2010 年 第 4 卷 第 3 期 南 方 电 网 技 术 研 究 与 分 析 2010,Vol. 4,No. 3 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Study & Analysis 文 章 编 号 :1674-0629(2010)03-0051-06 中 图 分 类 号 :TM743 文 献 标 志 码 :A 电 网 运 行 RTDS 分 析 的 可 行 性 及 方 式 探 讨 韩 伟 强, 李 战 鹰, 郭 琦, 张 建 设, 贾 旭 东 ( 南 方 电 网 技 术 研 究 中 心, 广 州 510623) 摘 要 : 南 方 电 网 仿 真 实 验 室 作 为 中 国 南 方 电 网 有 限 责 任 公 司 的 重 点 实 验 室, 拥 有 国 际 上 最 先 进 和 最 大 规 模 的 实 时 数 字 仿 真 装 置 (RTDS) 资 源, 如 何 发 挥 资 源 优 势, 更 好 地 为 南 方 电 网 交 直 流 并 联 运 行 系 统 提 供 仿 真 分 析, 一 直 倍 受 关 注 鉴 此, 对 RTDS 应 用 于 南 方 电 网 运 行 分 析 的 可 行 性 及 方 式 进 行 探 讨, 指 出 RTDS 具 有 与 实 际 控 制 保 护 装 置 闭 环 连 接 进 行 试 验 的 独 特 优 势, 但 由 于 仿 真 规 模 有 限, 需 要 进 行 电 网 等 值 处 理, 电 网 仿 真 分 析 的 时 效 性 及 适 应 性 受 限 在 此 基 础 上, 提 出 了 RTDS 为 南 方 电 网 运 行 分 析 提 供 支 持 的 工 作 设 想 关 键 词 : 电 力 系 统 仿 真 ; 实 时 仿 真 ; 电 网 运 行 分 析 计 算 ; 实 时 数 字 仿 真 装 置 (RTDS) Research on the Feasibility and Mode of RTDS Analysis of Power System Operation HAN Weiqiang, LI Zhanying, GUO Qi, ZHANG Jianshe, JIA Xudong (CSG Technology Research Center, Guangzhou 510623, China) Abstract: China Southern Power Grid Simulation Laboratory, as the key laboratory of China Southern Power Grid Co. Ltd, has the most advanced and largest-scale RTDS simulation resources worldwide. It is the focus of attention how to use the advantage of these simulation resources to provide much better simulation analysis for AC-DC parallel operating system of China Southern Power Grid (CSG). In this paper, the feasibility and mode of RTDS analysis on CSG are analyzed, and it is pointed out that RTDS has the unique advantage of connecting with actual control and protection devices to complete the closed-loop experiments, but it is limited by the size of model and the requirement of equivate power network so much that it lacks timeliness and adaptability of power system simulation. Furthermore, a plan of RTDS works in the laboratory for CSG operation analysis is proposed. Key words: power system simulation; real-time simulation; analysis of power system operation; RTDS 南 方 电 网 仿 真 实 验 室 拥 有 国 际 上 最 先 进 和 最 大 规 模 的 实 时 数 字 仿 真 装 置 (RTDS) 资 源, 当 前 正 在 积 极 研 究 