歐開(kāi)健張樹(shù)卿童陸園胡 云蔡澤祥管 霖

（1.華南理工大學(xué)電力學(xué)院 廣州 510640 2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院 廣州 510080 3.清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系 北京 100084）

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基于并行計(jì)算機(jī)/RTDS的混合實(shí)時(shí)仿真不對(duì)稱故障接口交互與實(shí)現(xiàn)

歐開(kāi)健1,2張樹(shù)卿3童陸園3胡 云2蔡澤祥1管 霖1

（1.華南理工大學(xué)電力學(xué)院 廣州 510640 2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院 廣州 510080 3.清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系 北京 100084）

摘要針對(duì)“并行計(jì)算機(jī)＋RTDS”的SMRT混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，提出用于三相不對(duì)稱處理的混合實(shí)時(shí)仿真接口三序電流分立注入法和電磁暫態(tài)側(cè)接口三序功率初始自校正計(jì)算方法，研發(fā)實(shí)現(xiàn)了電磁-機(jī)電暫態(tài)混合實(shí)時(shí)仿真中全序量交互，擴(kuò)展了SMRT混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)不對(duì)稱故障仿真模擬功能，經(jīng)SMRT電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真與RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真的對(duì)比測(cè)試驗(yàn)證表明，兩者仿真結(jié)果具有較高的吻合度。

關(guān)鍵詞：并行機(jī) RTDS 電磁暫態(tài) 機(jī)電暫態(tài) 混合實(shí)時(shí)仿真

0 引言

電網(wǎng)互聯(lián)及（特）高壓直流輸電、可控串補(bǔ)、SVC和STATCOM等大功率電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得電網(wǎng)運(yùn)行控制特性研究趨于復(fù)雜化[1,2]。為了研究分析交直流電網(wǎng)特性，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，準(zhǔn)確而可信的實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)是必不可少的工具[3]。利用各種實(shí)時(shí)電磁暫態(tài)仿真工具，可以與實(shí)際控制設(shè)備閉環(huán)連接，準(zhǔn)確地模擬直流輸電的動(dòng)態(tài)特性。但由于算法與模型的限制，電磁暫態(tài)仿真目前尚不適用于大規(guī)模電網(wǎng)仿真，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行等效簡(jiǎn)化，這影響了仿真的準(zhǔn)確性。而在機(jī)電暫態(tài)程序中直流輸電僅采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，忽略了其快速暫態(tài)過(guò)程[1]。

將電磁和機(jī)電暫態(tài)程序進(jìn)行接口實(shí)現(xiàn)混合實(shí)時(shí)仿真，將可以充分地利用兩種分析方法的優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)含HVDC、FACTS等設(shè)備的局部電網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析的同時(shí)，又能準(zhǔn)確地考慮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定特性的影響。實(shí)現(xiàn)混合實(shí)時(shí)仿真對(duì)研究交直流電網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)特性具有十分重要的意義。

為此，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者和工程師相繼進(jìn)行電磁-機(jī)電暫態(tài)混合仿真有關(guān)研究，并取得了一定的成績(jī)[4-19]。而針對(duì)混合仿真中不對(duì)稱工況下的故障處理亦有一些研究。

RTDS（real time digital simulator）采用寬頻等效（FDNE）和小步長(zhǎng)（50～100μs）交互等技術(shù)實(shí)現(xiàn)電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真，但是該方法在機(jī)電暫態(tài)計(jì)算中只保留發(fā)電機(jī)組不作簡(jiǎn)化。針對(duì)特定運(yùn)行方式用RTDS進(jìn)行大量的頻率掃描將網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷全部化簡(jiǎn)為寬頻等效網(wǎng)絡(luò)（運(yùn)行方式變化則需要重新化簡(jiǎn)），無(wú)法描述負(fù)序網(wǎng)和零序網(wǎng)，在非對(duì)稱工況下仿真準(zhǔn)確性不足[7,8]。

