数字物理混合仿真系统的建模及理论分析(一)系统结构与模型.pdfVIP

第33卷第23期 电力系统自动化 V01．33No．23 AutomationofElectricPower Dec．10，2009 2009年12月10日 Systems 数字物理混合仿真系统的建模及理论分析 (一)系统结构与模型 陈 磊，闵 勇，叶 骏，李国杰，梁 旭 (清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，北京市100084) 摘要：数字物理混合仿真结合了数字仿真和物理模拟的优点，是仿真发展的新方向。接口算法是 混合仿真中的关键问题。分析了混合仿真系统的结构，对串行时序和并行时序进行了比较。综述 了已有的5种接口方法，并推导出其中4种方法的统一形式。最后建立了混合仿真系统的离散动 态模型，该模型为混合仿真系统的理论分析提供了基础。 关键词：数字物理混合仿真；接口算法；理想变压器模型；阻尼阻抗法 中图分类号：TM743 0 引言 计与实现是其中的关键环节。文献[10一12]中采用 四象限变压变频变换器作为接口设备，利用数字物 电力系统仿真是研究电网动态行为、保证电网 理混合仿真对电能质量、风电机组、舰船用推进电机 安全稳定以及优化运行的重要手段，从方法上可以 进行研究。 分为物理模拟与数字仿真两种。物理模拟利用实际 接口算法是混合仿真中的关键问题[z,9,13-1s]。 电力系统采用的系统元件，经过等值折算，对实际电 文献[2]采用电压预测技术提高高压直流(HVDC) 力系统进行模拟和仿真，不需要确定设备的数学模 混合实时仿真系统接口的稳定性。文献[9]对多种 型，但它存在建设投资巨大、参数更改困难、模拟规 接口方案进行了研究并对输电线解耦方案进行了改 模有限等缺点，无法模拟大规模电网的运行和试验。 进。文献[13]对物理侧动态采用一阶近似，提出了 应用数学模型来研究电力系统物理过程的仿真属于 一种新的接口算法。文献[14]建立了一个一阶电路 数字仿真。该方法可实现大规模电网的仿真和计 的混合仿真系统的离散动态模型，从理论上对接口 算，广泛用于科学研究和实际运行中【1]，但仿真结果 算法的稳定性进行了分析。文献[15]利用传递函 受模型、参数、算法的影响较大，无法完成对模型、参 数，研究比较了5种不同接口算法的稳定性。但从 数和算法的实际校验，与真实电力系统运行存在的 目前的研究现状看，对接口算法的研究还不够系统， 差距需要凭经验或故障录波结果进行反复修正。数 而且以仿真实验研究为主，理论上的研究还有待进 字仿真严重依赖设备的数学模型，建模的好坏直接 一步深入。 影响结果的精度和可信性。 本文首先分析混合仿真系统的结构和时序，在 结合数字仿真和物理模拟的混合仿真(又称硬