山東學校電網(wǎng)模擬設備設計

摘要：對比分析了鎖相環(huán)同步機制和虛擬同步發(fā)電機同步機制下的雙饋風電系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性及動態(tài)特性。針對2種同步機制下的雙饋風電系統(tǒng)，基于數(shù)學方程分別得出相應的小擾動模型，進而利用特征值分析法對系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性進行研究。在StarSim硬件在環(huán)(StarSim-HIL)半實物仿真平臺上搭建相關模型，通過仿真對2種同步機制下的雙饋風電系統(tǒng)有功支撐等動態(tài)特性及小擾動穩(wěn)定性進行了分析與驗證。對2種同步機制的適用性進行總結，指出鎖相環(huán)型控制雖然動態(tài)特性好、響應速度快，但是在弱電網(wǎng)下的小擾動穩(wěn)定性及有功支撐等方面，虛擬同步發(fā)電機控制更有優(yōu)勢。這款電網(wǎng)模擬設備支持多種電網(wǎng)類型的模擬，包括微網(wǎng)、智能電網(wǎng)等，為電力系統(tǒng)的實驗研究提供了便利。山東學校電網(wǎng)模擬設備設計

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備和電力電子設備。國家電網(wǎng)有限公司于2022年成立新型電力系統(tǒng)技術創(chuàng)新聯(lián)盟，旨在促進傳統(tǒng)電力向能源清潔低碳方向轉型，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)字化貫穿整個新型電力系統(tǒng)的全生命周期，無論是規(guī)劃設計、建設實施到運行維護都離不開數(shù)字化技術和流程。在形態(tài)層面，數(shù)字電網(wǎng)充分利用傳感器、智能設備、電力物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物理電網(wǎng)數(shù)字化的升級。在此基礎上，依托數(shù)字孿生實現(xiàn)數(shù)字平臺構建，通過大數(shù)據(jù)計算技術推動電網(wǎng)智能運行。針對以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)架構，上海交通大學的江秀臣提出在數(shù)字化輸變電設備在生產(chǎn)時預安裝或投運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，完成輸變電設備缺陷識別和狀態(tài)異常預警等功能，從而實現(xiàn)數(shù)字化轉型。山東學校電網(wǎng)模擬設備設計電網(wǎng)模擬設備支持多種電力系統(tǒng)的模擬實驗，為電力領域的研究和實驗提供了重要技術支持。

通過不同工況和不同缺陷/故障的多物理場耦合仿真，得到不同類型、不同位置、不同嚴重程度的缺陷數(shù)據(jù)樣本，從而建立自動學習、持續(xù)迭代的電力設備狀態(tài)智能辨識模型，實現(xiàn)設備故障隱患診斷和定位以及設備狀態(tài)的評估、預測和預警。

PICIMOS結合新型電力系統(tǒng)復雜運行條件、多因素作用下設備狀態(tài)演變規(guī)律、故障產(chǎn)生機理以及失效機制，利用設備狀態(tài)全息感知數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)、人工智能技術與電力設備數(shù)字孿生相結合，實現(xiàn)設備狀態(tài)精細分析、預測和智能診斷。

高比例新能源接入下新型電力系統(tǒng)的強不確定性、波動性以及大量諧波引入會導致電力設備承受更加極端、變化劇烈的運行條件。平臺量化外部災害電網(wǎng)安全運行風險，加強調(diào)控運行人員對電網(wǎng)的控制，研究極端條件下電力設備的失效機理、規(guī)律以及長效服役維護的策略，保障新型電力系統(tǒng)復雜運行條件下電力設備長期運行的安全性和可靠性。

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

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

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

3. 控制策略驗證：電網(wǎng)模擬設備可以用于驗證電力系統(tǒng)的控制策略，例如自動發(fā)電機組啟動與停機策略、無功補償與電壓控制策略等。用戶可以設計和測試不同的控制策略，并觀察模擬結果。

電網(wǎng)模擬設備廣泛應用于電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行調(diào)度、新能源接入研究、設備測試與驗證、教育培訓等領域。它可以幫助研究人員、工程師和運營人員對電力系統(tǒng)進行仿真分析，優(yōu)化設計和決策支持，以提高電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和效率。 該電網(wǎng)模擬設備采用先進的數(shù)值模擬技術，能夠模擬多種電網(wǎng)工況下的電力系統(tǒng)運行情況。

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

1 電力設備性能測試：電網(wǎng)模擬設備可以用于對電力設備（如發(fā)電機、變壓器、逆變器等）進行性能測試和評估。通過模擬真實電網(wǎng)條件下的電壓、頻率、功率波形等參數(shù)，可以檢驗電力設備的穩(wěn)定性、響應速度、功率因數(shù)、諧波分析等。

2. 電能質(zhì)量評估：電網(wǎng)模擬設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、諧波污染、電流突變等。通過調(diào)節(jié)設備的參數(shù)和工作狀態(tài)，可以評估電網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響和改善措施的有效性。

3. 發(fā)電系統(tǒng)測試：對于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，如太陽能光伏、風力發(fā)電等，電網(wǎng)模擬設備可以模擬并評估這些系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的互動情況。通過模擬電網(wǎng)的電壓和頻率變化，可以測試和優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)性能、功率響應速度以及電力輸出的穩(wěn)定性。 電網(wǎng)模擬設備能準確模擬電網(wǎng)中的電壓、頻率波動，用于評估電力設備的穩(wěn)定性。山東學校電網(wǎng)模擬設備設計

電網(wǎng)模擬設備通過可視化界面展示電網(wǎng)運行狀態(tài)和實時數(shù)據(jù)，方便用戶進行實時監(jiān)控與分析。山東學校電網(wǎng)模擬設備設計

電網(wǎng)模擬設備在電力系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)和教育培訓等領域發(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電力系統(tǒng)的運行情況，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)模擬設備可以用于測試新開發(fā)的電力設備和保護裝置，驗證其性能和可靠性。在教育培訓領域，電網(wǎng)模擬設備可以提供真實的電網(wǎng)環(huán)境，幫助學生理解電力系統(tǒng)的工作原理，掌握電力系統(tǒng)的運行和調(diào)度技術。

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

總之，電網(wǎng)模擬設備是電力系統(tǒng)研究、產(chǎn)品開發(fā)和教育培訓等領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，提供真實的電網(wǎng)環(huán)境，為電力系統(tǒng)的研究、測試和培訓提供有力支持。 山東學校電網(wǎng)模擬設備設計