文獻(xiàn)[9,10]基于RTDS中的CBuilder自定義功能，在RTDS中進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真程序編程，并與RTDS電磁暫態(tài)仿真交互實(shí)現(xiàn)RTDS/CBuilder電磁-機(jī)電暫態(tài)混合實(shí)時(shí)仿真。但該混合實(shí)時(shí)仿真方法最多只能模擬幾十臺(tái)發(fā)電機(jī)，如要考慮不對(duì)稱故障接口要求，可模擬規(guī)模更小，目前從技術(shù)上無(wú)法達(dá)到實(shí)用化要求。

BPA混合仿真在網(wǎng)絡(luò)劃分和接口母線選取時(shí)，如果接口母線選為換流器的終端母線，電磁暫態(tài)子系統(tǒng)和機(jī)電暫態(tài)系統(tǒng)之間等效比較簡(jiǎn)單，并且不受網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度的限制。其缺點(diǎn)在于：對(duì)于弱電系統(tǒng)和高壓直流系統(tǒng)直接相連的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)發(fā)生非對(duì)稱故障及靠近逆變器終端的嚴(yán)重故障時(shí)，相位不平衡以及由諧波引起的逆變器終端波形畸變比較嚴(yán)重，致使仿真結(jié)果將會(huì)有一定誤差。另外BPA對(duì)HVDC、FACTS系統(tǒng)的模擬較較簡(jiǎn)單，并且只能進(jìn)行離線的混合仿真分析[11-13]。

ADPSS是我國(guó)自主研發(fā)的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)全數(shù)字混合實(shí)時(shí)仿真裝置。針對(duì)電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)仿真接口實(shí)現(xiàn)過(guò)程中由于機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)正序、負(fù)序阻抗不相等引起的機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)等效導(dǎo)納矩陣不對(duì)稱的問(wèn)題，ADPSS采用提出了節(jié)點(diǎn)分裂接口算法和戴維南等效簡(jiǎn)化法進(jìn)行處理。而目前少有文獻(xiàn)介紹ADPSS在交直流系統(tǒng)仿真分析的應(yīng)用案例[14-16]。

文獻(xiàn)[17]采用FDNE表示機(jī)電暫態(tài)側(cè)諧波對(duì)電磁暫態(tài)側(cè)的影響，研究實(shí)行基于電磁暫態(tài)仿真程序PSCAD/EMTDC和機(jī)電暫態(tài)仿真程序EWSC的非實(shí)時(shí)混合仿真系統(tǒng)，但該系統(tǒng)采用的是固定的FDNE，還不能模擬機(jī)電暫態(tài)側(cè)的故障，文中所采用的算例也沒(méi)有包含不對(duì)稱故障。

綜述所述，目前國(guó)內(nèi)外一些混合仿真的文獻(xiàn)資料，對(duì)不對(duì)稱故障處理進(jìn)行了一定的研究，但以上研究均為電磁暫態(tài)與機(jī)電暫態(tài)在同一仿真平臺(tái)進(jìn)行的。此外，BPA混合仿真等采用電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)串行計(jì)算方式的非實(shí)時(shí)仿真，也與本文研究有著本質(zhì)區(qū)別。

由南網(wǎng)科研院與清華大學(xué)電機(jī)系合作研究開(kāi)發(fā)“并行計(jì)算機(jī)（并行機(jī)）＋RTDS”的電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)（Simulation Mixed Real-Time，SMRT），已取得重要進(jìn)展，提出一定的混合實(shí)時(shí)仿真交互計(jì)算過(guò)程的關(guān)鍵方法、算法和平臺(tái)實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)[18,19]。但是，當(dāng)前的機(jī)電暫態(tài)仿真程序只考慮了系統(tǒng)的基波正序分量，在系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱故障的時(shí)候，不能全面反映故障特征。

本文對(duì)基于“并行機(jī)＋RTDS”的跨平臺(tái)SMRT混合實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，提出用于三相不對(duì)稱處理的混合實(shí)時(shí)仿真接口三序電流分立注入法和電磁暫態(tài)側(cè)接口三序功率初始自校正計(jì)算方法，研發(fā)電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真全序量（正序、負(fù)序和零序）轉(zhuǎn)換接口，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障混合實(shí)時(shí)仿真功能，同時(shí)，本文對(duì)SMRT電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真與RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。