如 何 更 好 地 为 南 方 电 网 这 样 复 杂 的 交 直 流 并 联 系 统 分 析 提 供 技 术 支 持, 包 括 大 系 统 实 时 仿 真 建 模 研 究 在 线 潮 流 下 实 时 仿 真 研 究 电 磁 - 机 电 暂 态 混 合 实 时 仿 真 研 究 等, 力 图 实 现 RTDS 对 南 方 交 直 流 并 联 电 网 运 行 分 析 计 算 的 关 键 突 破 但 我 们 对 RTDS 的 优 势 和 短 处 必 须 有 清 醒 的 认 识, 才 能 更 好 地 制 定 恰 当 的 电 网 实 时 仿 真 分 析 工 作 计 划, 并 协 调 好 各 方 面 的 工 作 因 此, 本 文 对 电 网 运 行 RTDS 分 析 的 可 行 性 及 方 式 进 行 探 讨 1 RTDS 特 点 分 析 RTDS 产 生 的 主 要 背 景 是 替 代 传 统 的 动 模, 实 现 电 力 系 统 的 计 算 机 数 字 仿 真 与 电 网 实 际 控 制 保 护 设 备 的 闭 环 连 接, 建 立 实 时 运 行 的 模 拟 状 态, 从 而 进 行 电 网 控 制 保 护 装 置 的 试 验 [1 3] 这 里 的 实 时 可 理 解 为 RTDS 仿 真 与 被 模 拟 的 实 际 电 网 的 特 征 在 时 间 趋 向 上 是 同 步 的, 当 然, 实 际 电 网 的 特 征 量 有 其 频 谱 范 围,RTDS 仿 真 步 长 控 制 在 50~80 μs, 可 以 做 到 3 khz 内 的 特 征 量 实 时 ( 比 物 理 动 模 的 2 khz 要 高 ) 就 控 制 保 护 装 置 的 研 发 与 闭 环 试 验 而 言, RTDS 具 有 超 过 大 多 数 电 力 系 统 仿 真 工 具 的 优 势 但 在 电 网 分 析 方 面,RTDS 也 有 明 显 的 短 处 其 一,RTDS 实 时 仿 真 规 模 的 受 限 性, 尤 其 是 单 元 RACK 对 电 网 母 线 节 点 数 的 限 制 RTDS 采 用 并 行 分 区 计 算 处 理 技 术 和 专 用 硬 件 结 构 ( 单 元 RACK 拥 有 20 个 插 槽 ) [4], 目 前 可 以 处 理 54 个 单 相 节 点, 相 当 于 18 个 交 流 母 线, 即 使 完 成 最 新 的 技 术 升 级 后 也 只 有 66 个 单 相 节 点, 相 当 于 22 个 交 流 母 线 [5] ; 此 外, 每 回 直 流 线 路 需 占 用 2 个 RACK 资 源 用 RTDS 实 时 仿 真 较 大 规 模 的 电 网, 需 要 极 大
52 南 方 电 网 技 术 第 4 卷 量 RACK 资 源, 因 此, 对 于 南 方 电 网 这 种 节 点 数 过 千 的 大 规 模 电 网 ( 据 不 完 整 统 计, 目 前 南 方 电 网 BPA 潮 流 文 件 实 际 节 点 数 在 3 000 个 以 上 ), 就 全 网 仿 真 计 算 而 言 是 不 可 能 也 不 应 该 走 这 一 技 术 路 线 的 其 二,RTDS 要 求 对 电 网 做 等 值 处 理 跨 RACK 的 线 路 长 度 最 短 通 常 不 能 小 于 30 km( 以 100 μs 仿 真 步 长 计 ) [6] 这 意 味 着 即 使 用 RTDS 处 理 珠 江 三 角 洲 地 区 局 部 密 集 电 网 时, 也 需 要 对 电 网 进 行 适 当 的 等 值 简 化 更 主 要 在 于 仿 真 规 模 的 限 制,RTDS 的 应 用 总 离 不 开 电 网 等 值 处 理 对 于 要 求 定 性 结 论 的 各 类 控 制 保 护 装 置 试 验 来 说,RTDS 是 完 全 可 以 满 足 的 [7 10] 但 应 用 于 对 精 确 性 和 定 量 化 有 要 求 的 任 务 时, 如 电 网 运 行 方 式 计 算,RTDS 分 析 确 实 不 是 一 件 简 单 的 工 作 [11] 一 方 面 在 于 电 网 等 值 本 身 的 工 作 量 不 菲, 难 度 较 大 ; 另 一 方 面 在 于 电 网 等 值, 特 别 是 发 电 机 群 的 系 统 等 值 后, 对 其 暂 态 动 态 过 程 的 仿 真 结 果 的 认 同 和 认 可 性 也 还 是 一 个 问 题 其 三,RTDS 进 行 电 网 分 析 计 算 的 效 率 相 对 偏 低 由 于 与 天 广 贵 广 云 广 直 流 控 制 保 护 装 置 相 连 ( 如 果 将 实 际 装 置 以 仿 真 模 型 模 拟 替 代, 直 接 采 用 EMTDC 更 为 合 适 方 便 ), 这 些 装 置 正 常 进 入 工 作 状 态 约 在 20~30 min; 另 外 考 虑 到 RTDS 模 