電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介

1、電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介模擬發(fā)電機(jī)模擬變壓器 模擬線路受端系統(tǒng)模擬負(fù)荷模擬控制系統(tǒng)及新設(shè)備接口等。 電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種用于電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及相關(guān)新設(shè)備研究的物理模擬。由于電力系統(tǒng)及其暫態(tài)穩(wěn)定的復(fù)雜性，在進(jìn)行理論分析的同時(shí)必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是專門進(jìn)行電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究的重要場所，為電力系統(tǒng)電磁機(jī)械動(dòng)態(tài)的研究服務(wù)。 電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以方便地進(jìn)行系統(tǒng)暫態(tài)研究分析。電力系統(tǒng)暫態(tài)是在系統(tǒng)受擾動(dòng)（例如斷線、斷路器故障等）后所引發(fā)的異常狀態(tài)。在這種受擾動(dòng)情況下，電力系統(tǒng)及其組成部分受到的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。執(zhí)行暫態(tài)仿真是為了檢查這些壓力和估計(jì)這些壓力對

2、被研究系統(tǒng)帶來哪些影響。暫態(tài)仿真所獲得的結(jié)果可以被工程師用于保證充分的電力系統(tǒng)安全級別，確保當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，適宜的保護(hù)設(shè)備能在合適的位置阻止系統(tǒng)受破壞。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可用于電力系統(tǒng)新設(shè)備試驗(yàn)研究、教學(xué)和電力工作者培訓(xùn)等。 電力系統(tǒng)綜合模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是根據(jù)相似原理建立起來的電力系統(tǒng)物理模擬，它把實(shí)際電力系統(tǒng)的各個(gè)部分按照相似條件設(shè)計(jì)，建造并組成一個(gè)電力系統(tǒng)模型，用這種模型代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行各種正常與故障狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)組成如下：1電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)歷史與現(xiàn)況 浙江大學(xué)電氣學(xué)院電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是國內(nèi)建設(shè)最早的幾家實(shí)驗(yàn)室之一。從60年代開始設(shè)計(jì)建造，陸續(xù)安裝了4臺（3臺5kVA、1臺15k

3、VA）同步模擬發(fā)電機(jī)組，此后一直維持這一規(guī)模，且基礎(chǔ)設(shè)施也基本沒有變化。實(shí)驗(yàn)室建成后，為我校電氣工程學(xué)院特別是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)科的教學(xué)、科研和對外服務(wù)工作提供了良好的硬件環(huán)境，并在眾多重大科研項(xiàng)目如100kV舟山直流輸電工程等中發(fā)揮了重大作用。 2000年前后，實(shí)驗(yàn)室中的很多設(shè)備都已老化甚至損壞，整個(gè)系統(tǒng)基本不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，極大地阻礙、限制了我院科研工作的發(fā)展。經(jīng)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)研究討論，決定恢復(fù)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并將其列入“985”二期工程。 動(dòng)模一期改造工程從06年開始籌劃，至08年已基本完成，建成了微機(jī)型中央監(jiān)控平臺，并恢復(fù)了2臺5kVA模擬發(fā)電機(jī)，部分110kV、220kV模擬線路與模擬負(fù)荷?，F(xiàn)

4、階段系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單機(jī)無窮大、雙機(jī)并列等大部分電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，基本滿足教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)研究的需要（投入總經(jīng)費(fèi)約265萬元，其中“985”工程二期專項(xiàng)資金175萬元，重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)資金約90萬元）。后續(xù)將根據(jù)學(xué)科發(fā)展的需要，每年投入學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)，逐步完善該系統(tǒng)。電氣工程學(xué)院2電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)期規(guī)模電氣工程學(xué)院 遠(yuǎn)期綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)除了恢復(fù)另外兩臺模擬發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)備(包括110kV、220kV、500kV模擬線路與負(fù)荷等)外，還將建成模擬直流輸電(含輕型直流) 系統(tǒng)，包含柴油發(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電及各種儲能設(shè)備的分布式微網(wǎng)試驗(yàn)系統(tǒng)及數(shù)字化測控網(wǎng)絡(luò)等。該平臺利用計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)和現(xiàn)

5、代控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，將原有電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、已有實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)（RTDS）和各種電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件集成到一體化實(shí)驗(yàn)研究平臺上，對利用動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、RTDS和數(shù)字仿真中心進(jìn)行的各種實(shí)驗(yàn)研究實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度管理，并可以在其上同步進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行控制、安全穩(wěn)定、繼電保護(hù)、新型裝備（特別是電力電子裝備）等方面的實(shí)驗(yàn)研究和比較分析，提高研究結(jié)果的正確性和可信度。 電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)面向電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)科，其主要研究方向?yàn)椋弘娏ο到y(tǒng)運(yùn)行控制、安全穩(wěn)定、繼電保護(hù)、新型裝備（如FACTS裝備，同步測量單元PMU等），以及能量管理系統(tǒng)、特高壓電網(wǎng)、可再生能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)等方面的實(shí)驗(yàn)研究和比