1 三相不對(duì)稱跨平臺(tái)混合實(shí)時(shí)處理的難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)分析

電力系統(tǒng)仿真中，系統(tǒng)內(nèi)部元器件由三相對(duì)稱轉(zhuǎn)化為三相不對(duì)稱工況時(shí)，其電網(wǎng)元器件基本模型的參數(shù)發(fā)生變化，相應(yīng)的計(jì)算方法也應(yīng)隨之變更[20,21]。

電力系統(tǒng)三相對(duì)稱時(shí)，三相電流、電壓之間的關(guān)系解耦（非三相間物理的電磁耦合消失），可以用單相電路來(lái)研究三相電路。

而當(dāng)電力系統(tǒng)三相不對(duì)稱時(shí)，由于不對(duì)稱故障導(dǎo)致接口交互信息量增多，且電磁暫態(tài)側(cè)復(fù)雜，非線性系統(tǒng)三序特性難以直接等效建模，在接口信息轉(zhuǎn)化的過(guò)程中（特別是瞬時(shí)量與基波三序量之間的轉(zhuǎn)化），必然會(huì)引入接口電氣量的誤差，從而致使混合仿真中電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)兩側(cè)難以自然平滑地實(shí)現(xiàn)接口，需要在三相對(duì)稱情況下混合仿真接口方案基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步考慮加入并完善三相網(wǎng)絡(luò)與三序網(wǎng)絡(luò)接口的處理方法。

電力系統(tǒng)三相不對(duì)稱跨平臺(tái)混合實(shí)時(shí)處理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于以下兩個(gè)層面。

1.1 接口三序功率準(zhǔn)確計(jì)算

對(duì)于跨平臺(tái)混合實(shí)時(shí)仿真，三序功率計(jì)算準(zhǔn)確度和響應(yīng)速度要求較高，而在暫態(tài)、動(dòng)態(tài)過(guò)渡過(guò)程中，分網(wǎng)接口位置電壓、電流波形畸變，特別是在交流系統(tǒng)三相不對(duì)稱故障或工況下，接口瞬時(shí)量畸變嚴(yán)重，非特征諧波分量較大，從原理上分析，這種情況下接口功率計(jì)算準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度成為矛盾。

三相瞬時(shí)量向三序相量轉(zhuǎn)化的傳統(tǒng)方法關(guān)鍵環(huán)節(jié)用到DFT變換，但DFT性能上存在不足：①DFT的初位估計(jì)準(zhǔn)確度取決于接收信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度，如果時(shí)間過(guò)短，DFT的估計(jì)準(zhǔn)確度受到限制；②在暫態(tài)過(guò)程中，系統(tǒng)頻率波動(dòng)，當(dāng)混合仿真接口近端發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)接口電壓、電流相位發(fā)生突變，DFT算法的柵欄效應(yīng)和泄漏現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致較大的轉(zhuǎn)化誤差[22]。因此，基于此計(jì)算所得接口三序功率必然存在較大的誤差。

由于交直流混合仿真中接口功率（注入電磁暫態(tài)側(cè)直流換流站）無(wú)功部分較有功部分小很多，接口三序電流相量與三序電壓相量的相位差準(zhǔn)確度對(duì)功率計(jì)算影響顯著，特別是無(wú)功功率。因而，準(zhǔn)確地得到接口三序電流相量的相位是混合仿真成功的關(guān)鍵。

1.2 實(shí)時(shí)仿真中接口三序功率計(jì)算實(shí)施

現(xiàn)有電磁暫態(tài)仿真軟件所帶的三相瞬時(shí)量向三序相量轉(zhuǎn)化模塊，均難以很好地兼顧穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過(guò)程的準(zhǔn)確性，以及大擾動(dòng)情況下相位跳變的快速跟蹤特性。例如，本文混合實(shí)時(shí)仿真實(shí)施的基礎(chǔ)平臺(tái)RTDS仿真器，所自帶的三相瞬時(shí)量向相量轉(zhuǎn)化模塊，其DFT環(huán)節(jié)采用1周波8采樣點(diǎn)分析，相量提取準(zhǔn)確度較低，且計(jì)算所得序分量存在延遲，難以滿足混合仿真接口三序電流相位準(zhǔn)確計(jì)算的需要。

