智能电网数字物理混合仿真系统理论与应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文智能电网数字物理混合仿真系统理论及应用研究硕士研究生：胡昱宙学号：1100319044导师：张沛超副教授申请学位：工学硕士学科：电力系统及其自动化所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2012年1月授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONTHETHEORYANDAPPLICATIONOFHARDWARE-IN-THE-LOOPINSMARTGRIDCandidate：Yuzhou,HuStu

2、dentID:1100319044Supervisor：Assoc.Prof.Peichao,ZhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricPowerSystemandAutomationAffiliation：DepartmentofElectricalEngineeringDateofDefence：Jan,2013Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据上海交通大学硕士学位论文智能电网数字物理混

3、合仿真系统理论及应用研究摘要数字物理混合仿真结合了实时数字仿真和动态物理模拟的优点，是研究智能电网中新能源发电、储能、微网等系统的特性及接入技术的关键手段。根据被试装置的不同，数字物理混合仿真系统可分功率连接型闭环仿真及信号型闭环仿真两类，本文分别对两者进行了具体分析。本文首先从稳定性和精确性两方面对功率连接型仿真关键接口算法进行了理论分析并对阻尼阻抗接口进行了简化。得出了在阻抗匹配时，简化后的阻尼阻抗接口算法具有不受接口延迟影响的透明特性，理想变压器算法具有带有源负载能力强的结论。基于该结论提出了一种新混合接口模型，该接口用理想变压器接口构成前向驱动器，以激励物理模

4、拟系统；由简化阻尼阻抗接口构成反向观测器，以获得精确的数字仿真结果。仿真结果表明新接口算法兼顾了简化阻尼接口算法对数字仿真系统的“透明性”以及理想变压器接口的带有源负载能力。本文其次利用信号型闭环仿真技术实现了双馈风机的控制器硬件在环测试，构建了风电场综合仿真分析平台。本文同时推导了双馈风电场启动转子撬棒保护后的短路故障特性并进行了仿真验证，并讨论了故障特性对比相式距离保护的影响。转子撬棒保护启动后风电场的故障特性会使距离保护的抗过渡电阻能力发生变化。当采用母线记忆电压为极化量时，保护的抗过渡电阻能力与风电场的运行状态有关；当采用正序电压为极化量时，保护的抗过渡电阻能

5、力将减小。最后本文基于上述结果初步探讨了风电场自适应距离保护的设计方法。关键词：数字物理混合仿真，功率连接型仿真，接口算法，双馈风电机组，距离保护，极化电压I万方数据上海交通大学硕士学位论文KEYISSUESINHARDWARE-IN-THE-LOOPOFSMARTGRIDABSTRACTHardware-in-the-loopsimulationcombinesthemeritsofreal-timedigitalsimulationanddynamicphysicalsimulation,whichisakeytechnologytostudythesystemp

6、ropertiesandtheintegrationtechnologiesoftherenewableenergy,energystoragedevicesandmicrogridinthesmartgrid.Accordingtothedifferenceofphysicalhardwareundertest,hardware-in-the-loopsimulationsystemcanbedividedintotwotypeswhicharePHILsystemandCHILsystem.Thepaperanalyzesthetwosystemsrespecti

7、velyindetail.Firstly,thepaperstudiesandestablishesthestabilityandaccuracycharacteristicsofthePHILinterfacealgorithms.ThenthepapersimplifiestheDampingImpedancemodel(DIM)interfaceanddiscoversthat,whenthedampingimpedanceintheVESmatchestheequivalentimpedanceintheHUT,thesimplifiedDI