基于全电磁暂态数学模型的大规模交直流混联电力系统暂态稳定性仿真方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51507126
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0704.电力系统与综合能源
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Historically, due to the restrictions of computational tools and computing technology, the mechanical movement of the generator rotor transient process is ignored in electromagnetic transient process simulation, and the electromagnetic transient process of the generator stator winding is ignored in electromechanical transient process simulation. Obviously, these two kinds of transient process has influence on each other. In modern power systems, HV- and UHV-DC transmission lines are numerous, the power electronic equipments inside the converter stations are very sensitive to electromagnetic transient process. Usually, the transmission power of DC transmission lines are bigger, its operation status has important influence on system stability. Under these conditions, a natural question is: will it have disruptive influence on the results of system stability analysis, when ignoring or not to ignore the electromagnetic transient process of transmission network (including the converter station)? This proposal is aiming at studying a system electromagnetic transient and electromechanical transient unified simulation scheme, by abandoning the network quasi-steady-state model, and taking generator stator winding electromagnetic transient process into consideration. We will establish the full electromagnetic transient mathematical models of the system electromagnetic transient and electromechanical transient unified simulation; Then seek a numerical integration method that can satisfy the simulation precision and numerical stability requirements of rigid systems; And improve the simulation speed using suitable parallel computing framework. This research has both theoretical significance and engineering application values. Up to present, no similar results has been reported in the world.
由于计算工具和计算技术的制约,历史上电磁暂态过程仿真忽略发电机转子的机械运动暂态过程而机电暂态过程仿真忽略发电机定子绕组的电磁暂态过程。显然,这两种暂态过程是相互影响的。现代电力系统中已含有众多的高压、特高压直流输电线路,构成换流站的电力电子设备对系统的电磁暂态过程十分敏感。通常直流输电线路的输送功率较大,其运行状态对系统的稳定性有重要影响。在这种条件下,一个自然的问题是:忽略与不忽略输电网络(含换流站)的电磁暂态过程,对系统稳定性分析的结果是否有颠覆性影响?本课题旨在研究抛弃网络准稳态模型、计及发电机定子绕组电磁暂态过程的全系统电磁暂态与机电暂态统一仿真方案。研究将建立系统电磁暂态与机电暂态统一仿真的全电磁暂态数学模型;寻求满足刚性系统仿真精度和数值稳定性要求的数值积分方法;并采用合适的并行计算框架来提高仿真计算速度。研究具有理论意义和工程应用价值。目前国内外未见有同类研究的成果报导。

结项摘要

由于计算工具和计算技术的制约,历史上电磁暂态过程仿真忽略发电机转子的机械运动暂态过程而机电暂态过程仿真忽略发电机定子绕组的电磁暂态过程。显然,这两种暂态过程是相互耦合的。现代电力系统中已含有众多的高压、特高压直流输电线路,构成换流站的电力电子设备对系统的电磁暂态过程十分敏感。通常直流输电线路的输送功率较大,其运行状态对系统的稳定性有重要影响。因此,有必要研究抛弃网络准稳态模型、计及发电机定子绕组电磁暂态过程的全系统电磁暂态与机电暂态统一仿真方案。目前国内外尚未见有同类研究的成果报导。.本项目针对交直流混联系统电磁暂态与机电暂态统一仿真的全电磁暂态数学建模问题,采用电磁暂态仿真中的等效电导与历史电流源并联模型框架,建立了输电线路、HVDC及其控制系统、变压器和同步发电机的全电磁暂态时域仿真模型,来进行交直流混联系统暂态过程的统一仿真。.在全系统所有元件采用详细电磁暂态模型之后,系统统一仿真问题的计算规模巨大,系统各元件的微分方程加上网络的代数方程众多,使得整个方程组的维数很高、刚性问题突出。通过对各种线性多步法LMM的数值稳定性、收敛性等方面的分析和对比,提出了一种能够有效抑制数值振荡的2级隐式龙格库塔DIRK法,提高了系统统一仿真计算的数值稳定性、精确性和求解速度。.针对大规模元件的全电磁暂态模型下的数值计算效率问题,提出了一种新型的基于CPU+GPU电力系统全电磁暂态仿真异构并行仿真方法。通过对每步数值积分中的全电磁暂态元件历史电流源更新的密集矩阵计算特点分析,该并行仿真方法,能够大幅提高采用全电磁暂态模型的暂态统一仿真的求解效率。本项目的研究具有一定的理论意义和工程应用价值。.

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(4)
电力系统并行计算综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    智慧电力
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘俊;郝旭东;王旭;李小腾;侯俊贤
  • 通讯作者:
    侯俊贤
频变输电线路模型中的低阶拟合方法
  • DOI:
    10.1002/bies.201700166
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘俊;郭瑾程;魏占宏;方万良;侯俊贤;项祖涛
  • 通讯作者:
    项祖涛
A Parallel Probabilistic Load Flow Method Considering Nodal Correlations
考虑节点相关性的并行概率潮流方法
  • DOI:
    10.3390/en9121041
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Liu Jun;Hao Xudong;Cheng Peifen;Fang Wanliang;Niu Shuanbao
  • 通讯作者:
    Niu Shuanbao
Application of thyristor controlled phase shifting transformer excitation impedance switching control to suppress short-circuit fault current level
应用晶闸管移相变压器励磁阻抗投切控制抑制短路故障电流水平
  • DOI:
    10.1007/s40565-017-0372-2
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Modern Power Systems and Clean Energy
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Liu Jun;Hao Xudong;Wang Xu;Chen Yefu;Fang Wanliang;Niu Shuanbao
  • 通讯作者:
    Niu Shuanbao

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其他文献

Efficient Variable-fidelity Optimization Applied to Benchmark Transonic Airfoil Design
高效可变保真度优化应用于基准跨音速翼型设计
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  • 作者:
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红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘俊;徐军领;李敏;秦岚;刘京诚;张登卓
  • 通讯作者:
    张登卓

其他文献

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刘俊的其他基金

基于模型-数据融合的交直流混联系统在线暂态稳定性评估方法研究
  • 批准号:
    52177111
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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