适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用

熊卿; 张路寅; 张庆华; 张东院; 范圣韬; 王良

doi:10.7500/AEPS20210603001

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适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用

电力领域仿真计算技术与国内软件发展前景 | 更新时间：2025-06-16

- 适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用
- High-performance Electromagnetic Transient Simulation Technology and Application for New Power System
- 电力系统自动化 2022年46卷第10期页码：43-52
- 作者机构：
  
  1.积成电子股份有限公司，山东省济南市 250100
  2.Quark Power Inc.，萨里 V3Z6P4，加拿大
- 作者简介：
  
  熊卿(1980—)，男，博士，主要研究方向：高性能电磁暂态算法理论及其实现、交直流混联电网相互影响分析。E-mail：xiongqing@ieslab.cn
  张路寅(1984—)，女，硕士，主要研究方向：传输线模型理论、算法及建模仿真分析。E-mail：zhangluyin@ieslab.cn
  张庆华(1987—)，男，通信作者，硕士，主要研究方向：直流、新能源设备建模及仿真分析。E-mail：zhangqinghua@ieslab.cn
- 基金信息：
  
  泉城产业领军人才支持计划资助项目(2018003);已申请国家发明专利（申请号：201510091683.0）
- DOI：10.7500/AEPS20210603001
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-06-03，
  
  修回日期：2021-12-06，
  
  网络出版日期：2022-02-15，
  
  纸质出版日期：2022-05-25
- 稿件说明：
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熊卿,张路寅,张庆华等.适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用[J].电力系统自动化,2022,46(10):43-52.

XIONG Qing,ZHANG Luyin,ZHANG Qinghua,et al.High-performance Electromagnetic Transient Simulation Technology and Application for New Power System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):43-52.
熊卿,张路寅,张庆华等.适应新型电力系统的高性能电磁暂态仿真技术及其应用[J].电力系统自动化,2022,46(10):43-52. DOI： 10.7500/AEPS20210603001.

XIONG Qing,ZHANG Luyin,ZHANG Qinghua,et al.High-performance Electromagnetic Transient Simulation Technology and Application for New Power System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):43-52. DOI： 10.7500/AEPS20210603001.

摘要

对于新型电力系统的有效全电磁暂态仿真而言，不仅要提升基础模型的精度和稳定性水平，更面临着万节点级大规模电网的仿真效率和不同时间尺度电力电子系统的计算精度两大挑战。结合所研发的高性能电磁暂态仿真平台，介绍了解决上述挑战的基本思路和实现效果。以同步发电机、传输线和电力电子器件为例，说明重点核心模型的技术突破。基于时域变换大步长电磁暂态算法和高效自动并行技术，实现宽时间尺度大电网高效全电磁仿真，达到数千节点级主网架的超实时仿真和数万节点级电网的高效仿真。利用多速率电磁暂态接口，实现交流大电网及不同时间尺度电力电子系统的空间多速率并行仿真。通过万节点级超大规模电网算例及实际省级和区域电网的故障录波对比，验证了所实现技术的高效率和准确性。

Abstract

The effective full electromagnetic transient simulation of new power system not only needs to improve the accuracy and stability level of the basic model

but also needs to solve two major problems: the efficiency of simulating large-scale power grid at ten-thousand-bus level and the accuracy of calculating different power electronic systems with different time scales. Based on the developed high-performance electromagnetic transient simulation platform

the basic idea and the effect for solving the above problems are introduced. The synchronous generator

transmission line and power electronic device are used as the examples to demonstrate the technology breakthrough of the key core models. With the efficient automatic parallel technology as well as the time-domain transformation based large-step electromagnetic transient algorithm

the effective full electromagnetic transient simulation of large-scale power grid with wide-range time scale is realized. The hyper-realtime simulation for main network frame at thousand-bus level and the efficient simulation for power grid at ten-thousand-bus level are realized. Through the multi-rate interface of electromagnetic transient simulation

the platform realizes the spatial multi-rate parallel simulation of large AC network and power electronic system with different simulation time scales. The efficiency and accuracy of the proposed technique are verified by using several examples of super-large-scale power grids at the ten-thousand-bus level

as well as the comparison with the field-recorded disturbance waves in a provincial power grid and a regional power grid.

关键词

Keywords

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