文 献 综 述
电力系统的稳定性问题是指系统在某一正常运行状态下受到干扰之后，经过一段时间能否恢复到原来的稳定运行状态或过渡到新的稳定运行状态的问题。根据《电力系统安全稳定导则》的要求，电力系统必须同时满足发电机同步运行的稳定性，频率稳定性和电压稳定性。系统稳定性的破坏，将使整个电力系统受到严重的不良影响，造成大量用户供电中断，甚至造成整个系统崩溃瓦解[1]。电力系统稳定性按照干扰的大小一般分为静态稳定和暂态稳定。现代电网对电力系统暂态稳定仿真的精确性和强壮性提出了越来越高的要求,模型和参数对电力系统仿真精度和可信度的影响也越来越大[2]。为了提高计算速度,电力系统机电暂态的仿真程序一般都对发电机模型进行不同程度的简化。其一是忽略定子暂态,将定子电压方程由微分方程转化为代数方程; 其二是忽略暂态过程中转速变化对定子电压方程和转矩方程的影响。在此基础上,根据对阻尼绕组和励磁绕组的不同处理,得到从2阶到6阶详细程度不等的发电机实用模型[3] 在本次毕业设计中，我将采用实时数字仿真系统（real time digital simulation system）进行仿真。RTDS仿真器是一种全数字电力系统暂态模拟装置。它可用于包括IEC61850在内的保护和控制装置进行闭环测试，可以进行系统分析研究，可用于对调度员，工程师及学生进行培训。其中，RSCAD是RTDS仿真器硬件接口的主要界面。可以用来执行建模准备、运行仿真、分析结果等步骤。最重要的一点是RTDS可以连续实时工作。也就是说，它可以对电力系统公式进行快速求解，以便真实连续地输出可以代表实际系统电气量的信息。因为是实时求解，仿真器可以直接与电力系统控制保护装置进行连接实验。实时数字仿真器是专门为电力系统模拟仿真设计的，同时可以用来对物理装置如保护与控制装置进行测试[4]。RTDS软件包括了构成物理电力系统的许多复杂元件的精确的电力系统元件模型。 RTDS可以运行的电力系统元件主要有:同步电机、异步电机及励磁机、调速器和多质量块;单相和三相变压器;单回输电线和双回输电线;无源RLC支路、滤波器、单相和三相电源;断路器和故障设置;串联补偿(TCSC和MOV);高压直流阀组;CT,CVT等。上述单一元件及整个电力系统仿真的算法建立在与EMTP和EMTDC中采用的相同数学模型基础上。通过这些基本的元件,用户可以建立需要进行研究的电力系统网络[5]。当然除了RTDS我还可以用数值仿真进行验证，其中数值仿真方法是分析电力系统暂态稳定性中最成熟、应用最广泛的方法。通过对描述电力系统动态行为的微分方程组进行逐步积分,数值仿真方法可以求得所有系统变量的离散时间解,从而可以对电力系统的稳定性作出直观准确的判断,数值仿真方法的主要缺点是计算量很大,很难满足实时分析计算的要求[6]。而电力系统暂态稳定实时分析计算,需要快速、近似且可靠的数值仿真方法[7]。基于以上所述,由此发展了一种新的电力系统暂态稳定性快速仿真方法,并以此为基础利用发电机运动轨迹快速判断系统稳定性。此文献[8]所述方法在一实际大规模电力系统中得到了验证[8]。.我将以此方法对自己的仿真结果进行验证。其中，着重需要建立的模型是发电机励磁系统，发电机励磁系统作为电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分,对电网的电压控制和暂态稳定具有重要的作用,对电力系统的动态过程影响较大。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
2000 字左右的文献综述：
因此,开展主要机组励磁系统建模研究和参数实测工作,对加强电力系统基础数据平台的建设,提高安全稳定分析水平有重要意义[9]我毕业设计的要求是建立基于RTDS的单机无穷大系统模型，而前人已经建立了考虑阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化模型, 考虑阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化c1～c12模型直观地表示了包括交轴和直轴阻尼绕组在内的同步电机各部分之间的动态关系,为全面深入地分析同步电机的动态稳定问题提供了一种方便实用的数学模型[10]。这对我自己的设计有了很大的启发，也让我感受到了自己所作设计的重要意义。此外RTDS还可以运用于风电场等值发电机建模，这是在我设计的基础进行等值替换，随着并网风力发电机组的容量日益增大，风电将成为电力系统的重要组成部分，大规模风电的接入将对电网的动、暂态产生显著影响[11,12,13]。风电场等值模型的建立有助于对含有大规模风电接入的电网进行稳态运行以及各种稳定性问题的分析研究。因此,对大容量风电场进行等值建模，将复杂的风电场系统等值为精确且宜于计算分析的风电场模型，对大规模并网风电场的研究有着十分重要的意义[14]。通过分析现有等值方法借助RTDS平台特有功能给出不同需求下的风场等值的解决方案。考虑风场实际接线方式,在 RTDS平台上将风场等值为一个或多个大容量风电机组，通过若干联络线连接到升压变电站，升压后接入电网。