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。

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。

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。

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

在新能源孤岛经柔直送出系统中，通过投入等容量分组交流耗能电阻可实现故障穿越期间系统盈余功率的消纳。当单组耗能电阻功率过大时，会对系统造成严重冲击。因此，提出了一种基于进制转换的非等容量交流耗能电阻优化配置方法及其投切策略。首先，分析了等容量分组交流耗能电阻的动作特性。然后，为柔直系统配置单组容量各不相同但总容量与柔直系统容量相等的多组交流耗能电阻，并对不同容量的耗能电阻进行组合，以获得不同的耗能功率。最后，在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建并网模型进行验证。仿真结果表明，采用该方法及投切策略提高了耗能电阻的投切精度，降低了对系统的冲击，缩短了故障恢复时间，实现了对故障穿越期间盈余功率的精准消纳。

为提升高比例风电渗透下电力系统的频率稳定性，同时解决风储联合系统调频过程中参数间相互影响难以兼顾导致系统调频控制性能不佳的问题，提出一种基于改进型线性自抗扰控制策略(linear active disturbance rejection control, LADRC)的构网型(grid-forming, GFM)储能调频控制策略。首先，在传统应用LADRC对角频率进行快速控制的基础上，引入有功差额补偿，加速有功指令响应速度，消除参数互耦。同时，针对构网型储能调频控制策略参数影响规律，分析了角频率和参考功率至输出功率的小信号模型，推导控制环节传递函数，实现对系统调频性能优化。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建风储联合系统仿真模型，对不同控制策略在不同工况下电网频率和储能出力的变化情况进行对比分析。结果表明，所提控制策略有效提升复杂工况下风储联合系统对电网频率的支撑能力。

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。

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。