数字仿真

智能配电

自一个世纪前开始大规模供电以来，从化石燃料向可再生能源的转变构成了电网最深刻的变革。风能、太阳能和水力等分布式和间歇性能源与电动汽车(EV)、储能系统和低净值独立能源建筑等新技术一起，正在占据能源板块中越来越多的份额。所有这些正在对电网的稳定性和可靠性造成冲击。作为应对，输电系统运营商(TSO)正在强化电网标准，明确所有参与者在发电资产并网时必须遵循的规则和义务。公用事业企业、集成商和发电企业必须提供基于“数字孪生”的详细、高保真的电力系统模拟报告，和通过现场测量或组件认证验证的控制系统数字仿真模型。这导致了发电厂主要部件和控制系统在调试和运行期间需要进行测试的次数越来越多。在本白皮书中，ABB大致介绍了电网运营商如何与有实力的技术供应商合作来应对这种新趋势，确保遵守日新月异的电网标准，管控电网行为变幻莫测的复杂性，并抢占先机部署新一代数字化智能电网解决方案来获得空前的连接性和可靠性。

随着世界范围内风电、光伏等可再生能源大规模开发利用，局部地区新能源发电超过50%，给电网运行与控制带来了严峻挑战。 柔性直流输电是基于全控型器件的新一代输电技术，具有较强的调控能力，适合于可再生能源接入、孤岛供电和区域电网互联是未来电网的重要发展方向之一

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求，数模–动模混合仿真系统结合实时数字仿真和物理动态模拟仿真的优点，成为现代电力系统研究的重要仿真方法。接口系统是混合仿真系统设计中的核心与难点。为了深入分析混合仿真系统的稳定性，对接口系统各个组成环节进行建模得到系统开环传递函数，分别根据劳斯判据和奈奎斯特判据研究开环传递函数中不同参数对系统稳定性的影响。理论推导表明接口系统中滤波器截止频率、接口延时和阻抗模拟比对系统的稳定性影响较大，并通过所搭建的混合仿真系统进行实验，实验结果表明不同参数对系统的稳定性影响与理论推导一致。

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。

为解决交流微网DC-AC变换器受到外界扰动影响而导致控制效果不佳以及直流母线电压振荡现象的问题，设计了一种动态级联自抗扰稳压控制策略。首先，在初始状态观测器的基础上引入了新的观测器，形成级联观测器线性自抗扰控制结构，并且设计动态调节因子对观测器增益参数进行在线优化调节。其次，在扰动观测器的基础上给出动态因子的优化整定范围，并根据跟踪性能和抗扰性能的频率特性曲线对系统的抗扰性和稳定性进行了理论分析，说明了观测参数与控制参数对系统综合性能的影响，并得到最优参数的整定范围。最后，在Matlab/Simulink仿真平台中搭建交流微网的数字仿真实验模型，并设计多种仿真工况，将所提控制策略与其他控制策略进行对比验证。证明了所设计的控制策略的正确性和优异性，说明了所提控制策略具备较好的电压振荡抑制能力，提高了电压稳定性。

综合能源仿真与测试平台是中国电力科学研究院有限公司开发的面向综合能源系统仿真与硬件测试服务的平台系统，该平台面向园区、工业企业、建筑楼宇等用能场景，提供集物理模拟、数字仿真、实物验证于一体的在线闭环仿真能力。为综合能源系统的规划设计、优化运行、智慧运维、辅助服务、技术装备研发等提供全过程仿真能力支撑。适用于新建或改造综合能源服务项目详细设计，以及科技项目研究，有力支撑综合能源服务。

数字化测量新技术在智能变电站以及直流换流站中得到了广泛应用，而电子式互感器作为高压直流输电系统(HVDC)关键的一次与二次连接设备，担负着整站的测量、保护与控制信号的采集与传输任务，因此为确保测量的准确性和可靠性，必须对电子式互感器各项性能进行测试评估以满足电网的安全稳定运行。 电子式互感器故障率较高，以电子式电流互感器为例，历年来国网21个直流工程中配置的电子式CT故障率约为常规电磁式CT的84倍，其中以本体故障，远端.模块故障，光接口板故障为主，并发生多起由于电子式CT故障造成保护误动闭锁直流的案例。近年来，电子式.互感器在南方电网得到广泛应用，亦发生多起由于电子式互感器采集器或合并单元异常而造成保护误动事件。电子式互感器故障已经严重影响到系统的安全稳定运行，需要引起高度重视，除工艺制造水平的加强外，需要进一步 完善检测手段。 HVDC接地极线路运行实际工况要求，其直流互感器能准确传变很小的直流电流、故障时智态大电流及额定电流，这对全量程下的宽频测量性能提出了很高要求。 针对以上问题，本课题研究搭建了大跨度量程下接地极线路用直流互感器频率及阶跃响应测试系统，提出一种稳态直流-谐波分量联合叠加的频率响应特性测试方法，完善了对直流互感器频率响应特性的评估。提出了一种基于数字-模拟仿真故障态的ECT传变测试方法，建立了电子式互感器频率混叠测试分析模型及其测试系统。采用数字仿真输出模拟现场不同故障类型的信号，有效解决了直流互感器谐波及故障态下的传变测试，项目的研究成果为接地极线路故障检测、保护、测距及运维提供了重要支撑。

8月28日，湖北电力科学研究院技术专家曹侃、宿磊在湖北省新型电力系统及农村能源体系构建技术实验室开展实时数据仿真测试。该实验室搭建了新能源电力系统数字仿真区、交直流混合微电网试验平台等，是国网湖北省电力有限公司打造的重要科技创新平台。