型 中 机 组 的 启 动 时 间, 整 个 系 统 从 进 入 稳 态 到 可 以 进 行 计 算, 为 时 不 短 ( 如 南 网 主 网 40 台 机 系 统 约 在 30 min), 总 体 需 在 30~40 min 以 上 当 然 一 些 小 扰 动 下, 如 直 流 不 闭 锁 或 系 统 不 失 稳, 计 算 耗 时 会 有 所 减 少 从 这 一 角 度 讲,EMTDC 作 为 通 用 离 线 电 磁 暂 态 仿 真 软 件, 无 论 是 规 模 效 率 及 成 本 还 是 灵 活 方 便 性 等, 比 RTDS 能 更 适 合 用 于 电 网 运 行 的 分 析 计 算, 而 且 EMTDC 作 为 工 程 实 用 和 研 究 级 电 磁 暂 态 仿 真 工 具, 在 交 直 流 混 合 电 网 的 电 磁 暂 态 特 性 方 面 比 RTDS 更 具 精 细 的 一 面 但 EMTDC 中 控 制 保 护 的 建 模 难 度 大, 目 前, 天 广 贵 广 云 广 等 直 流 控 制 保 护 研 究 模 型 均 由 设 备 供 应 厂 商 结 合 工 程 建 设 配 套 提 供 总 之,RTDS 的 优 势 在 于 适 合 各 类 控 制 保 护 装 置 的 闭 环 试 验 和 研 发 需 要, 在 电 网 分 析 方 面 与 BPA 和 EMTDC 相 比, 只 有 互 补 性 而 不 具 优 势 2 RTDS 用 于 电 网 运 行 分 析 支 持 的 可 行 性 2.1 某 些 特 殊 方 式 下 的 电 网 运 行 分 析 专 项 计 算 BPA 作 为 通 用 的 机 电 暂 态 分 析 主 力 工 具, 用 于 南 方 电 网 的 系 统 分 析 受 到 的 最 大 挑 战 是, 对 于 多 回 交 直 流 并 联 运 行 为 显 著 特 点 的 电 网, 由 于 对 直 流 输 电 的 简 化 模 拟, 在 系 统 发 生 故 障 的 较 大 扰 动 期 间, 直 流 输 电 的 控 制 特 性 反 应 不 完 整, 对 分 析 结 果 会 有 所 影 响, 如 换 相 失 败 问 题 故 障 重 启 动 等 [12 13] 而 RTDS 和 EMTDC 在 这 方 面 具 有 相 对 优 势 [14 15], 因 此, 利 用 RTDS 与 实 际 直 流 控 制 保 护 装 置 连 接 的 特 点, 进 行 某 些 特 殊 方 式 下 的 电 网 运 行 分 析 专 项 计 算 具 有 一 定 的 意 义 否 则, 假 如 是 纯 交 流 电 力 系 统, RTDS 对 电 网 分 析 应 用 的 价 值 将 大 大 降 低 由 于 要 电 网 等 值, 大 规 模 RTDS 仿 真 适 合 对 于 特 定 方 式 下 特 定 专 题 的 校 验 性 计 算 分 析, 特 别 是 结 合 与 控 制 特 性 关 系 密 切 的 方 式, 比 如 受 端 电 网 故 障 换 相 失 败 的 安 全 性, 直 流 线 路 故 障 重 启 对 交 直 流 系 统 稳 定 的 影 响 等 这 也 是 电 网 仿 真 实 验 室 较 有 条 件 和 价 值 可 以 开 展 的 南 方 电 网 运 行 分 析 的 工 作, 但 为 了 对 分 析 结 果 的 认 同 认 可 需 要, 应 与 电 网 分 析 专 业 仿 真 软 件 BPA EMDTC 的 计 算 结 果 充 分 比 对, 特 别 是 与 南 方 电 网 实 际 典 型 故 障 做 比 对 分 析 2.2 关 于 RTDS 的 在 线 预 决 策 系 统 理 论 上,RTDS 的 计 算 过 程 与 实 际 系 统 过 程 时 间 上 一 致, 如 30 s 的 实 际 系 统 扰 动 过 程,RTDS 仿 真 也 是 完 整 的 30 s, 而 非 实 时 仿 真 工 具 或 许 在 1 s 甚 至 更 短 的 时 间 内 完 成 计 算 分 析, 而 且 可 以 进 行 批 量 处 理, 在 某 短 时 间 段 内 进 行 快 速 扫 描 式 计 算 等 因 此,RTDS 用 于 在 线 预 决 策 支 持 系 统 的 可 行 性 不 显 著 因 为 RTDS 采 用 的 是 电 磁 暂 态 仿 真 算 法, 其 计 算 速 度 比 已 提 出 的 动 态 安 全 分 析 方 法, 如 李 雅 普 诺 夫 法 EEAC 法 模 式 识 别 法 等, 慢 几 个 数 量 级 ; 已 提 出 的 动 态 安 全 分 析 方 法 尚 且 不 能 达 到 预 决 策 的 要 求, 采 用 RTDS 实 时 数 字 仿 真 就 更 不 用 说 了 2.3 基 于 断 面 潮 流 RTDS 电 网 运 行 决 策 分 析 系 统 其 出 发 点 是 贴 近 实 际 电 网 运 行 方 式, 快 速 进 