使用单机容量加权等值法等值双馈风场；设计考虑遮挡面积的尾流效应RTDS模块；使用变尺度降阶等值法运用多rack 将不同地理位置、不同类型的机组等值并考虑尾流效应。因为多rack的使用和传输线相关，故给出运用多 rack 仿真和 RTDS 传输线使用的注意事 项[14]。这对我自己的设计有了很大启发，也让我知道自己设计的发电机模型应用的广泛性和必要性。此外，RTDS还可以应用于光伏发电中，基于实时数字仿真器，以内蒙古某实际光伏发电站为例，分析光照强度、环境温度以及负荷突变时对ＰＣＣ功率、电压波动的影响，用电压有效值标准差数据表征储能对光伏发电ＰＣＣ电压波动的影响程度。并分析在光储发电系统中，ＰＣＣ点电流保护设计中应考虑的改进措施[15]。这让我又对RTDS有了进一步的认识。而在我翻译的外文中，我知道了电力系统暂态稳定分析通常基于仿真或Lyapunov函数。前者依赖于真实但详细模型的单个轨迹的数值积分，后者则决定了简化但可处理模型的一组轨迹的性质。暂态稳定问题很容易描述[16]。
|
参考文献：[1]刘天琪，邱晓燕.电力系统分析理论.北京科写出版社.2011.6. [2]于浩, 刘瑞叶, 陈学允 ( Yu Hao, Liu Ruiye, Chen Xueyun, etal).发电机实用模型的选取对稳定计算的影响( Influenceon Stability Calculation Using Different PracticalModel of Generator).中国电力( Electric Power) , 1998,31(10)。 [3]张恒旭，薛禹胜．转速的简化处理对暂态稳定仿真的影响[J]．电力系统自动化，2003，27(17)：8-10. [4]徐宝良. 基于RTDS仿真的并网风电场建模及其保护问题研究[D]. 北京:北京交通大学, 2012. [5]郑 旭, 孙海顺, 黄立滨,庄良文,王学强. RTDS中同步电机模型特性研究.继电器.2005.7.1:64-80. [6]H．W.Dommel and N.Sato . Fast Transient Stability So1ution. IEEE Trans.PAS 1972,91(4):1643. [7]汪芳宗,何仰赞,陈德树. 电力系统暂态稳定性快速仿真方法,电力系统自动化, 1992年第2期 [8]汪芳宗，陈德树，何仰赞．大规模电力系统暂态稳定性实时仿真及快速判断[J]．中国电机工程学报，1993，13(6)：13—19 [9]宋福海.许新生.王大光.黄文英. 基于RTDS的发电机励磁系统建模.福建电力与电工.2006.6.26(2). [10]刘宪林，柳棹．考虑阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化模型[J]．中国电机工程学报，2000，20(10):41-45. [11]杨琦,张建华. 微型电网运行及保护设计[J]. 陕西电力,2011,39(1):1-5. [12]田军,吴建东. 风光储微网系统一体化解决方案[J]. 电气技术,2014(S1):9-14. [13] 夏向阳,万成. 配电网中光伏微网系统的新型控制 策略[J]. 电气技术, 2012(8): 28-31,50. [14] 蔡文超,杨炳元. 基于RTDS风电场等值建模若干问题的解决方案[J]. 电气技术,2017,(6):13-18. [15]李乐,栗文利. .基于RTDS储能对光伏发电PCC电压影响研究[J]. 现代电力, 2018,35(3):77-84. [16]Arapostathis A, Sastry S S, Varaiya P. Global analysis of swing dynamics[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems, 1982, 29(10): 673-679. |
文 献 综 述
电力系统的稳定性问题是指系统在某一正常运行状态下受到干扰之后，经过一段时间能否恢复到原来的稳定运行状态或过渡到新的稳定运行状态的问题。根据《电力系统安全稳定导则》的要求，电力系统必须同时满足发电机同步运行的稳定性，频率稳定性和电压稳定性。系统稳定性的破坏，将使整个电力系统受到严重的不良影响，造成大量用户供电中断，甚至造成整个系统崩溃瓦解[1]。电力系统稳定性按照干扰的大小一般分为静态稳定和暂态稳定。现代电网对电力系统暂态稳定仿真的精确性和强壮性提出了越来越高的要求,模型和参数对电力系统仿真精度和可信度的影响也越来越大[2]。为了提高计算速度,电力系统机电暂态的仿真程序一般都对发电机模型进行不同程度的简化。其一是忽略定子暂态,将定子电压方程由微分方程转化为代数方程; 其二是忽略暂态过程中转速变化对定子电压方程和转矩方程的影响。在此基础上,根据对阻尼绕组和励磁绕组的不同处理,得到从2阶到6阶详细程度不等的发电机实用模型[3] 在本次毕业设计中，我将采用实时数字仿真系统（real time digital simulation system）进行仿真。