縱觀國(guó)內(nèi)外混合仿真研究前例[7-19]，雖對(duì)不對(duì)稱故障處理進(jìn)行了一定的研究，除了各自技術(shù)方案的不足外，以上研究電磁暫態(tài)與機(jī)電暫態(tài)均在同一仿真平臺(tái)進(jìn)行的。此外，BPA混合仿真等采用電磁暫態(tài)-機(jī)電暫態(tài)串行計(jì)算方式的非實(shí)時(shí)仿真，也與本文研究有著本質(zhì)區(qū)別。本文所基于的并行計(jì)算機(jī)/RTDS混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，在實(shí)時(shí)性和計(jì)算資源方面均受到嚴(yán)格限制，對(duì)混合仿真的不對(duì)稱接口研發(fā)提出了更高要求。

針對(duì)上述的跨平臺(tái)混合實(shí)時(shí)仿真中不對(duì)稱故障接口交互難題，本文提出用于三相不對(duì)稱處理的混合實(shí)時(shí)仿真接口三序電流分立注入法和電磁暫態(tài)側(cè)接口三序功率初始自校正計(jì)算方法，從而滿足在實(shí)時(shí)仿真對(duì)算法復(fù)雜度嚴(yán)格的限制及RTDS建模資源的限制下，研發(fā)實(shí)現(xiàn)不同實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)互聯(lián)下慮及不對(duì)稱故障的電磁-機(jī)電混合仿真技術(shù)。

2 三相不對(duì)稱處理的接口三序電流分立注入法

本文提出并采用的電力系統(tǒng)混合實(shí)時(shí)仿真處理交流電網(wǎng)三相不對(duì)稱的三序電流分立注入接口方法，其原理如圖1所示。

本文中，交流系統(tǒng)采用機(jī)電暫態(tài)仿真，直流系統(tǒng)采用電磁暫態(tài)仿真，兩者在換流母線處進(jìn)行接口，采用并行交互時(shí)序。

在機(jī)電暫態(tài)側(cè)，對(duì)三相不對(duì)稱的處理采用對(duì)稱分量法，將電力網(wǎng)絡(luò)分解為正、負(fù)和零三個(gè)序網(wǎng)，采用故障端口綜合導(dǎo)納法進(jìn)行分別或聯(lián)立求解。在電磁暫態(tài)側(cè)，采用RTDS作為基礎(chǔ)平臺(tái)，建立高壓直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真模型，并接入實(shí)際控制保護(hù)裝置。

機(jī)電暫態(tài)側(cè)采用電磁暫態(tài)側(cè)計(jì)算所得接口基波三序功率作為接口邊界條件，而不直接采用接口三序電流。一方面，采用功率源能夠有效反映電磁-機(jī)電暫態(tài)兩側(cè)子系統(tǒng)交互物理過(guò)程與相互作用和影響的本質(zhì)；另一方面則避免接口交互過(guò)程中基波相量相位偏差對(duì)交互計(jì)算穩(wěn)定性帶來(lái)的負(fù)面影響。

3 電磁暫態(tài)側(cè)接口三序功率初始自校正計(jì)算方法

實(shí)時(shí)仿真中，算法復(fù)雜度不宜過(guò)高，而現(xiàn)有商業(yè)化電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真中并未提供有效的三序基波功率計(jì)算模塊。針對(duì)該問(wèn)題，本文提出了一套高效可行的電磁暫態(tài)側(cè)接口三序功率初始自校正計(jì)算方法，其計(jì)算流程圖如圖2所示。

（1）在每個(gè)電磁暫態(tài)仿真步長(zhǎng)，測(cè)量電磁暫態(tài)側(cè)注入分網(wǎng)接口母線的三相瞬時(shí)電流Iif,abc（ t），經(jīng)過(guò)方均根值計(jì)算，得到電磁暫態(tài)側(cè)分網(wǎng)接口母線每相電流瞬時(shí)值的基波相量的幅值，并利用離散傅里葉變換，計(jì)算得到電磁暫態(tài)側(cè)分網(wǎng)接口母線每相電流瞬時(shí)值的基波相量的相位，從而得到電磁暫態(tài)側(cè)分網(wǎng)接口母線每相電流瞬時(shí)值的基波相量

