盟特高压、张雄特高压的新能源电力送出力量分别提升了133%、45%。
“3月底，我们还搭建了张北柔直流工程及送端新能源场站的电磁暂态模型，并成为了关键故障的校验手段。
估计张雄特高压和张北柔性直流工程投产后，每年可将140亿千瓦时的清洁电力送至京津冀地区，推动资源优势转化为进展优势。
”刘辉说。
将电网搬到计算机里其实，仿真技术由来已久。
从原来的机电暂态仿真，到如今的电磁暂态仿真，我国仿真技术快速进展。
随着电网高比例可再生能源和高比例电力电子装备的特征日益明显，对仿真技术也提出了更高的要求。
直流机电暂态仿真建模及与电磁暂态仿真的对比
直流机电暂态仿真建模及与电磁暂态仿真的对比李威;牛拴保;吕亚洲;柯贤波;霍超;于洋;徐政;文一宇;刘楠【期刊名称】《高压电器》【年(卷),期】2018(54)8【摘要】对直流输电的机电暂态仿真模型进行了深入研究。
推导了适用于整流侧和逆变侧的换流器通用数学模型,分析了换相失败的判断方法,同时对逆变侧定关断角控制器的模拟方法进行了详细分析。
在机电暂态仿真软件中搭建了含有直流输电详细模型的测试系统。
为了深入分析直流输电机电暂态模型的精确度,以直流输电逆变侧不同程度的故障对比了机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果。
结果表明:机电暂态仿真计算是理想化的,它对换相失败临界点的判断与电磁暂态仿真存在偏差;在发生换相失败故障时,机电暂态模型响应曲线与电磁暂态模型基本一致,机电暂态模型的有效性得到了验证。
【总页数】6页(P155-160)【关键词】直流输电;详细模型;机电暂态仿真;电磁暂态仿真;换相失败【作者】李威;牛拴保;吕亚洲;柯贤波;霍超;于洋;徐政;文一宇;刘楠【作者单位】国电南瑞科技股份有限公司;国家电网公司西北分部;浙江大学电气工程学院;国网重庆市电力公司电力科学研究院;国网河北省电力公司保定供电分公司【正文语种】中文【中图分类】TM726【相关文献】1.基于 ADPSS 的高压直流输电系统机电暂态-电磁暂态混合仿真研究2.大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证\r(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证3.含分层接入特高压直流的交直流混联电网机电—电磁暂态混合仿真研究4.MMC柔性直流输电系统电磁暂态仿真建模5.MMC柔性直流输电系统电磁暂态仿真建模因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
风电场、光伏电站电磁暂态建模、宽频振荡风险评估项目
风电场、光伏电站电磁暂态建模、宽频振荡
风险评估项目
随着风能和太阳能的不断发展，风电场和光伏电站已经成为了当今新能源领域中的主要代表。
但是，在建设和运营过程中，电磁暂态和宽频振荡的风险是不可忽视的。
首先，电磁暂态是指瞬时变化的电磁场，例如雷击、开关过程和短路。
这些暂态会对设备的稳定性和安全性造成威胁，甚至会导致设备的损坏。
因此，对风电场和光伏电站进行电磁暂态建模非常必要。
在建模过程中，需要考虑电磁场和线路参数的影响，以便预测并优化电力设备的运行。
另外，宽频振荡是指频率为几百赫兹至几千赫兹的电力系统振荡。
这种振荡会导致电力系统中的谐波产生，因此需要进行宽频振荡风险评估。
评估过程需要考虑到频率响应、阻尼和特性阻抗等因素，以便对电力系统中可能出现的宽频振荡进行预测和控制。
最后，为了避免以上风险，建议在风电场和光伏电站的建设和运营过程中，应充分考虑电磁暂态和宽频振荡对系统的影响，进行相关的建模和风险评估，并根据评估结果优化电力系统的运行。
同时，在日常的维护和管理中，应定期检查设备的运行状态，及时发现并解决问题，以保障系统的稳定性和可靠性。
机电与电磁暂态建模与模型验证试验项目
机电与电磁暂态建模与模型验证试验项目机电与电磁暂态建模与模型验证试验项目是一项旨在研究机械与电磁系统暂态响应的实验项目。
项目目标：1. 建立机械与电磁系统的数学模型，包括机械部分和电磁部分，并对两部分进行耦合分析。
2. 研究机械与电磁系统在不同暂态工况下的响应特性，包括启动、停机、负载变化等情况。
