仿真平台

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数，但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点，不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题，提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数，设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略，实现了参数之间的解耦，使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型，确定了参数的具体取值范围。最后，在仿真平台上搭建VSG系统，分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。

本项目应用于河南省平顶山市一种轮毂高度170m的新型风电塔，通过使用风电场全生命周期数字孪生平台，实现从设计校核到施工监测到后期的运维监测。该项目通过仿真设计确定风电场结构和施工设备的安全使用范围，作为智慧施工模块的安全阈值；运用智慧施工监测模块辅助施工，提供实时提升状态和塔筒姿态供操作方实时调整，保证施工质量，最终施工结束后整个结构的垂直度仅偏移0.07°，远远低于设计限值；基于仿真平台开展使用状态仿真分析，从数据中发现结构缺陷，提出优化建议，确保结构安全。

针对高压直流输电系统受端换流站发生接地故障时暂态电压失稳问题，提出一种综合故障检测与有功无功输出的储能型链式静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM)控制策略。储能型STATCOM具有功率四象限运行能力，通过协调装置输出的有功、无功功率可以优化电压支撑效果。首先，改进了故障检测方法，采用双重检测快速判断故障起止时刻。其次，在故障期间控制储能型STATCOM输出一定量的有功功率，可以有效抑制受端连续换相失败，抬升交流电压最低值。同时，对无功功率进行控制切换，避免故障清除后无功回撤不及时导致的受端暂态过电压问题。在PSCAD/EMTDC仿真平台的CIGRE标准系统中对所提电压支撑控制策略与储能型STATCOM常规控制进行对比。结果表明，在不同故障场景中，所提控制策略均能达到更好地电压支撑的效果。

基于构网型控制的电网友好型风电机组具有黑启动、电网支撑和弱电网运行等优势，近年来逐渐被广泛研究。为探究不同电网友好型控制在不同场景下的运行性能，以全功率直驱风机为研究对象，总结归纳了4种典型的电网友好型风电机组控制策略。基于不同控制策略的架构和特点，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相应电网友好型风电机组模型。分别在黑启动、风速变化、功率减载、频率支撑、电压支撑、故障恢复以及故障限流7种工况下探究不同控制策略的运行性能。最后，综合不同工况下的仿真结果，得到了总体性能最优的控制策略。

电力电缆及附件

电力系统规模扩大和电力电子化程度加深，在增强大电网可控性的同时，也使得电网的安全稳定控制和暂态过程分析面临更大挑战： 多种类型直流输电系统、大规模分布式新能源接入、电动汽车逐步推广，局部系统的暂态过程对大电网稳定运行的影响不可忽略；大规模电力系统电磁暂态建模繁琐、潮流初始化困难、仿真计算效率低下研发了复杂大电网全电磁暂态仿真平台（ES-GTS）：基于机电数据自动建模、快速精确潮流初始化、宽范围计算步长高效并行仿真。

液流电池具有充放电循环次数大、容量高及寿命长等优点，是长时大规模储能的理想选择，但是其复杂的结构对电池控制系统的要求较高，传统开发方式难以满足其多样的控制需求，因此提出精准度更高、实时性更好的基于事件驱动技术的液流电池控制系统开发方法。首先针对液流电池稳定性需求高、内部损耗大等问题，提出了主/辅助电堆协同架构，并对该架构系统进行建模分析；然后基于事件驱动技术对控制系统进行模块化设计，包括柔性充放电控制、辅助电堆参与的黑启动控制、基于卡尔曼滤波的电池荷电状态(state of charge，SOC)估计等；最后搭建半实物仿真平台，对所提架构和策略进行验证，证明了该架构和策略能提高系统的能量转换效率和稳定性。

分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator, DSSC)通过调节注入线路的电压可改变线路功率，优化电网潮流分布。针对现有交流线路保护算法难以适应DSSC串入线路运行的问题，提出了抑制DSSC对线路保护影响的方法。首先，分析了DSSC对交流线路保护的影响，证明了DSSC注入电压可能改变距离保护的阻抗测量值，导致距离保护有拒动或误动的风险。然后，提出了利用DSSC本体过流保护快速将DSSC旁路、或基于故障辅助判据主动将DSSC注入电压降为0的方法，以抑制不同类型的线路故障时DSSC对线路保护的影响。最后，基于硬件在环RTDS实时仿真平台以及浙江湖州DSSC示范工程现场进行试验，验证了所提抑制DSSC对交流线路保护影响的方法的有效性。

该项目属水电数字仿真技术领域，是电力行业和虚拟现实的跨界技术创新融合与集成。项目针对水电行业大型设备复杂隐蔽性对设计制造、生产管理、运行检修维护和教育科研带来的痛难点问题，在水电设备数字化精确建模及处理、沉浸式虚拟仿真软硬件集成及应用、水电数字孪生等方面开展了研究，自主研发了基于沉浸式虚拟现实技术的智慧水电数字孪生仿真平台，建成了首套五面LED-CAVE沉浸式虚拟现实检修仿真平台。 项目成果形成电力行业检修仿真技术标准规范，填补了国内外技术空白，在水电行业生产，制造，高校，设计和科研等单位进行推广，应用于设备数字三维可视化、现场辅助检修及决策、运行维护自主检修、安全应急演练、员工培训评价、三维设计及人机功效分析等业务，具有非常高的经济社会效益，在电力行业智慧化数字化转型升级发展中具有广泛的应用前景和推广价值。