RTDS仿真器是一种全数字电力系统暂态模拟装置。它可用于包括IEC61850在内的保护和控制装置进行闭环测试，可以进行系统分析研究，可用于对调度员，工程师及学生进行培训。其中，RSCAD是RTDS仿真器硬件接口的主要界面。可以用来执行建模准备、运行仿真、分析结果等步骤。最重要的一点是RTDS可以连续实时工作。也就是说，它可以对电力系统公式进行快速求解，以便真实连续地输出可以代表实际系统电气量的信息。因为是实时求解，仿真器可以直接与电力系统控制保护装置进行连接实验。实时数字仿真器是专门为电力系统模拟仿真设计的，同时可以用来对物理装置如保护与控制装置进行测试[4]。RTDS软件包括了构成物理电力系统的许多复杂元件的精确的电力系统元件模型。 RTDS可以运行的电力系统元件主要有:同步电机、异步电机及励磁机、调速器和多质量块;单相和三相变压器;单回输电线和双回输电线;无源RLC支路、滤波器、单相和三相电源;断路器和故障设置;串联补偿(TCSC和MOV);高压直流阀组;CT,CVT等。上述单一元件及整个电力系统仿真的算法建立在与EMTP和EMTDC中采用的相同数学模型基础上。通过这些基本的元件,用户可以建立需要进行研究的电力系统网络[5]。当然除了RTDS我还可以用数值仿真进行验证，其中数值仿真方法是分析电力系统暂态稳定性中最成熟、应用最广泛的方法。通过对描述电力系统动态行为的微分方程组进行逐步积分,数值仿真方法可以求得所有系统变量的离散时间解,从而可以对电力系统的稳定性作出直观准确的判断,数值仿真方法的主要缺点是计算量很大,很难满足实时分析计算的要求[6]。而电力系统暂态稳定实时分析计算,需要快速、近似且可靠的数值仿真方法[7]。基于以上所述,由此发展了一种新的电力系统暂态稳定性快速仿真方法,并以此为基础利用发电机运动轨迹快速判断系统稳定性。此文献[8]所述方法在一实际大规模电力系统中得到了验证[8]。.我将以此方法对自己的仿真结果进行验证。其中，着重需要建立的模型是发电机励磁系统，发电机励磁系统作为电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分,对电网的电压控制和暂态稳定具有重要的作用,对电力系统的动态过程影响较大。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
2000 字左右的文献综述：
因此,开展主要机组励磁系统建模研究和参数实测工作,对加强电力系统基础数据平台的建设,提高安全稳定分析水平有重要意义[9]我毕业设计的要求是建立基于RTDS的单机无穷大系统模型，而前人已经建立了考虑阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化模型, 考虑阻尼绕组作用的单机无穷大系统线性化c1～c12模型直观地表示了包括交轴和直轴阻尼绕组在内的同步电机各部分之间的动态关系,为全面深入地分析同步电机的动态稳定问题提供了一种方便实用的数学模型[10]。这对我自己的设计有了很大的启发，也让我感受到了自己所作设计的重要意义。此外RTDS还可以运用于风电场等值发电机建模，这是在我设计的基础进行等值替换，随着并网风力发电机组的容量日益增大，风电将成为电力系统的重要组成部分，大规模风电的接入将对电网的动、暂态产生显著影响[11,12,13]。风电场等值模型的建立有助于对含有大规模风电接入的电网进行稳态运行以及各种稳定性问题的分析研究。因此,对大容量风电场进行等值建模，将复杂的风电场系统等值为精确且宜于计算分析的风电场模型，对大规模并网风电场的研究有着十分重要的意义[14]。通过分析现有等值方法借助RTDS平台特有功能给出不同需求下的风场等值的解决方案。考虑风场实际接线方式,在 RTDS平台上将风场等值为一个或多个大容量风电机组，通过若干联络线连接到升压变电站，升压后接入电网。使用单机容量加权等值法等值双馈风场；设计考虑遮挡面积的尾流效应RTDS模块；使用变尺度降阶等值法运用多rack 将不同地理位置、不同类型的机组等值并考虑尾流效应。因为多rack的使用和传输线相关，故给出运用多 rack 仿真和 RTDS 传输线使用的注意事 项[14]。这对我自己的设计有了很大启发，也让我知道自己设计的发电机模型应用的广泛性和必要性。此外，RTDS还可以应用于光伏发电中，基于实时数字仿真器，以内蒙古某实际光伏发电站为例，分析光照强度、环境温度以及负荷突变时对ＰＣＣ功率、电压波动的影响，用电压有效值标准差数据表征储能对光伏发电ＰＣＣ电压波动的影响程度。并分析在光储发电系统中，ＰＣＣ点电流保护设计中应考虑的改进措施[15]。这让我又对RTDS有了进一步的认识。而在我翻译的外文中，我知道了电力系统暂态稳定分析通常基于仿真或Lyapunov函数。前者依赖于真实但详细模型的单个轨迹的数值积分，后者则决定了简化但可处理模型的一组轨迹的性质。暂态稳定问题很容易描述[16]。
