山東學(xué)校電網(wǎng)模擬設(shè)備設(shè)計(jì)

摘要：對(duì)比分析了鎖相環(huán)同步機(jī)制和虛擬同步發(fā)電機(jī)同步機(jī)制下的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)特性。針對(duì)2種同步機(jī)制下的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)，基于數(shù)學(xué)方程分別得出相應(yīng)的小擾動(dòng)模型，進(jìn)而利用特征值分析法對(duì)系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行研究。在StarSim硬件在環(huán)(StarSim-HIL)半實(shí)物仿真平臺(tái)上搭建相關(guān)模型，通過仿真對(duì)2種同步機(jī)制下的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)有功支撐等動(dòng)態(tài)特性及小擾動(dòng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與驗(yàn)證。對(duì)2種同步機(jī)制的適用性進(jìn)行總結(jié)，指出鎖相環(huán)型控制雖然動(dòng)態(tài)特性好、響應(yīng)速度快，但是在弱電網(wǎng)下的小擾動(dòng)穩(wěn)定性及有功支撐等方面，虛擬同步發(fā)電機(jī)控制更有優(yōu)勢(shì)。這款電網(wǎng)模擬設(shè)備支持多種電網(wǎng)類型的模擬，包括微網(wǎng)、智能電網(wǎng)等，為電力系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究提供了便利。山東學(xué)校電網(wǎng)模擬設(shè)備設(shè)計(jì)

新型電力系統(tǒng)呈現(xiàn)“雙高”的基本特征，即高比例的新能源設(shè)備和電力電子設(shè)備。國家電網(wǎng)有限公司于2022年成立新型電力系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，旨在促進(jìn)傳統(tǒng)電力向能源清潔低碳方向轉(zhuǎn)型，而南方電網(wǎng)有限公司早在2020年就提出了“數(shù)字電網(wǎng)”的發(fā)展理念。與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)相比，數(shù)字化、清潔化、智慧化是新型電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，數(shù)字化貫穿整個(gè)新型電力系統(tǒng)的全生命周期，無論是規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施到運(yùn)行維護(hù)都離不開數(shù)字化技術(shù)和流程。在形態(tài)層面，數(shù)字電網(wǎng)充分利用傳感器、智能設(shè)備、電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理電網(wǎng)數(shù)字化的升級(jí)。在此基礎(chǔ)上，依托數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)數(shù)字平臺(tái)構(gòu)建，通過大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)推動(dòng)電網(wǎng)智能運(yùn)行。針對(duì)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)架構(gòu)，上海交通大學(xué)的江秀臣提出在數(shù)字化輸變電設(shè)備在生產(chǎn)時(shí)預(yù)安裝或投運(yùn)后加裝各類芯片化多物理量融合集成傳感器，通過多源數(shù)據(jù)耦合和數(shù)字孿生等技術(shù)，完成輸變電設(shè)備缺陷識(shí)別和狀態(tài)異常預(yù)警等功能，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。山東學(xué)校電網(wǎng)模擬設(shè)備設(shè)計(jì)電網(wǎng)模擬設(shè)備支持多種電力系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)，為電力領(lǐng)域的研究和實(shí)驗(yàn)提供了重要技術(shù)支持。

通過不同工況和不同缺陷/故障的多物理場(chǎng)耦合仿真，得到不同類型、不同位置、不同嚴(yán)重程度的缺陷數(shù)據(jù)樣本，從而建立自動(dòng)學(xué)習(xí)、持續(xù)迭代的電力設(shè)備狀態(tài)智能辨識(shí)模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障隱患診斷和定位以及設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估、預(yù)測(cè)和預(yù)警。

PICIMOS結(jié)合新型電力系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行條件、多因素作用下設(shè)備狀態(tài)演變規(guī)律、故障產(chǎn)生機(jī)理以及失效機(jī)制，利用設(shè)備狀態(tài)全息感知數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)與電力設(shè)備數(shù)字孿生相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)精細(xì)分析、預(yù)測(cè)和智能診斷。

高比例新能源接入下新型電力系統(tǒng)的強(qiáng)不確定性、波動(dòng)性以及大量諧波引入會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備承受更加極端、變化劇烈的運(yùn)行條件。平臺(tái)量化外部災(zāi)害電網(wǎng)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)調(diào)控運(yùn)行人員對(duì)電網(wǎng)的控制，研究極端條件下電力設(shè)備的失效機(jī)理、規(guī)律以及長效服役維護(hù)的策略，保障新型電力系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行條件下電力設(shè)備長期運(yùn)行的安全性和可靠性。

二、 電網(wǎng)模擬設(shè)備是一種用于模擬電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的設(shè)備，它通過軟件和硬件結(jié)合的方式，能夠模擬電力系統(tǒng)的各種參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，以及各種負(fù)荷情況和異常事件。電網(wǎng)模擬設(shè)備的主要功能包括以下幾個(gè)方面：