行 电 网 的 安 全 性 分 析 和 电 力 系 统 事 故 再 演 等 工 作 要 点 是 从 EMS 系 统 截 取 电 网 实 时 的 潮 流 稳 定 数 据, 并 按 照 RTDS 系 统 仿 真 要 求 对 模 型 进 行 拼 接 分 配 转 换 等,RTDS 完 成 对 实 时 获 取 的 潮 流 稳 定 数 据 作 为 初 态 进 行 潮 流 和 稳 定 计 算, 继 而 给 出 分 析 和 决 策 结 果 本 课 题 目 前 已 与 某 大 学 开 展 合 作, 其 EMS 数 据 到 RTDS 读 取 环 节 已 取 得 进 展, 并 成 功 解 决 RTDS 仿 真 系 统 状 态 的 直 观 性 可 视 化 问 题 本 课 题 更 关 键 的 难 题 在 于 从 实 际 电 网 运 行 所 采 集 到 的 数
第 3 期 韩 伟 强, 等 : 电 网 运 行 RTDS 分 析 的 可 行 性 及 方 式 探 讨 53 据, 要 对 应 分 配 到 RTDS 仿 真 电 网 模 型 下 的 等 值 发 电 机 的 初 始 状 态 ( 包 括 励 磁 调 速 系 统 等 的 初 态 ), 这 样 才 能 使 RTDS 运 行 决 策 分 析 计 算 成 为 可 能, 而 RTDS 的 仿 真 规 模 则 是 另 一 方 面 的 问 题 2.4 机 电 - 电 磁 暂 态 混 合 仿 真 由 于 RTDS 仿 真 规 模 受 限, 因 此 提 出 了 机 电 - 电 磁 暂 态 混 合 仿 真, 将 直 流 等 电 力 电 子 设 备 采 用 瞬 时 值 的 小 步 长 仿 真 ( 电 磁 暂 态 仿 真 ), 将 常 规 的 交 流 系 统 采 用 工 频 相 量 的 大 步 长 仿 真 ( 机 电 暂 态 仿 真 ) 紧 密 结 合 的 仿 真 计 算 [16 20] 该 项 研 究 作 为 国 家 科 技 部 重 大 攻 关 专 项, 目 前 已 与 国 内 研 究 机 构 开 展 合 作, 取 得 了 初 步 研 究 成 果 2.5 RTDS 与 BPA EMTDC 等 系 统 仿 真 功 能 对 比 不 同 仿 真 软 件 的 功 能 对 比 如 表 1 所 示 2.6 仿 真 实 验 室 资 源 的 分 配 组 合 使 用 由 于 电 网 运 行 分 析 对 RTDS 的 规 模 时 效 性 要 求 高, 实 际 涉 及 大 电 网 运 行 工 况, 通 常 都 需 用 足 RTDS 资 源,RACK 占 用 多 达 90%, 只 有 少 量 RACK 作 为 备 用 或 留 用 于 简 单 系 统 试 验 因 此, 当 该 工 作 使 实 验 室 资 源 冲 突 时, 一 般 通 过 确 定 优 先 级 来 分 时 解 决 为 宜, 条 件 具 备 时 可 考 虑 资 源 的 合 理 组 合 以 并 行 开 展 工 作, 如 最 近 实 验 室 开 展 的 涉 及 大 系 统 的 楚 雄 SVC 控 制 保 护 功 能 的 RTDS 试 验 和 高 肇 直 流 融 冰 方 式 的 仿 真 试 验 就 是 经 资 源 配 置 调 整 后 并 行 工 作 根 据 RTDS 为 电 网 运 行 分 析 的 工 作 实 践 和 探 索, 需 要 不 断 提 高 RTDS 资 源 的 合 理 组 合 和 应 用 水 平 3 南 方 电 网 主 网 RTDS 建 模 工 作 南 方 电 网 RTDS 建 模 是 开 展 电 网 运 行 分 析 计 算 支 持 的 基 础, 也 与 RACK 规 模 电 网 结 构 变 化 及 技 术 掌 握 水 平 密 切 相 关 2009 年, 结 合 南 方 电 网 RTDS 仿 真 建 模 研 究 科 技 专 项, 并 根 据 云 广 直 流 工 程 相 关 试 验 的 要 求, 南 方 电 网 主 网 的 RTDS 实 时 仿 真 系 统 建 模 推 进 了 一 大 步 3.1 南 方 电 网 主 网 实 时 仿 真 建 模 对 2010 年 丰 大 方 式 BPA 全 网 模 型 进 行 系 统 等 值 简 化, 进 行 RTDS 实 时 仿 真 建 模, 使 用 20 个 RACK 资 源, 包 含 40 台 等 值 机 群 85 个 500 kv 站 点 5 回 直 流 ( 两 回 用 实 际 控 制 保 护 装 置, 其 他 采 用 控 制 保 护 仿 真 模 型 ) 223 条 交 流 支 路 ; 采 用 恒 阻 抗 负 荷, 零 序 网 比 较 粗 略 3.2 验 证 RTDS 建 模 的 可 用 性 1) 对 BPA 网 络 简 化 前 后 进 行 潮 流 稳 定 计 算 结 果 对 比 ; 2) 利 用 BPA/RTDS 分 别 搭 建 单 机 无 穷 大 系 统, 将 40 台 等 值 机 动 态 特 性 ( 