基于ATP-EMTP的大电网电磁暂态仿真及等值研究

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随着现代电力系统规模的不断扩大，特高压交直流输电工程的相继投产，分布式发电系统的广泛接入，现代电网的动态特性将变得日益复杂。电力系统仿真是通过建立适当的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法。基于正序基波相量的机电暂态仿真程序可以对大规模电网进行仿真，但无法准确模拟电力电子装置的快速瞬变特性以及非线性元件引起的波形畸变，通常也没有考虑系统参数的频率特性；基于瞬时值计算的电磁暂态仿真程序能很好地模拟系统的快速暂态行为，同时可以考虑系统参数的频率特性，但一般仿真的系统规模较小，在仿真前需要对网络进行等值，而等值会产生误差。我国现行的电力系统数据主要是记录于机电暂态仿真软件的数据库中，适用于电磁暂态仿真的电网数据匮乏，因此进行大规模电网的电磁暂态仿真时需要将机电暂态数据转换为电磁暂态数据。本文基于电磁暂态分析软件ATP-EMTP的数据存储格式，将机电暂态仿真软件PSASP中大电网的电气数据转换到ATP-EMTP的输入数据文件中，转换的模型包括发电机、变压器、输电线路、负荷及无功补偿装置等，利用转换后的数据对WSCC9节点系统和陕西省交流电网进行了潮流计算和短路电流计算，并与PSASP的计算结果进行了对比，验证了采用ATP-EMTP进行人规模电网暂态仿真的可行性。电力系统中暂态现象涉及的频率范围很广，从0Hz到大约50MHz的范围。网络元件在所分析的暂态过程中的频率特性必须仔细考虑，因为这些参数对暂态现象有决定性的影响。在进行电力系统的电磁暂态仿真计算时，一个元件的特性模拟，不只要求有准确的等值电路，还需要根据研究频率范围模拟它的频率特性。对大规模电网而言，电力系统元件参数的频率特性对网络暂态特性的影响更是不容忽视。本文重点考虑输电线路参数的频率相关特性，采用基于有理式的方法进行频率相关网络等值(FDNE)分析，利用自回归滑动平均（ARMA）算法计算端口导纳有理函数式，并通过一种能自定义误差标准的无约束系统辨识方法进行求解；提出了一种三相平衡系统的单端口及多端口频率相关等值电路模型，并结合具体算例验证了等值模型的正确性。最后通过与只考虑系频特性的等值方法对比，表明了考虑系统频率特性的FDNE等值不仅可以减少仿真计算时间，还可以提高等值精度，对大电网的电磁暂态特性分析来说是必要的，具有工程实际意义。

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作者
曾垂杨;
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作者单位

西安科技大学;

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授予单位西安科技大学;
学科电气工程
授予学位硕士
导师姓名付周兴,李云阁;
年度 2018
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类输配电工程、电力网及电力系统;自动化技术及设备;
关键词
ATP-EMTP; 大电网; 电磁暂态仿真;

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