LDES)...............24 混合直流（LCC-VSC Hybrid HVDC）............................................27 大电网全电磁暂态仿真（Large Power Grid Full Electromagnetic Transients Simulation）................................... 2020(40):66-77. 5 构网型控制技术（Grid Forming（GFM）Control Technology） 撰稿：杜毅、姜静雅 构网型控制技术，使电力电子装备的并网变流器稳态与暂态工况 下均呈现电压源外特性，并具备电网电压与频率支撑、自同步运行、 孤立组网能力的一类控制技术，可应用于储能、柔性直流、风电和光 伏等装备。 自 20 世纪 80 年代以来，微电网领域的学者已经提出了“grid 扰动冲击的比值，表征系统在网内最大有功冲击下的最大频率偏差。 频率调节强度是指系统故障扰动后的暂态过程发生频率变化时， 同步机、负荷及电力电子设备等各类元件控制作用下维持系统频率稳 定的能力。频率调节强度取决于系统中各装置的频率调节能力以及扰 动大小，主要影响暂态频率最大偏差与稳态频率偏差。其中，暂态频 11 率最大偏差主要由发电机一次调频、负荷频率响应及系统惯量决定， 而稳态频率偏差受

有 ī 09 76 电 压 右 效 值 pu . 以双星型电容器组为例，当有电容元件击穿时，三相电压 / 电流和不平衡电流中会出现暂态扰动。 针对 投切过程中的击穿，可根据暂态时频特征进行检测；针对正常运行中的击穿，可根据暂态信号幅值和 暂态电流方向进行故障检测和定位。 故障特征分析 电容港 单元 上 三 T 双星型接线电容器组 4.2 设备级应用：电容器组故障检测与定位 电容器组投切过程中的击穿检测 投切暂态时频包络线 不平衡电流暂态分量： 4 也产世课网 79 班 态 存在击穿 无击穿 4 2L . 心新暑 电容器 放也 电 题 增丝 分 在 器 —(4 元件 d L & 车 C4 ( 以 H 型接线的换流站滤波电容器组为例，电容元件击穿会在 不 平衡电流中产生几十安暂态电流冲击， 通过不平衡电流可 通过不平衡电流可感知和检测电容击穿状态，已提出基于暂态不平衡电流幅值和突变方向的滤波电容 器元件击穿感知和定位方法。 04 设备级应用：电容器元件击穿检测与定位 80 元件击穿暂态不平衡电流 暂态不平衡电流突 变方向 击穿电压初相角 故 障 臂 识 别 ①P L N 个 中元中联 TA 云 c : 1Ap 4 Iak IA c₂ c 真焊然

机组组合 纳秒 微秒 毫秒 秒 分钟 小时 月 年 稳态 互联 大系统 电网 设备 装置 元件 电磁暂态 仿真 机电暂态 仿真 中长期动态 仿真 不同层次对象在不同时间尺度上的仿真模拟 硬件在环 硬件在环 仿真 传统电力系统仿真与数字孪生 潮流 计算 Department of Electrical 秒级动态的相互影响； 大规模交直流互联造成电网局部故障影响的大范围传播； 新能源渗透率的不断提高引入大量不确定性； 亟需大规模电网高性能（计算规模、计算时间、批量处理能力） 电磁暂态仿真工具。 大电网运行 国防建设 构建电力系统数字孪生的关键技术 高性能仿真计算技术 Department of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 31 商业化的电力系统电磁暂态离线仿真工具、硬件在环仿真工具、电力电子系统纳秒级 动态仿真被国外垄断，国产软件在艰难的发展中！ 面向电力系统与电力电子设备的宽频仿真工具 构建电力系统数字孪生的关键技术 基于电路原理的 宽频域仿真技术 1. 稳态潮流 2. 中长期动 态 3. 机电暂态 高性能仿真计算技术 4. 电磁暂态 Department of Electrical