3. 验证数学模型的准确性和可靠性，对模型进行验证试验，比较实验数据与模型结果的吻合程度。
4. 分析机械与电磁系统的暂态响应特性对系统性能、稳定性和寿命的影响。
项目步骤：1. 建立机械部分的数学模型，包括质量、刚度、阻尼等参数，采用常微分方程描述机械系统的运动方程。
2. 建立电磁部分的数学模型，包括电感、电容、电阻等参数，采用电路方程描述电磁系统的电流、电压关系。
3. 将机械和电磁部分耦合，建立机械与电磁系统的耦合方程。
4. 根据研究目标确定暂态工况，如启动时的初始条件、负载变化情况等。
5. 进行模型仿真，计算机模拟机械与电磁系统的暂态响应。
根据仿真结果进行分析。
6. 进行模型验证试验，通过实际实验获取机械与电磁系统的响应数据。
7. 比较模型仿真结果和实验结果，评估数学模型的准确性和可靠性。
8. 分析机械与电磁系统的暂态响应特性对系统性能、稳定性和寿命的影响。
项目意义：1. 通过建立机械与电磁暂态模型，可以深入研究机械与电磁系统的暂态响应特性，为系统优化和故障检测提供依据。
2. 通过模型验证试验，可以验证数学模型的准确性和可靠性，提高模型的可应用性。
3. 通过分析机械与电磁系统的暂态响应特性对系统性能、稳定性和寿命的影响，可以指导系统设计和运行过程中的问题解决。
电力系统中的电磁暂态分析与建模方法研究
电力系统中的电磁暂态分析与建模方法研究第一章：介绍在现代社会中，电力系统扮演着至关重要的角色。
然而，电力系统的稳定性和可靠性一直是一个挑战。
在电力系统运行过程中，暂态问题会产生，特别是在电力系统发生故障时。
因此，电磁暂态分析与建模方法的研究对于电力系统的正常运行至关重要。
第二章：电磁暂态问题概述电力系统中的电磁暂态问题是指电力系统在发生故障、开关操作等事件时所产生的瞬态现象。
电力系统暂态问题主要包括短路故障、开关操作、大负荷变化等。
这些暂态问题会导致电压和电流的剧烈变化，进而影响电力系统的稳定性和可靠性。
第三章：电磁暂态分析方法电磁暂态分析方法是指用于分析电磁暂态问题的方法和技术。
常用的电磁暂态分析方法包括时域方法和频域方法。
时域方法基于电磁场的时间变化进行分析，能够提供更详细的暂态信息。
频域方法则基于电磁场的频谱进行分析，能够提供系统的频率响应特性。
第四章：电磁暂态建模方法电磁暂态建模方法是指用于建立电力系统暂态模型的方法和技术。
在电磁暂态建模中，常用的方法包括潮流计算、状态估计、线路参数估计、设备模型等。
潮流计算是电力系统分析中的基本方法，用于确定电力系统中各节点的电压和功率。
状态估计用于通过测量值推测电力系统中的未知状态变量。
线路参数估计用于确定电力系统中线路的参数，包括电阻、电感和电容等。
设备模型包括变压器、发电机、输电线路、负荷等模型。
第五章：电磁暂态分析与建模在电力系统中的应用电磁暂态分析与建模在电力系统中有广泛的应用。
其中之一是故障分析。
通过对电磁暂态分析和建模，可以快速准确地判断电力系统中的故障类型和位置，为故障处理提供有效的依据。
此外，电磁暂态分析与建模还可以用于评估电力系统在不同工况下的稳定性和可靠性，为电力系统规划、运行和维护提供技术支持。
第六章：电磁暂态分析与建模方法的发展趋势随着技术的不断进步，电磁暂态分析与建模方法也在不断发展。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面。
首先，基于人工智能的电磁暂态分析与建模方法将得到广泛应用。
在电力系统机电暂态过程中的建模
电力系统机电暂态仿真的过程及其建模方法摘要：本文介绍了一种任意拓扑网络的电力系统机电暂态过程计算非迭代方法以及RL等效网络法。
在这种方法中，电机模型（包括同步发电机和感应电动机）和静态RL负荷都要写成电流和角速度形式的柯西公式。
在从网络方程中除去有关电流的项之后我们可以得到一组代数方程用来计算节点电压。
模型的生成过程建议采用自动生成系统模型的方法。
最后，新方法的验证采用的是在含有15个节点的电力系统中暂态过程仿真。
关键词：机电暂态过程的非迭代计算法自动生成系统模型的方法1 引言电力系统机电暂态包括稳定性与质量调节研究两个方面。
在这种情况下，我们面对的最基本的问题是被调查系统是非线性的，而且是动态变化且规模不定的。