圖1　交直流系統(tǒng)三相不對(duì)稱混合仿真交互接口原理Fig.1 The schematic diagram of the electromechanical transient/electromagnetic transient hybrid simulation interface considering asymmetric faults in the AC-DC system

圖2　電力系統(tǒng)混合實(shí)時(shí)仿真中接口功率的初始自校正計(jì)算方法的流程框圖Fig.2 Initially self-corrected power calculation method for power system real-time hybrid simulation

（3）根據(jù)瞬時(shí)功率公式[24]計(jì)算電磁暫態(tài)側(cè)子系統(tǒng)在分網(wǎng)接口處注入機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)有功功率PRER和穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率QRER作為參考。

瞬時(shí)功率為“全”功率，并不能直接作為接口功率使用。但通過(guò)分析可知：交流側(cè)系統(tǒng)三相對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，接口位置瞬時(shí)電壓和直流換流站瞬時(shí)電流諧波畸變分量足夠小，瞬時(shí)功率與基波正序功率基本相等；此外，注入高壓直流系統(tǒng)換流站的視在功率因數(shù)角很小甚至趨于0，無(wú)功功率-電流、電壓相位差的靈敏度較大且趨近最大值。因而，這里選用接口無(wú)功功率作為修正目標(biāo)，且選用瞬時(shí)無(wú)功作為相位差修正量的參考值。

（6）將電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處的穩(wěn)態(tài)無(wú)功功率QRER作為參考功率，與步驟（5）計(jì)算得到的正序無(wú)功功率Qif,1進(jìn)行比較，得到偏差ΔQ。

（7）對(duì)ΔQ經(jīng)積分環(huán)節(jié)后，得到電磁暫態(tài)側(cè)分網(wǎng)接口母線的三序電流與分網(wǎng)接口基波的三序電壓的夾角δ的修正量Δδ為

式中，T為積分時(shí)間常數(shù)，T取10～1 000s，在保證Δδ不振蕩、不發(fā)散的情況下，T的取值盡可能的??；K為比例系數(shù)，取1rad/Mvar。

本文提出的電力系統(tǒng)混合實(shí)時(shí)仿真中接口功率的初始自校正計(jì)算方法，不僅能夠正確計(jì)算交流系統(tǒng)三相對(duì)稱工況下電磁暫態(tài)側(cè)注入機(jī)電暫態(tài)側(cè)的接口功率，而且能夠正確計(jì)算交流系統(tǒng)三相不對(duì)稱工況下的接口注入功率，從而減小因兩側(cè)子網(wǎng)閉環(huán)后帶來(lái)的功率波動(dòng)，保證交直流混合仿真系統(tǒng)快速平穩(wěn)進(jìn)入目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)。另外此方法易于實(shí)現(xiàn)，可減少調(diào)節(jié)時(shí)間，提高系統(tǒng)的快速性和穩(wěn)定性，是解決當(dāng)前混合仿真中接口功率計(jì)算不準(zhǔn)確問(wèn)題的實(shí)用方法。同時(shí)，該方法計(jì)算量相對(duì)較小，適合于實(shí)時(shí)仿真。

4 基于案例的混合實(shí)時(shí)仿真測(cè)試

本文采用圖3的案例進(jìn)行SMRT電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真與RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真的對(duì)比測(cè)試。

圖中，機(jī)電側(cè)為29節(jié)點(diǎn)交流系統(tǒng)，電磁側(cè)為1回直流系統(tǒng)。交流系統(tǒng)通過(guò)IEEE標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)修改組合而成，分為4塊交流區(qū)域，其中包含8臺(tái)發(fā)電機(jī)。直流輸電系統(tǒng)主要參數(shù)按貴廣I直流系統(tǒng)設(shè)置。

圖3　仿真對(duì)比測(cè)試模型Fig.3 The simulation model for comparison between RTDS and SMRT

