仿真软件

直流断路器作为直流电网实现故障清除的重要设备之一，其性能的优劣将直接影响系统的安全稳定运行。针对目前大部分断路器不具备故障限流能力且成本较高这一问题，提出了一种具有限流功能的电容型高压直流断路器设计方案。利用电容的充放电特性实现限流电抗和避雷器的投切，能够显著降低故障电流峰值；将传统直流断路器中大规模全控器件IGBT（绝缘栅双极晶体管）用电容来替代，在实现断流功能的同时有效降低了成本。基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建单端等效模型并进行仿真验证，结果表明：相较于传统高压直流断路器，所提方案降低了故障电流峰值，缩短了故障隔离时间，具有较好的性能。

为解决传统三相直挂式柔性消弧装置非故障相桥臂承担线电压的问题，提出一种故障相桥臂转移接地的消弧方法。该方法通过开关控制故障相桥臂转移接地，母线电压由故障相桥臂与非故障相桥臂共同承担，三相桥臂共同输出电流，以实现消弧。针对级联H桥直流侧需独立供电的问题，提出分布式电压平衡换流调制方法。该调制方法根据H桥输出状态和电流方向对直流侧电容充放电的影响，有选择地改变H桥的输出状态，进而实现直流侧电压的稳定。使用该调制方法的消弧装置无须在直流侧配备独立供电电源，在消弧过程中能保持H桥直流侧电压稳定。最后，采用Matlab/Simulink仿真软件对所提方法进行验证，仿真结果证明了所提方法的有效性。

基于数据驱动的电力系统暂态功角稳定评估虽然可以提供较为准确的结果，但其评估结果缺乏可解释性，导致难以应用于工程实际中。针对该问题，提出一种基于逐步特征增广梯度提升（gradient boosting enhanced with step-wise feature augmentation，AugBoost）的暂态功角稳定评估及可解释性分析方法。首先，通过训练AugBoost评估模型，建立电力系统输入特征与暂态功角稳定指标之间的映射关系；其次，将相量测量单元的实时量测数据传输到训练好的AugBoost评估模型中，提供实时评估结果；并根据沙普利值加性解释（Shapley additive explanations，SHAP）模型对评估结果和输入特征之间的关系进行解释，提高结果的可信度。最后，设计模型更新过程来提升评估模型面对电力系统运行工况变化的鲁棒性。在电力系统仿真软件PSS/E提供的23节点系统和1648节点系统上的仿真结果验证了所提方法的有效性。

风电的大规模渗透一定程度上降低了电力系统的调频能力，储能作为一种相对成熟、行之有效的技术手段，被广泛用于电网调频。为此，研究了储能系统在虚拟同步机控制下参与电网调频的响应过程及优化配置。 方法 基于DIgSILENT/PowerFactory仿真软件搭建储能控制模型与电力系统，对系统投入储能前后的频率响应特性进行分析。进一步，考虑风电机组在不同出力模式下的备用容量，通过风速区间的划分与风电机组功率预留系数的确定，优化储能系统的配置结果，实现储能系统调频系数的自适应调整。 结果 储能的投入能够有效改善系统频率响应、减少弃风。通过合理预留风电机组自身调频容量，储能系统可以为电网提供可靠的功率支撑。 结论 基于风机风速与输出功率的储能系统调频系数自适应调整方法，能够在满足系统调频需求的同时有效减小储能系统的超调量和输出功率，延长储能工作时间。

针对在弱电网下直驱风电机组引起的次同步振荡（subsynchronous oscillation，SSO)现象，提出基于一阶总扰动偏差控制的微分前馈线性自抗扰控制器（linear active disturbance rejection control，LADRC），采用全改进LADRC控制策略抑制SSO现象（“全”是指电压外环、电流内环以及 PLL 锁相环3个环节都采用相应的控制）。首先，建立直驱风电机组并网数学模型；其次，结合风电机组并网系统对改进LADRC控制器进行设计并对其进行特性分析，该控制器相较于传统LADRC，不仅减小系统的跟踪误差且抗干扰性能更强；最后，通过PSCAD/EMTDC仿真软件将本文策略与全PI、全传统LADRC进行仿真对比。结果表明：相较于全传统LADRC，本文方法在降低1.62%超调量的同时，缩短0.129 s系统调节时间，有效抑制SSO现象并且具有较好的适应性。