含 励 磁 调 速 ) 逐 一 比 对, 使 它 们 动 态 特 性 相 近 ; 3) 对 系 统 等 值 后 的 南 网 主 网 进 行 BPA 与 RTDS 仿 真 计 算 结 果 比 较 BPA 等 值 前 后 的 动 态 特 性 比 较 如 图 1 图 2 所 示,BPA 与 RTDS 等 值 电 网 下 的 动 态 特 性 比 较 如 图 3 图 4 所 示 以 上 只 是 选 取 部 分 比 对 曲 线, 通 过 对 南 方 电 网 主 网 RTDS/BPA 等 值 系 统 的 动 态 特 性 比 较, 我 们 初 步 认 为 : 1) BPA 电 网 等 值 后 的 动 态 特 性 比 等 值 前 略 趋 有 利, 需 作 进 一 步 分 析 ; 2) RTDS 模 型 与 BPA 模 型 仿 真 结 果 的 定 性 上 表 1 RTDS 与 BPA EMTDC 等 系 统 仿 真 功 能 对 比 Tab. 1 Comparison of Power System Simulation Function of RTDS, BPA, EMTDC and Hybrid Simulation 仿 真 软 件 主 要 应 用 主 要 特 点 主 要 缺 点 应 用 现 状 RTDS 取 代 传 统 动 模, 用 于 电 网 控 制 保 护 功 能 闭 环 试 验 及 定 性 分 析 研 究 电 磁 暂 态, 实 时 闭 环, 微 分 / 瞬 时 值 / 相 量 算 法,50 μs 仿 真 步 长, 反 映 3 khz 电 气 特 征 量, 实 验 室 应 用 建 模 要 求 较 高, 需 电 网 等 值, 仿 真 工 作 效 率 较 低 尝 试 开 展 PSCAD/ EMTDC 交 流 直 流 及 含 电 力 电 子 元 件 的 电 磁 暂 态 系 统 特 性 及 其 控 制 保 护 功 能 的 定 量 计 算 研 究 电 磁 暂 态, 非 实 时, 微 分 - 瞬 时 值 - 相 量 算 法,1 μs 或 更 小 的 仿 真 步 长, 反 映 200 khz 电 气 特 征 量, 应 用 比 较 方 便 灵 活 建 模 要 求 高, 特 别 是 控 制 保 护 部 分, 需 电 网 等 值 部 分 应 用 ( 建 模 多 结 合 工 程 完 成 ) BPA 潮 流 稳 定 短 路 电 流 计 算 等 机 电 暂 态, 序 网 微 分 - 代 数 求 解 方 法,10 ms 的 仿 真 步 长, 反 映 工 频 特 性 ; 规 模 不 受 限, 应 用 方 便 灵 活 HVDC 及 其 控 制 模 型 不 够 精 确 广 泛 应 用 电 磁 - 机 电 混 合 实 时 仿 真 交 直 流 并 联 大 电 网 系 统 的 分 析 研 究 直 流 等 采 用 电 磁 暂 态, 交 流 采 用 机 电 暂 态, 综 合 电 磁 暂 态 的 仿 真 精 确 性 和 机 电 暂 态 的 规 模 不 限 优 势 实 现 难 度 大, 实 用 化 将 是 一 个 较 长 的 过 程 开 发 攻 关 中
54 南 方 电 网 技 术 第 4 卷 基 本 相 似, 振 荡 频 率 较 接 近, 波 动 幅 值 RTDS 较 BPA 要 小,RTDS 在 故 障 后 能 较 快 地 恢 复 到 稳 定 状 态, 如 果 与 BPA 等 值 前 相 比, 结 果 更 趋 于 有 利 ; 3) RTDS 模 型 的 贵 广 Ⅱ 回 直 流 云 广 直 流 采 用 实 际 控 制 保 护 装 置, 而 在 BPA 中, 直 流 仅 相 当 于 恒 功 率 源, 控 制 功 能 大 大 简 化,RTDS 的 仿 真 结 果 有 图 1 BPA 等 值 前 后 南 宁 玉 林 线 故 障 仿 真 结 果 Fig. 1 Simulation Results of Nanning Yulin Line Fault before and after BPA Equivalent 图 2 BPA 等 值 前 后 贵 广 Ⅱ 回 直 流 闭 锁 故 障 仿 真 结 果 Fig. 2 Simulation Results of Guizhou Guangdong II Block Fault before and after BPA Equivalent 图 3 云 广 直 流 闭 锁 故 障 仿 真 结 果 Fig. 3 Simulation Results of Block Fault inyunnan Guangdong DC Line