1. 電網(wǎng)模擬設(shè)備是一種用于模擬電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的設(shè)備，它通過軟件和硬件結(jié)合的方式，能夠模擬電力系統(tǒng)的各種參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，以及各種負(fù)荷情況和異常事件。電網(wǎng)模擬設(shè)備的主要功能包括以下幾個(gè)方面：

2. 故障模擬：電網(wǎng)模擬設(shè)備能夠模擬電力系統(tǒng)中的各種故障情況，例如短路故障、接地故障和設(shè)備損壞等。用戶可以設(shè)定故障模型，以評(píng)估電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3. 控制策略驗(yàn)證：電網(wǎng)模擬設(shè)備可以用于驗(yàn)證電力系統(tǒng)的控制策略，例如自動(dòng)發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)與停機(jī)策略、無功補(bǔ)償與電壓控制策略等。用戶可以設(shè)計(jì)和測(cè)試不同的控制策略，并觀察模擬結(jié)果。

電網(wǎng)模擬設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行調(diào)度、新能源接入研究、設(shè)備測(cè)試與驗(yàn)證、教育培訓(xùn)等領(lǐng)域。它可以幫助研究人員、工程師和運(yùn)營人員對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)和決策支持，以提高電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和效率。 該電網(wǎng)模擬設(shè)備采用先進(jìn)的數(shù)值模擬技術(shù)，能夠模擬多種電網(wǎng)工況下的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況。

電網(wǎng)模擬設(shè)備的作用是模擬和仿真電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的運(yùn)行和行為。它可以用于以下幾個(gè)方面：

1 電力設(shè)備性能測(cè)試：電網(wǎng)模擬設(shè)備可以用于對(duì)電力設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、逆變器等）進(jìn)行性能測(cè)試和評(píng)估。通過模擬真實(shí)電網(wǎng)條件下的電壓、頻率、功率波形等參數(shù)，可以檢驗(yàn)電力設(shè)備的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、功率因數(shù)、諧波分析等。

2. 電能質(zhì)量評(píng)估：電網(wǎng)模擬設(shè)備可以模擬和分析電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題，如電壓驟降、電壓波動(dòng)、諧波污染、電流突變等。通過調(diào)節(jié)設(shè)備的參數(shù)和工作狀態(tài)，可以評(píng)估電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響和改善措施的有效性。

3. 發(fā)電系統(tǒng)測(cè)試：對(duì)于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，如太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電等，電網(wǎng)模擬設(shè)備可以模擬并評(píng)估這些系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的互動(dòng)情況。通過模擬電網(wǎng)的電壓和頻率變化，可以測(cè)試和優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)性能、功率響應(yīng)速度以及電力輸出的穩(wěn)定性。 電網(wǎng)模擬設(shè)備能準(zhǔn)確模擬電網(wǎng)中的電壓、頻率波動(dòng)，用于評(píng)估電力設(shè)備的穩(wěn)定性。山東學(xué)校電網(wǎng)模擬設(shè)備設(shè)計(jì)

電網(wǎng)模擬設(shè)備通過可視化界面展示電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，方便用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析。山東學(xué)校電網(wǎng)模擬設(shè)備設(shè)計(jì)

電網(wǎng)模擬設(shè)備在電力系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)和教育培訓(xùn)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在電力系統(tǒng)研究方面，它可以幫助研究人員模擬真實(shí)電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。在產(chǎn)品開發(fā)方面，電網(wǎng)模擬設(shè)備可以用于測(cè)試新開發(fā)的電力設(shè)備和保護(hù)裝置，驗(yàn)證其性能和可靠性。在教育培訓(xùn)領(lǐng)域，電網(wǎng)模擬設(shè)備可以提供真實(shí)的電網(wǎng)環(huán)境，幫助學(xué)生理解電力系統(tǒng)的工作原理，掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)度技術(shù)。

電網(wǎng)模擬設(shè)備具有精密度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。它可以模擬各種復(fù)雜的電力系統(tǒng)工況，并且能夠精確控制各個(gè)參數(shù)的變化，滿足對(duì)電力系統(tǒng)模擬的高精度要求。同時(shí)，電網(wǎng)模擬設(shè)備還具備多種保護(hù)功能，如過載保護(hù)、短路保護(hù)等，保障設(shè)備和使用者的安全。

總之，電網(wǎng)模擬設(shè)備是電力系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)和教育培訓(xùn)等領(lǐng)域中不可或缺的工具。它通過模擬電力系統(tǒng)的各種工況和事件，提供真實(shí)的電網(wǎng)環(huán)境，為電力系統(tǒng)的研究、測(cè)試和培訓(xùn)提供有力支持。 山東學(xué)校電網(wǎng)模擬設(shè)備設(shè)計(jì)