對(duì)于電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真，圖3中的交流系統(tǒng)部分在并行計(jì)算機(jī)中進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真計(jì)算，直流輸電系統(tǒng)部分在RTDS中進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真計(jì)算，兩者在換流母線處進(jìn)行接口。對(duì)于純RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真，圖3中的交直流系統(tǒng)均在RTDS中進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真計(jì)算。

直流系統(tǒng)逆變側(cè)換流母線處交流系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)時(shí)間為100ms的A相金屬性接地故障，SMRT電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真與純RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真的對(duì)比測(cè)試結(jié)果如圖4和圖5所示（圖中黑色曲線為純RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真結(jié)果，點(diǎn)劃線為增加不對(duì)稱模擬功能前的SMRT電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真結(jié)果，虛線為增加不對(duì)稱模擬功能后的SMRT混合實(shí)時(shí)仿真結(jié)果）。

由以上仿真結(jié)果可見(jiàn)，通過(guò)本文研發(fā)的電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真全序量（正序、負(fù)序和零序）轉(zhuǎn)換接口，SMRT混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)不對(duì)稱故障仿真功能，仿真結(jié)果與RTDS電磁暫態(tài)仿真結(jié)果具有較高的吻合度。

圖4　逆變側(cè)換流母線三相交流電壓Fig.4 The AC voltages of commutation bus in the inverter side

圖5　直流系統(tǒng)電壓、電流和功率Fig.5 The voltage,current and power of the DC system

5 結(jié)論

本文針對(duì)“并行機(jī)＋RTDS”的SMRT混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，提出電磁暫態(tài)側(cè)接口三序功率初始自校正計(jì)算方法，以及用于三相不對(duì)稱處理的混合實(shí)時(shí)仿真接口三序電流分立注入法，研發(fā)實(shí)現(xiàn)了電磁-機(jī)電暫態(tài)混合實(shí)時(shí)仿真中全序量（正序、負(fù)序和零序）交互，擴(kuò)展了SMRT混合實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)不對(duì)稱故障仿真模擬功能，經(jīng)SMRT電磁-機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真與RTDS電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真的對(duì)比測(cè)試驗(yàn)證表明，SMRT混合實(shí)時(shí)仿真與RTDS電磁暫態(tài)仿真結(jié)果具有較高的吻合度。

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歐開(kāi)健 男，1974年生，博士，教授級(jí)高工，研究方向?yàn)殡姶?機(jī)電暫態(tài)混合仿真、交直流電力系統(tǒng)仿真分析及試驗(yàn)研究。

E-mail:oukj@csg.cn（通信作者）

張樹(shù)卿 男，1983年生，博士，助理研究員，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)次同步振蕩、電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真、電力物聯(lián)網(wǎng)和電力系統(tǒng)負(fù)荷建模。

E-mail:zsq@mail.tsinghua.edu.cn

Interface Method and Implementation for Asymmetric Fault Simulation on Parallel Computer/RTDS-Based Hybrid Simulator

Ou Kaijian1,2Zhang Shuqing3Tong Luyuan3Hu Yun2Cai Zexiang1Guan Lin1
（1.School of Electric Power South China University of Technology Guangzhou 510640 China 2.Electric Power Research Institute CSG Guangzhou 510080 China 3.Tsinghua University Beijing 100084 China）

AbstractBased on the SMRT（simulation mixed real-time）including parallel computer and RTDS electromagnetic transient/electromechanical transient hybrid real-time simulation platform,this paper presents a three sequence current injection method in the hybrid real-time simulation interface for dealing with the asymmetric faults.Furthermore,the automatic calibration method for the three sequence initial power at the electromagnetic transient side is also presented.Thus,all the three sequence currents and voltages could be exchanged between electromagnetic transient simulation and electromechanical transient simulation.As a result,the asymmetric fault simulation function is realized in the SMRT hybrid real-time simulation platform.It is shown that the simulation results of SMRT hybrid real-time simulation platform are similar to those of RTDS.

Keywords：Parallel computer,real time digital simulator,electromagnetic transient,electromechanical transient,hybrid real-time simulation

作者簡(jiǎn)介

收稿日期2013-12-17 改稿日期 2014-04-24

中圖分類號(hào)：TM743