秒。为稳定电压，系统需频繁调整变压器分接头或投切备用变压器，这加剧了暂态过程的不稳定性。 运行模式复杂：矿山微电网需频繁切换并网 / 孤岛运行模式，且长距离电缆易受雷击等影响，故障率较高。 故障时需快速切换变压器，而变压器投切产生的励磁涌流可达额定电流的 6-12 倍。 显著降低投资成本：无需为应对变压器冲击而额外扩容储能系统，节省初始设备投入。 提升系统稳定可靠性：有效抑制励磁涌流和暂态电压波动，保障关键负荷连续运行，减少生产中断风险。 能源浪费，同时频繁断电也显著 影响了微电网的可用性。为提升系统稳定性，实现柴油发电机与储能系统同时作为电压源运行并互为备份，以 及光伏、储能、柴发三种电源的协同运行和毫秒级响应调度，已成为微电网暂态稳定研究的关键课题，但目前 仍面临以下主要挑战： 华为智能微网解决方案创新性地采用构网型储能技术，有效解决了多机并联环流问题，并结合先进 的光储微网自适应控制算法，使系统能 柴油机等多能源协同能源 协同能力，并测试极端场景下的系统冗余及黑启动能力。华为 全球电网仿真中心拥有 10+ 仿真工具平台、2000+ 仿真节点， 目前具备高精度机电仿真、电磁暂态仿真及半实物仿真能力 （HIL），可全面验证稳态 / 暂态的各类复杂工况，确保矿区 微电网安全高效运行。 华为构网储能平台应用与测试中心是全球规模最大的电网 层级测试实验园区，占地约 2 万平方米，总投资超过 3 亿元人

ÓÕý¹…æ•!Åù†@ØÙö2é gM•!ÅùgM†@ØÙyÉ•B=šµ¶ZV[0V_æ ^{\öíºtµ¶s¢æ[0•ðÁµæ#$•í*ÜM¢µ'´ ÷í´×ÁµÞAãµ'‰Xé 5.2.2 暂态稳定态势评估与决策 ¬ òÒçÜæ]V[0V_WXu\öàa1Tÿuµ¶š 中国人工智能系列白皮书——智慧电网 56 UÜ%8%æj5òÒu¶€…Ô•žóíD…µ¶ÜV[0V_Ú -&D…gMÜV[0Ýcú¸•ñãÜV[0±•Ží4£D…• cÒ¸¹h±ægMéêí-„úµ¶Q9^_íu•cæÒ¸¹h ±vt5Âô<±ÈSï¡Y/ö2í¡µ¶oz1æ`”¤f”é $ 图 5-7 暂态稳定态势评估与决策技术 u+““¥M¥Ê+ïŒHÓ”æ]VVLüý©¿í~þü’Ê Ëðj5âcÚðVLÞA×ó•¤í0t6 Ã’µè(“:;` _%ægM[0VL\]é 5.2.2 虚拟建模及参数辨识 ÿu2ÉæQ9\]ã[0¡Yopí-T•–µ¶1T[0o pã1û>«í‹šÿc8&{µ¶+•í¼½šµ¶gMƒ„¡Y ƒâæÚâ•ãþÞ•T.é $ $ 图 5-8 暂态稳定主导机组辨识$ 中国人工智能系列白皮书——智慧电网 57 ·µ]V\]%æñÉŽüãXYƒéŠò1Tàá$% 3 • Šì4 +,ç‡ùYZÚÛñòí49ìo<±p,XðòÒæšµ¶