第 3 期 韩 伟 强, 等 : 电 网 运 行 RTDS 分 析 的 可 行 性 及 方 式 探 讨 55 图 4 梧 州 罗 洞 线 故 障 仿 真 结 果 Fig. 4 Simulation Results of Wuzhou Luodong Line Fault 相 当 合 理 的 一 面 ; 4) 从 注 重 定 性 的 角 度, 目 前 南 方 电 网 主 网 的 RTDS 实 时 仿 真 建 模 基 本 满 足 对 电 网 安 全 稳 定 控 制 系 统 试 验 的 要 求, 但 对 南 方 电 网 主 网 仿 真 分 析 计 算 的 适 应 性 和 认 可 度 还 需 深 入 开 展 工 作 及 进 行 评 估 等, 比 如 仅 仅 只 是 丰 大 方 式 的 个 别 故 障, 电 网 大 幅 等 值 恒 阻 抗 负 荷 模 型 零 序 网 偏 粗 略 的 影 响 等 3.3 与 电 网 RTDS 建 模 的 相 关 工 作 除 对 RTDS 主 网 建 模 的 深 化 完 善 外, 南 方 电 网 RTDS 建 模 还 有 大 量 的 工 作 需 要 深 入 开 展, 如 : 与 南 方 电 网 BPA 不 等 值 系 统 的 计 算 比 对, 与 南 方 电 网 实 际 典 型 故 障 的 计 算 比 对 等 同 时, 还 要 结 合 安 稳 试 验 及 不 同 的 仿 真 研 究 课 题, 进 行 分 区 域 RTDS 建 模 如 海 南 电 网, 将 主 网 大 大 简 化 后, 可 把 海 南 电 网 110 kv 系 统 全 部 覆 盖 ; 研 究 广 东 电 网 覆 盖 全 部 220 kv 系 统 的 RTDS 建 模 的 可 能 性, 用 以 开 展 直 流 多 馈 入 电 网 的 安 全 稳 定 性 专 项 研 究 ; 云 南 电 网 的 RTDS 建 模 结 合 小 水 电 振 荡 解 列 系 统 试 验 展 开 现 阶 段 还 可 尝 试 利 用 RTDS 系 统 开 展 对 特 定 方 式 下 的 特 定 专 题 的 电 网 运 行 仿 真 分 析, 通 过 工 作 实 践 和 经 验 的 积 累, 进 一 步 确 立 RTDS 为 电 网 运 行 分 析 提 供 技 术 支 持 的 工 作 方 案 4 近 阶 段 南 方 电 网 实 时 仿 真 分 析 工 作 设 想 近 阶 段 (2010-2012 年 ) 南 方 电 网 实 时 仿 真 分 析 工 作 设 想 有 以 下 几 点 : 1) 深 化 和 完 善 南 方 电 网 主 网 的 RTDS 建 模, 包 括 各 种 模 型 参 数 核 准 及 与 BPA 仿 真 结 果 及 南 方 电 网 实 际 典 型 故 障 的 进 一 步 比 对 2) 结 合 总 调 方 式 要 求, 尝 试 开 展 针 对 南 方 电 网 特 定 方 式 特 定 分 析 对 象 进 行 电 网 运 行 方 式 个 案 的 安 全 性 分 析 3) 结 合 科 研 专 项, 开 展 如 直 流 线 路 故 障 重 启 对 主 网 稳 定 的 影 响, 云 广 直 流 孤 岛 方 式 安 全 稳 定 性 分 析, 直 流 多 落 点 电 网 的 安 全 稳 定 性 等 专 题 性 RTDS 仿 真 分 析 研 究, 作 为 电 网 分 析 专 业 级 仿 真 软 件 BPA EMTDC 计 算 的 补 充 4) 在 经 验 积 累 的 基 础 上, 完 整 确 立 RTDS 为 电 网 运 行 分 析 提 供 技 术 支 持 的 工 作 机 制 与 方 案 5) 推 进 机 电 - 电 磁 暂 态 混 合 实 时 仿 真 研 究 基 于 EMS 在 线 潮 流 的 RTDS 仿 真 研 究 等 重 点 攻 关 及 BPA-RTDS 数 据 转 换 等 功 能 实 用 化 在 RTDS 仿 真 功 能 规 模 有 所 突 破 的 前 提 下, 进 一 步 探 索 RTDS 用 于 年 度 月 度 甚 至 日 方 式 下 电 网 运 行 分 析 计 算 的 工 作 方 案
56 南 方 电 网 技 术 第 4 卷 5 结 论 1) BPA 使 用 便 利, 不 限 规 模, 应 用 成 熟, 成 为 国 内 机 电 暂 态 主 力 仿 真 工 具 ;EMTDC 和 RTDS 作 为 电 磁 暂 态 仿 真 工 具, 其 仿 真 规 模 局 限 须 进 行 电 网 等 值, 但 对 直 流 及 其 控 制 更 为 真 实 的 仿 真 ( 微 秒 级 步 长 ), 对 南 方 电 网 交 直 流 并 联 运 行 电 网 分 析 具 有 一 定 的 互 补 性, 特 别 是 直 流 系 统 运 行 的 安 全 性 分 析 研 究, 而 EMTDC 作 为 纯 仿 真 软 件, 较 RTDS 更 具 通 用 便 利 性 2) RTDS 具 有 与 实 际 控 制 保 护 装 置 闭 环 连 接 进 行 试 验 和 参 与 电 网 仿 真 分 析 的 独 特 优 势, 而 受 仿 真 规 模 所 限, 需 进 行 工 作 量 不 菲 的 电 网 等 值, 电 网 仿 真 分 析 计 算 的 时 效 性 方 