虽然我们所采用的计算技术越来越进步，但是在计算上的速度与内存量的限制仍然会阻碍技术的发展，这是当代所有自动化系统中都存在的问题。
而自动建立数学模型的过程是这个问题中较为复杂的部分，是主要的制约量。
评价一个数学模型是否有效的重要标准就是这个模型的规模，计算所用时间和内存的大小。
在编写暂态稳定计算程序的过程中，忽略电机和电力线联网系统组件的定子线圈电磁暂态过程[1,2,3]。
一般来说，当引入电力系统元件的微分方程时可以选择一定的步长来计算以取得一个近似值。
但是这样进行简化后的计算结果与实际系统的响应有一定的误差。
常见的程序是EMTP [4]模型，它可以用来研究多节点网络的电磁暂态。
在将网络中的微分方程转化成有关电压，电流以及其他已知量的代数方程时可以采用梯形法。
将所得的代数式联立形成节点方程组，然后用三角分解法来求解暂态过程。
在文献[5,6]中提到了EMTP模型中采用二端网络，补偿以及预测的方法来实现旋转机械的其他仿真功能。
在仿真过程中我们经常会发现电机失步的现象（这用来确定时间步长的大小，但是在计算中存在各种的时间常数以及需要根据速度的变化来反复迭代得到的常数，这就要求在每一个时刻都要进行矩阵的计算得到震荡的数值）。
电力系统电磁暂态分析与机电暂态分析的功能区别和模型特点
电力系统电磁暂态分析与机电暂态分析的功能区别和模型特点发信站: BBS 水木清华站(Thu Jul 22 16:46:31 2004), 站内电磁暂态过程数字仿真是用数值计算方法对电力系统中从数微秒至数秒之间的电磁暂态过程进行仿真模拟。
电磁暂态过程仿真必须考虑输电线路分布参数特性和参数的频率特性、发电机的电磁和机电暂态过程以及一系列元件(避雷器、变压器、电抗器等)的非线性特性。
因此，电磁暂态仿真的数学模型必须建立这些元件和系统的代数或微分、偏微分方程。
一般采用的数值积分方法为隐式积分法。
由于电磁暂态仿真不仅要求对电力系统的动态元件采用详细的非线性模型，还要计及网络的暂态过程，也需采用微分方程描述，使得电磁暂态仿真程序的仿真规模受到了限制。
一般进行电磁暂态仿真时，都要对电力系统进行等值化简。
电磁暂态仿真程序目前普遍采用的是电磁暂态程序(electromagnetic transients program，简称为EMTP)，1987年以来，EMTP的版本更新工作在多国合作的基础上继续发展，中国电力科学研究院(简称电科院)在EMTP的基础上开发了EMTPE。
具有与EMTP相似功能的程序还有加拿大Manitoba直流研究中心的EMTDC／PSCAD、加拿大哥伦比亚大学的MicroTran、德国西门子的NETOMAC等。
机电暂态过程的仿真，主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。
其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。
电力系统机电暂态仿真的算法是联立求解电力系统微分方程组和代数方程组，以获得物理量的时域解。
微分方程组的求解方法主要有隐式梯形积分法、改进尤拉法、龙格-库塔法等，其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应用。
代数方程组的求解方法主要采用适于求解非线性代数方程组的牛顿法。
电励磁同步电机foc控制机电暂态建模
电励磁同步电机foc控制机电暂态建模电励磁同步电机（Excited Synchronous Motor, ESM）是一种广泛应用于工业领域的电动机，其采用电励磁方式实现转子磁场的激励。
针对电励磁同步电机的控制问题，矢量控制（Field Oriented Control, FOC）是一种常用的控制策略，能够实现电机的高性能运行。
在进行机电暂态建模之前，我们先来了解一下电励磁同步电机的基本原理。
电励磁同步电机由定子和转子两部分组成。
定子上绕有三相对称的绕组，通过交流电源提供定子电流，产生定子磁场。
转子上则绕有励磁绕组，通过直流电源提供转子电流，产生转子磁场。
当定子磁场与转子磁场同步时，电机可以实现高效能转换和高精度控制。
在FOC控制策略中，首先需要将电机的三相电流转换为两个独立的磁场分量，即定子磁场和转子磁场。
这可以通过Clarke变换和Park变换来实现。