◆◆ ◆◆ 精准负荷控制 虚拟电厂 ◆◆ ◆◆ 新型电力 系统建设 智慧调度 多时间尺度调度与 安全运行管理 现货及辅助服务市 场交易支撑 ◆◆ ◆◆ 数字孪生电网 全电磁暂态仿真 ◆◆ ◆◆ 清 洁 低 碳 、 安 全 充 裕 、 经 济 高 效 、 供 需 协 同 、 灵 活 智 能 感 知 、 联 接 、 35kV及以上电压等级电网通信主网 智算中心带宽需求 AI大规模应用新增的智算中心通信要求。总部智算-省级智算、通算中心互联带宽Nx100G,时延 小于30毫秒。 数字仿真带宽需求：数字孪生电网电磁暂态在线仿真通信需求比现有电网调度通信需求大 幅提升，对时延要求更高。 4×100G带宽 数据同步 OTN传输网： 跨省N-2路由 ，总部级4×100G带宽接入， 各省2×100G带宽接入； 带宽大于100M 网络智能调度、敏捷响应 新型电力系统背景下电力通信网面临的挑战丨新型电力系统业务发展对通信网的需求变化 带宽5G～1000G 时延30ms 带宽2M~1G 时延100ms 数字孪生电网电磁暂态 在线仿真通信 现有电网调度通信 数字孪生五个层次 智 势 行 态 身 电网 自治 智能 预测 在线 仿真 虚实 交互 精准 映射 网络化 数字化 智能化 网络化 数字化

战[24-25]。 变电站、换流站状态感知数字化建设架构如图 2、图 3 所示，由非接触式智能感知终端(集成红外 热像、特高频局放、可见光图像、声音等)、接触式 智能传感器(高频局放、超声局放、暂态地电压、接 地电流、振动等)、光声光谱油中溶解气体监测装置 和辅助系统(温湿度、烟感、水位、气体、水浸、风 机/空调控制等)构成，实现全天候、全时段、全方 位巡视等[26-28]。如对主变压器(换流变)、高抗、站 异物、外部锈蚀、渗漏油、套管破损等进行智能监 测；对换流阀的温度等进行智能监测；对气体绝缘 组合电器(gas insulated switchgear, GIS)本体及套管 TEV—暂态地电压 图 2 变电站状态感知数字化建设架构 Fig.2 Digital construction framework of state perception for substation 强对换流变套管的全方位状态感知[29-31]。 如图 4(a)所示的非接触式多物理量智能感知终 端和图 4(b)所示的接触式多物理量智能感知终端， 在变电站(换流站)等场景能够有效监测设备状态。 接触式传感器含暂态地电压(transient earth voltage, TEV)、超声波、温度等功能。非接触式智能感知终 端含可见光图像、红外热像、局部放电、声音、温 湿度等功能，能够多角度全时段实时监测，有效汇

主控系统 齿轮箱 变桨系统 690V/35kV 机侧变流器 网侧变流器 新型 风机 控制 系统 变流器负责自 主调压控制 风机虚拟同步机在变流器控制上引入同步发 电机转子运动与机电暂态方程，通过控制转 子动能的存储和释放来提供有功支撑，抑制 频率的突变 光伏虚拟同步机将同步发电机数学模型移植 到DC/DC控制算法中，通过电池储能单元有 功功率的存储或释放，抑制系统频率突变和 阻尼功率振荡 新能源电站在失去外部电网供电的情况下，储能可作为电压源向其他发电单元送电，最终实现新能 源电站自启动。 黑启动 20 储能在规模化新能源并网中的应用 ➢ 电站式虚拟同步机通过模拟常规同步发电机的机电暂态特性，能够快速、主动参与电网的有功调频 、无功调压，并提供虚拟惯量，提升系统抗扰动能力； ➢ 电站式虚拟同步机同时兼具传统储能系统调峰填谷功能，为有效改善新能源机组并网友好型和稳定 性提供了坚强支撑。

动态监视类...................................................................................306 3.1.3 暂态监视类...................................................................................312 3.1.4 环境监视类 稳态监视类...................................................................................951 7.1.2 暂态监视类...................................................................................963 7.1.3 智能告警类 电力行业数字化一体化监管平台建设方案 g) 满足 50 用户/每 CPU 核的并发处理要求。 2.1.3 实时数据库服务 实时数据库主要用于实时数据的通信和处理，为众多实时应用提供 统一的支撑。根据需要，稳态监视类、暂态监视类等功能模块可以建 设符合本（类）模块需要的实时数据库，各实时数据库应提供基于 API 和 OSB 的标准访问方式。 2.1.3.1 功能要求 a) 具备通用的建模能力，可由应用开发人员建模，定义类（表），