式 的 灵 活 性 及 结 果 的 认 同 性 仍 是 目 前 需 要 关 注 的 问 题 3) 仿 真 实 验 室 正 积 极 摸 索 和 开 展 RTDS 为 电 网 提 供 运 行 分 析 计 算 支 持 工 作, 投 入 相 对 固 定 人 力, 尝 试 利 用 RTDS 系 统 开 展 对 特 定 方 式 下 的 特 定 专 题 的 电 网 运 行 仿 真 计 算, 积 累 经 验 4) 考 虑 到 电 网 运 行 仿 真 分 析 的 规 模 和 资 源 要 求, 现 阶 段 RTDS 资 源 以 整 体 化 为 主, 适 当 功 能 分 区, 当 资 源 冲 突 时, 则 根 据 工 作 的 优 先 级 采 取 分 时 的 方 法 参 考 文 献 : [1] KUFFEL R, GIESBRECHT J, MAGUIRE T, et al. RTDS-A Fully Digital Power System Simulator Operation in Real Time[C]// Proceedings of First International Conference on Digital Power System Simulators (ICDS 95), 5 7 April 1995, College Station, TX, USA: IEEE, 1995: 19 24. [2] DUCHEN H, AGERKVIST M, KUFFEL R, et al. HVDC Simulation and Control System Testing Using a Real-Time Digital Simulator (RTDS) [C]// Proceedings of First International Conference on Digital Power System Simulators (ICDS 95), 5 7 April 1995, College Station, TX, USA: IEEE, 1995: 213. [3] KUFFEL R, WIERCKX R P, DUCHEN H, et al. Expanding an Analogue HVDC Simulator's Modelling Capability Using a Real-Time Digital simulator (RTDS) [C] // Proceedings of First International Conference on Digital Power System Simulators(ICDS 95), 5 7 April 1995, College Station, TX, USA: IEEE, 1995: 199. [4] RTDS Technology Inc. Real Time Digital Simulator Hardware Manual: REV. 01 [K]. RTDS Technology Inc, 2001. [5] RTDS Technology Inc. Real Time Digital Simulator Power System Users Manual: REV. 02 [K]. RTDS Technology Inc, 2003. [6] RTDS Technology Inc. Real Time Digital Simulator Control Library Manual: REV. 00 [K]. RTDS Technology Inc, 2002. [7] 洪 潮, 饶 宏. 多 馈 入 直 流 系 统 的 量 化 分 析 指 标 及 其 应 用 [J]. 南 方 电 网 技 术,2008,2(4):37 41. HONG Chao,RAO Hong. The Index Parameters for Analyzing Multi-infeed HVDC Systems and Their Applications [J]. Southern Power System Technology, 2008, 2(4):37 41. [8] 欧 开 健, 韩 伟 强, 黄 立 滨. 兴 安 直 流 接 地 极 不 平 衡 保 护 电 流 定 值 问 题 仿 真 试 验 研 究 [J]. 南 方 电 网 技 术,2008,2(4):98 100. OU Kaijian, HAN Weiqiang, HUANG Libin. Simulation and Research on the Settings of Electrode Current Balance Protection in Xingren Shenzhen HVDC Project [J]. Southern Power System Technology, 2008, 2(4):98 100. [9] 黄 立 滨, 郭 琦, 韩 伟 强, 等. 87DCM 直 流 保 护 针 对 交 流 场 刀 闸 操 作 干 扰 防 误 措 施 RTDS 仿 真 分 析 [J]. 