Clarke变换将三相电流转换为两相电流，而Park变换则将两相电流转换为定子坐标系下的定子磁场和转子坐标系下的转子磁场。
通过FOC控制策略，我们可以实现对电机的独立控制。
通过控制定子磁场和转子磁场的大小和相位差，可以实现电机的转矩和速度控制。
具体而言，在FOC控制策略中，通过调节定子电流的大小和相位，可以实现对电机转矩的控制；而通过调节转子电流的大小和相位，可以实现对电机速度的控制。
在机电暂态建模中，我们需要考虑电机的电磁特性和机械特性。
电磁特性包括电机的电感、电阻和磁导特性，而机械特性包括电机的转动惯量、摩擦力和负载特性等。
通过建立电机的电磁方程和机械方程，可以得到电机的状态方程。
通过求解状态方程，可以得到电机的响应特性，如转速响应、转矩响应等。
在进行机电暂态建模时，需要考虑电机的非线性特性和动态特性。
电机的非线性特性主要包括磁饱和、饱和电感和电流饱和等。
而电机的动态特性主要包括电机的惯性、电机的动态响应和电机的动态稳定性等。
通过考虑这些非线性特性和动态特性，可以更准确地描述电机的暂态响应和稳态性能。
电磁暂态分析在电力系统中的应用
电磁暂态分析在电力系统中的应用随着工业化进程的推进，电力系统的规模和复杂性也不断增加。
为了确保电力系统的安全稳定运行，电磁暂态分析成为一项重要的技术。
本文将从电磁暂态分析的基本原理、应用领域以及未来发展等方面进行探讨。
一、电磁暂态分析的基本原理电磁暂态分析是指对于电力系统中电磁暂态过程进行数学建模和仿真分析的方法。
在电力系统中，暂态过程包括开关操作、短路故障、雷击、并网等。
电磁暂态分析的基本原理是根据麦克斯韦方程组和电路方程建立电磁暂态模型，并通过数值计算方法求解该模型，得到电力系统在暂态过程中的电磁量和电压电流分布。
二、电磁暂态分析的应用领域1.电力线路设计与优化电磁暂态分析可以帮助电力系统设计师在设计电力线路时考虑到电磁暂态的影响，确保线路的安全可靠运行。
通过对不同线路结构、参数和运行工况进行仿真分析，可以评估线路的电磁暂态响应，选择合适的线路参数和拓扑结构，从而减小对电力系统的冲击。
2.开关操作与故障诊断在电力系统的运行过程中，开关操作和故障是常见的暂态过程。
电磁暂态分析可以模拟开关操作和故障过程，分析电力系统的电磁量和电压电流响应，为开关操作和故障诊断提供支持。
通过电磁暂态分析，可以准确判断开关操作时间、故障类型和位置，及时采取相应措施，避免事故发生。
3.电力设备选型和保护配合电磁暂态分析可以帮助电力系统设计师选择合适的电力设备，并辅助设定保护参数。
通过电磁暂态分析，可以评估设备的抗暂态能力，为设备选型提供依据。
同时，对于设备的保护参数设置，电磁暂态分析也可以提供合理的建议，确保设备在暂态过程中的安全运行。
4.电力系统可靠性评估电力系统的可靠性评估是保障电力系统安全稳定运行的重要手段。
电磁暂态分析可以模拟不同的故障情况，分析电力系统的电磁量和电压电流响应，评估系统的可靠性。
通过电磁暂态分析，可以找出电力系统中存在的潜在问题，提出改进措施，提高系统的可靠性。
三、电磁暂态分析的未来发展1.智能化和自动化随着人工智能和大数据技术的发展，电磁暂态分析将朝着智能化和自动化方向发展。
模块化多电平换流器电磁暂态高效建模方法研究
模块化多电平换流器电磁暂态高效建模方法研究一、本文概述随着可再生能源的大规模接入和电网结构的日益复杂，模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）作为一种先进的电力电子装置，在高压直流输电（High-Voltage Direct Current, HVDC）、灵活交流输电系统（Flexible AC Transmission Systems, FACTS）等领域得到了广泛应用。
MMC的电磁暂态特性对于电力系统的稳定运行和故障分析至关重要。
开展模块化多电平换流器电磁暂态高效建模方法的研究，对于提高电力系统的安全性和经济性具有重要意义。
本文旨在探讨模块化多电平换流器电磁暂态高效建模方法，通过对MMC的基本结构和工作原理进行分析，结合现有建模方法的优缺点，提出一种更为高效、准确的建模策略。
本文首先介绍MMC的基本结构和工作原理，然后分析现有建模方法的主要问题和局限性，接着详细阐述本文提出的高效建模方法，并通过仿真实验验证该方法的准确性和有效性。
