初步设计方案x.doc

初步设计方案x.doc中国南方电网CHINASOUTHERNPOWERCRID交直流混合电网机电暂态仿真软件开发项目直流、,在电力系统建模方法与仿真技术方面有了突飞猛进的发展,例如从原先独立的相分量或序分量独立建模到相、序混合建模,从稳态、机电暂态、屮长期模型的刚性划分到准稳态模型、机电■电磁混合仿真精确模型,、RTDS为代表的准实时/实时数字仿真等。在这种快速发展的背后,蕴含着两类基本要素:其一是在建模对象复杂化的基础上相应的建模方法不断地深入和完善,其二是仿真算法以及仿真软件赖的IT技术突飞猛进地提高。针对第一类因索,就对象的复杂化而言,南方电网可称之为世界上最复杂的交直流电力系统,如2009年建成投运的世界第一条±800kV特高压直流输电“云南■广东”直流输电工程,相继出现广西平果TCSC串补、等具有代表性的大容量FACTS应用工程,在智能电网背景下的风能、太阳能光伏发电的接入等等。尽管南方电网在积累了大量宝贵的实际运行经验,但在建模方法与分析体系上存在一定的不足,在仿真技术的实际应用小逐渐凸显,例如不对称故障下的非故障点的电气信息监测与现场录波数据的差异较人等。这类问题的根源在于运行屮发现的许多全新的特性与原有分析方法、手段的不匹配,仅依靠H前现有的仿真软件往往难以得心应手地解决。针对第二类因素,则是长期以來一直制约电力系统仿真领域取得突破的主要瓶颈——仿真框架的可扩展性、计算速度和计算能力。随着计算机硬件技术的迅猛提升,GPU计算、网格计算技术、云计算技术的出现和成功应用,己出现了诱人的解决前景。但在如何科学、合理地引入相关新技术,通过搭建开放、高效的架构平台,可反应互联大电网详细动态特性的分析工具,并能以此为基础进一步完善计算性能,保证仿真软件的先进性和扩展性等方而,南方电网尚缺乏标志性成果。因此,在这方而的工作也将具有重要的现实价值和强烈的急迫性。本项H的提出、规划与有计划地实施,正是南方电网将多年来的运行经验与技术积累进行成果固化的集屮表现。华南理工大学电力学院作为此项FI的合作单位,在交直流屯力系统运行与仿真等方面已具有扎实的积累。本项H将立足于新型的电力系统复杂元件,全面涵盖HVDC/FACTS、光伏、风机等装置,期望在精确动态仿真与丰富元件模型库上,良好地支撑南方电网H主开发的交直流混联系统仿真程序的开发工作。本报告旨在深入阐述本项H的研究内容、技术路线,尽可能给出所开发软件整体架构和具体功能模块的模型框架。研究内容国内外研究现状分析针对交直流紧密联系的电力系统,传统的视角往往以交流系统为立足点,通过考察直流、新能源及FACTS的外特性并将其作为影响交流系统主要因素。但这种建模与分析方法,不足以解答由于大功率电力电子器件的快速可控性所引起的交直流相互激励的连锁反应,譬如源于交流故障导致直流系统阀元件的相继换相失败与恢复过程屮电气量快速变化对整个系统的冲击影响。以南方电网为例,2005年12月220kV惠三线发生相间短路故障,引发了三广直流鹅城逆变站的换相失败并进而导致了5()0kV交流电网屮的横东(横沥■东莞)甲乙线跳闸。类似的这种事故都是一个具备连锁反应和根据吋间演变的动态过程,它包涵了直流系统、交流系统元件的详细动态与控制动态行为的综合作用结果。但由于模型的限制,BPA等机电暂态仿真软件对于此类的模拟仿真,与实际现场的录波数据相比有较大差距。南方电网与屮国电力科学科院合作,在BPA软件屮就直流系统的模型与控制系统进行了一定的改进,但进行与EMTDC、RTDS的结果对比发现仍有一定差距。根源在于运行屮发现的许多全新的特性与原有分析方法、手段的不匹配。即缺乏详细到阀组环节的全而认识,只依赖于传统的正序等效定则,对于非故障点的电气信息无法正确仿真。电力系统元件模型设计和大建模系统的全过程仿真一直是科研工作者关心的热点,大量成功的经验不断见诸报端。相关工作对于南方电网这种交直流并联运行,含有种类丰富、、风机装置的庞大规模电网就具有凸出的意义。项H组将充分借鉴现有建模与分析技术,同吋在开发过程屮充分考虑南方电网暂态仿真程序的开发实施条件,保证元件模型库的先进性和实用性。例如,综合考虑了机电暂态过程和电磁暂态过程的和互影响的混合仿真接口,从独立的相、序模型到相序混合模型,从准稳态模型到基于开关函数的对称相量模型,大规模电力系统的动态等值化简等。另外,还应保证元件库与暂态仿真程序的接口算法、数据时序交互方式、数据通信和同步控制算法,确保开发架构的科学、高效,能便捷地扩充基础功能,如电网动态等值、电压稳定分析模块等。元件建模约束条件