南 方 电 网 技 术,2008,2(1): 22 26. HUANG Libin, GUO Qi, HAN Weiqiang, et al. RTDS Simulation and Analysis on Anti-jamming Measures of 87DCM DC Protection during Switch Operation Interfering in AC yard [J]. Southern Power System Technology, 2008, 2(1):22 26. [10] 郭 琦, 韩 伟 强, 周 红 阳, 等. 高 压 直 流 接 地 极 过 压 保 护 反 事 故 措 施 的 仿 真 演 技 [J]. 南 方 电 网 技 术,2009,3(3):35 38. [11] 张 建 设, 韩 伟 强, 张 尧, 等. 含 ± 800 kv 云 广 直 流 的 南 方 电 网 交 直 流 系 统 RTDS 仿 真 研 究 [J]. 南 方 电 网 技 术,2009,3(1):32 35. [12] 尹 建 华, 江 道 灼, 韩 祯 祥. 电 力 系 统 故 障 分 析 的 一 种 新 型 实 用 计 算 机 分 析 算 法 及 在 BPA 暂 态 程 序 中 的 实 现 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,1999,19(3):70 75. [13] 尹 建 华, 田 杰, 韩 祯 祥. BPA 程 序 中 通 用 控 制 器 的 开 发 [J]. 电 力 系 统 自 动 化,1998,22(3):13 15. [14] ANAYA-LARA O, ACHA E. Modeling and Analysis of Custom Power Systems by PSCAD/EMTDC [J]. IEEE Trans on Power Delivery,2002,17(1):266 272. [15] MA Hannan, MOHAMED A. PSCAD/EMTDC Simulation of Unified Series-Shunt Compensator for Power Quality Improvement [J]. IEEE Trans on Power Delivery,2005,20(2):1650 1656. [16] HEFFERNAN M D,TURNER K S,ARRILLAGA J,et al. Computation of AC-DC System Disturbances, Part I:Interactive Coordination of Generator and Converter Transient Models [J].IEEE Trans on Power Apparatus and Systems,1981,100(11):4341 4348. [17] ANDERSON G W J. Hybrid Simulation of AC-DC Power Systems [D].New Zealand:University of Canterbury,1995. [18] 张 树 卿, 梁 旭, 童 陆 园, 等. 电 力 系 统 电 磁 / 机 电 暂 态 实 时 混 合 仿 真 的 关 键 技 术 [J]. 电 力 系 统 自 动 化,2008,32(15):89 96. [19] 贾 旭 东, 李 庚 银, 赵 成 勇, 等. 基 于 RTDS/CBuilder 的 电 磁 - 机 电 暂 态 混 合 实 时 仿 真 方 法 [J]. 电 网 技 术,2009,33(11):33 38. [20] 岳 程 燕, 田 芳, 周 孝 信, 等. 电 力 系 统 电 磁 暂 态 - 机 电 暂 态 混 合 仿 真 接 口 实 现 [J]. 电 网 技 术,2006,30(4):6 10. 收 稿 日 期 :2010-04-27 作 者 简 介 : 韩 伟 强 (1962), 男, 浙 江 人, 高 级 工 程 师, 从 事 电 力 系 统 仿 真 继 电 保 护 研 究 和 管 理 工 作 (e-mail)hanwq@csg.cn; 李 战 鹰 (1973), 女, 辽 宁 人, 高 级 工 程 师, 博 士, 从 事 电 力 系 统 实 时 数 字 仿 真 研 究 ; 郭 琦 (1979), 男, 广 西 人, 高 级 工 程 师, 博 士, 从 事 电 网 仿 真 和 高 压 直 流 控 制 保 护 研 究 工 作