本文还将对高效建模方法在实际工程中的应用前景进行讨论和展望。
通过本文的研究，希望能够为模块化多电平换流器的电磁暂态建模提供一种新的高效方法，为电力系统的稳定运行和故障分析提供有力支持，同时也为相关领域的研究提供参考和借鉴。
二、模块化多电平换流器基本理论模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter, MMC）是一种先进的电力电子变换器拓扑，特别适用于高压大功率的电力系统应用，如高压直流输电（HVDC）和柔性交流输电系统（FACTS）。
MMC的基本结构由多个级联的子模块（Submodule, SM）和一个公共的直流侧电容组成，每个子模块都可以独立控制其投入或切除，从而实现对输出电压的精细调节。
MMC的核心思想是通过增加子模块的级数来实现电压等级的提升，同时保持每个子模块相对较低的电压应力。
子模块通常采用半桥（Half-Bridge, HB）或全桥（Full-Bridge, FB）结构，其中HB结构包含两个开关管和一个电容器，而FB结构则包含四个开关管和一个电容器。
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新能源的机电和电磁暂态建模
一、电力电子建模
电力电子建模是研究新能源机电和电磁暂态建模的基础。
电力电子装置在新能源系统中扮演着重要角色，包括逆变器、整流器、变压器等，这些装置的特性及其交互作用需要通过数学模型进行描述。
电力电子建模通常采用电路理论、控制理论和信号处理等方法，建立描述电力电子装置特性和行为的模型。
二、电机控制模型
电机控制模型是研究新能源机电和电磁暂态建模的关键部分。
电机是新能源系统中的重要组成部分，包括发电机、电动机等。
电机控制模型的建立需要考虑电机的动态特性、控制策略以及与电力电子装置的交互作用。
电机控制模型通常采用矢量控制、直接转矩控制等方法，通过数学模型描述电机的转速、电流等变量的动态行为。
三、电磁暂态仿真模型
电磁暂态仿真模型是研究新能源机电和电磁暂态建模的重要工具。
电磁暂态仿真模型可以模拟电力系统的瞬态过程，包括故障、操作和干扰等情况。
在新能源系统中，电磁暂态仿真模型可以用于研究新能源并网对电力系统的影响，以及电力系统对新能源系统的响应。
电磁暂态仿真模型通常采用电路理论和电磁场理论等方法，通过数值计算模拟电力系统的瞬态行为。
四、新能源并网模型
新能源并网模型是研究新能源机电和电磁暂态建模的重要方面。
新能源并网模型的建立需要考虑电力系统的特性、新能源发电的特点以及与电力电子装置的交互作用。
新能源并网模型通常采用电力系统的分析方法，描述新能源并网对电
力系统的影响，包括电压波动、频率偏差等。
五、电力电子装置仿真
电力电子装置仿真是研究新能源机电和电磁暂态建模的重要手段。
通过电力电子装置仿真，可以模拟电力电子装置的实际行为，验证控制策略和保护措施的有效性。
电力电子装置仿真通常采用数字仿真和物理仿真等方法，通过模拟电力电子装置的开关行为、控制策略和保护措施等，验证其性能和可靠性。
六、电机及驱动系统建模
电机及驱动系统建模是研究新能源机电和电磁暂态建模的关键技术。
电机及驱动系统包括发电机、电动机等，其动态特性和行为对新能源系统的性能和稳定性具有重要影响。
电机及驱动系统建模通常采用控制理论、机械动力学等方法，建立描述电机及驱动系统的动态行为和性能的模型。
七、电磁暂态现象分析
电磁暂态现象分析是研究新能源机电和电磁暂态建模的重要领域。
在新能源系统中，电磁暂态现象包括雷电冲击、操作过电压等，这些现象对系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
电磁暂态现象分析通常采用电磁场理论和波动理论等方法，研究电磁暂态现象的产生机制和影响，并提出相应的防护措施。
八、新能源并网性能评估
新能源并网性能评估是研究新能源机电和电磁暂态建模的重要环节。
通过对新能源并网性能的评估，可以了解新能源并网对电力系统的影响，以及电力系统对新能源的接纳能力。
新能源并网性能评估通常采用电力系统分析、能源经济学等方法，评估新能源并网的经济效益和环境效益等指标。