针对变压器绕组变形、轻微匝间短路故障诊断准确率低的问题，提出一种变压器绕组早期故障诊断方法。首先，利用ANSYS仿真软件建立与实验变压器相关参数一致的有限元模型，分析变压器在绕组发生各种故障的漏磁场分布规律，并根据这些规律选取合适的故障特征以及光纤漏磁场传感器安装位置。然后，通过改进长鼻浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm, ICOA)寻找残差神经网络(ResNet)的最优超参数，以此参数构建ICOA-ResNet模型，将所得故障特征量输入模型进行故障诊断。最后，通过仿真数据和动模实验验证所提出的变压器绕组早期故障诊断模型的可行性。所提模型与支持向量机等4种模型相比，在绕组早期故障诊断上有更高的准确率，表明所提方法对变压器绕组变形、匝间短路故障诊断的有效性。

简述了MATLAB区别于传统仿真工具EMTP和PSASP的显著特点;利用MATLAB环境下的动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱,建立6阶同步电机及其他电力系统元件的数学模型,并对标准IEEE3机9节点和5机14节点系统进行建模和动态仿真,分析系统在给定运行状况下的稳定性以及提高稳定性的措施。实践表明,MATLAB是进行电力系统建模和仿真分析的强大实用工具。

目前预装式电化学储能电站为储能工程推广应用的重要方式，针对其全寿命周期数字孪生技术开展研究，提出了一种电化学储能电站电-热-流多物理场数字孪生模型建立方法。首先，通过设计电池标准化测试方案，获取电池的容量/能量、OCV（开路电压）和功率等基础特性以及电池的多物理场耦合规律；然后，通过测试数据辨识电池模型参数，构建老化模型参数数据库；其次，基于ICA（容量增量分析法）揭示电池老化过程，并提取特征映射电池最大可用容量；接着，基于电池多物理场耦合特性，利用实测激光扫描仪、工程图纸、COMSOL多物理场仿真软件建立电池舱的热场、流体场模型。最后，依托浙江省某用户侧预装式储能电站进行技术验证，结果表明，所建立的数字孪生模型可实现电站电-热-流多物理场推演以及状态评估。

为增加系统惯性，直流微电网内锂电池控制器常采用虚拟直流发电机(virtual DC generator, VDCG)控制方案，但该方案无法使锂电池荷电状态(state of charge, SOC)自均衡。现有基于VDCG的锂电池SOC均衡方案仅能实现电压等级一致的非等容锂电池SOC均衡，而退役锂电池储能系统(retire lithium battery energy storage systems, RLBESS)的容量和电压等级均难以保持一致。针对此问题，提出了一种基于VDCG的适用于不同电压等级及容量的RLBESS 组间SOC均衡方案。该方案在传统VDCG的基础上建立U-Pm关系式并引入SOC均衡因子，能够根据初始SOC状态自动调节锂电池的功率分配，并保持良好的电压质量。建立了所提方案的小信号模型，分析了关键控制参数对系统稳定性的影响。最后，利用Matlab/Simulink仿真软件对不同工况进行有效性验证。仿真结果表明：所提方案能够在锂电池电压等级不一致工况下实现RLBESS 的SOC均衡，具有良好的可扩展性。

随着新能源的大规模发展，新能源出力不确定性和波动性问题展现出来，而为了弥补新能源出力缺点，火电机组承担起了调峰作用。为了提升火电机组的调峰能力，对其调峰特性进行了研究。 方法 首先，以某350 MW供热机组作为分析对象，应用仿真软件搭建热力系统模型，并验证该模型的精确性。其次，以蓄热系统为辅助系统，研究机组在满足供热需求情况下的机组调峰能力，并分析蓄热等储能单元对机组调峰能力的影响。最后，采用启发式粒子群算法对蓄热水罐运行策略进行优化，得到随热负荷变化的储热罐最优运行模式。 结果 通过蓄热水罐与火电机组耦合的方法有效提升了机组的调峰和供热能力，并提出可以根据实际热负荷数据确定最大化收益的运行模式。 结论 该方法对机组的运行策略具有指导意义。