6、較分析。 電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)動(dòng)模的所有仿真功能，能夠滿足教學(xué)、科研和裝置研發(fā)等方面的輔助研究工作。其特色及特殊功能如下： 1.實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真軟件（BPA、PSSE等仿真軟件）、實(shí)時(shí)仿真裝置（RTDS）與傳統(tǒng)模擬仿真系統(tǒng)的緊密結(jié)合，使先進(jìn)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)、數(shù)值分析技術(shù)和精確的實(shí)物模擬技術(shù)在一體化綜合平臺上得到統(tǒng)一。 2.在同一平臺內(nèi)，可以方便地在模擬機(jī)組上實(shí)現(xiàn)水電、火電廠動(dòng)力驅(qū)動(dòng)特性的綜合仿真，拓寬機(jī)組的仿真范圍。 3.可實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)測量，并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析。3電氣工程學(xué)院電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平面圖（建成后）一期設(shè)備說明12、 新能源測控屏 2面37、 高壓線路測

7、控屏 5面89、 發(fā)電機(jī)測控屏 2面10、 無窮大測控屏 1面11、 負(fù)荷測控屏 1面12、14、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)及負(fù)阻器屏 2面13、15、原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)仿真屏 2面1617、高壓系統(tǒng)電網(wǎng)組合屏 2面18、 高壓系統(tǒng)故障屏 1面19、21、機(jī)端測控屏 2面20、22、發(fā)電機(jī)變壓器屏 2面23、 通訊管理屏 1面24、25、遠(yuǎn)控動(dòng)力電源屏 2面26、 直流電源屏 1面27、 無窮大電源系統(tǒng) 1套2830、負(fù)荷變壓器 3組31、 電動(dòng)機(jī)負(fù)荷 多組3235、模擬線路架 4臺36、 主測量控制試驗(yàn)臺 3組合37、 微機(jī)監(jiān)控臺 1套二期設(shè)備說明3840、 發(fā)電機(jī)測控屏 3面41、 負(fù)荷測控屏 1面42、

8、44、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)及負(fù)阻器屏 2面43、45、原動(dòng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)仿真屏 2面46、47、機(jī)端測控屏 2面48、49、發(fā)電機(jī)變壓器屏 2面50、 發(fā)變組故障屏 1面4新型固態(tài)限流器電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)研究 新型固態(tài)限流器研究工作始于1995年，在固態(tài)限流技術(shù)方面處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平，擁有6項(xiàng)自主知識產(chǎn)權(quán)的國家專利； 固態(tài)限流器在電網(wǎng)中的安裝位置必須要謹(jǐn)慎挑選，這需要大量與電網(wǎng)結(jié)合的仿真研究和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證固態(tài)限流器的性能及對系統(tǒng)的影響等。電氣工程學(xué)院變壓器耦合新型固態(tài)限流裝置原理結(jié)構(gòu)控制器Ld(限流電感)三相整流橋耦合變壓器U2(A,B,C) IA,B,CILd等效電源1U1

9、(A,B,C)等效電源2 目前已成功研制出400V/500A/2500A和10kV/500A/2500A兩個(gè)電壓等級的變壓器耦合三相橋式固態(tài)限流裝置樣機(jī)并通過正式短路限流試驗(yàn)和省級鑒定驗(yàn)收，評價(jià)是：效果明顯，技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前正加緊開展更高電壓等級和容量（110kV/1kA/10kA）變壓器耦合固態(tài)限流器及其小型化、實(shí)用化方面的關(guān)鍵技術(shù)研究，并已取得若干突破性成果（已申請專利）。靜態(tài)電壓穩(wěn)定的分析控制理論；在線靜態(tài)電壓穩(wěn)定監(jiān)視和控制系統(tǒng)；計(jì)及靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束的自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)；暫態(tài)電壓穩(wěn)定性理論和分析控制方法；特高壓電網(wǎng)長期動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定性仿真和控制策略；電力系統(tǒng)負(fù)荷建模和電壓崩潰宏觀規(guī)

10、律。電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制研究方向：5直流輸電與柔性交流輸電通用模擬系統(tǒng)電力系統(tǒng)綜合動(dòng)模實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與試驗(yàn)研究電氣工程學(xué)院 浙江大學(xué)是國內(nèi)最早開展直流輸電與柔性交流輸電及其應(yīng)用的單位之一，為我國培養(yǎng)了大量直流輸電方面的專業(yè)技術(shù)人材，為推動(dòng)我國直流輸電事業(yè)的發(fā)展，特別是我國第一個(gè)直流輸電工程 舟山直流輸電工程的投運(yùn)作出過重大貢獻(xiàn)，并獲得了機(jī)電部科技進(jìn)步獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)和國家自然科學(xué)獎(jiǎng)等眾多獎(jiǎng)勵(lì)。 該系統(tǒng)具有如下研究內(nèi)容： 1.傳統(tǒng)直流輸電研究：包括控制器的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)，濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，多端直流輸電系統(tǒng)控制策略開發(fā)和實(shí)驗(yàn)； 2.新型直流輸電研究：控制策略開發(fā)和控制器的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)； 3.柔性交流輸電控制技術(shù)研究：包括TCSC、SVC、STATCOM、SSSC、APF、UPFC等柔性交流輸電裝置的控制器開發(fā)和實(shí)驗(yàn)。 1.針對發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置，可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)、10