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基于RTDS的高速铁路牵引供电系统建模与仿真的开题报告一、研究背景及意义近年来，随着我国高速铁路建设的不断发展，高铁行业的快速发展对电气工程技术提出了更高的要求。
高速铁路牵引供电系统作为高速列车运行的重要组成部分，直接影响着其运行质量和安全性。
RTDS（Real Time Digital Simulator）是一种基于数字信号处理技术的实时仿真系统。
通过RTDS系统可以对电气设备的性能及其控制系统进行建模、仿真和测试，实现对系统的全面理解和优化。
本课题拟利用RTDS系统对高速铁路牵引供电系统进行建模与仿真，研究其特性及其对整个供电系统的影响，为高速铁路的运行和安全提供理论依据和技术支撑。
二、研究内容和方法1.研究内容（1）高速铁路牵引供电系统的组成与工作原理分析，包括接触网、变电站、牵引供电系统等部分；（2）基于RTDS平台对高速铁路牵引供电系统进行建模，确定系统的输入输出参数；（3）进行牵引负载的仿真研究，分析供电系统的响应特性，如电压等；（4）分析牵引负载对供电系统及电压稳定性等方面的影响，对该系统进行改进和优化；2.研究方法（1）文献调研：对高速铁路牵引供电系统的组成和工作原理进行深入了解；（2）建模：利用RTDS软件平台对高速铁路牵引供电系统进行建模，并确定输入输出参数；（3）仿真：基于建模结果，开展基于不同牵引负载情况的系统仿真研究；（4）分析：对仿真结果进行分析，分析牵引负载对电力系统的影响因素，为系统的优化提供技术支持。
三、预期结果通过本次研究，预计可以得到如下结果：1.建立高速铁路牵引供电系统的RTDS仿真模型，实现系统工作状态的仿真演示；2.通过仿真模拟，分析不同牵引负载对供电系统及电压稳定性等方面的影响，为高速铁路的安全运行提供参考和技术支持；3.在对仿真结果进行分析的基础上，提出改进和优化建议，为高速铁路牵引供电系统的研究、设计及实际运营提供指导和支持。
四、研究进度及计划1.研究进度2022年3月-5月：文献调研、数据收集和RTDS系统建模2022年6月-8月：完成系统结构仿真和供电系统响应特性分析2022年9月-11月：分析牵引负载对供电系统及稳定性的影响，并提出改进建议2022年12月：完成毕业论文并答辩。
基于RTDS的智能变电站故障排查试验方案设计
王江萍;孙海峰;王蕴敏;焦晓燕
【期刊名称】《内蒙古电力技术》
【年(卷),期】2014(32)6
【摘要】智能变电站发生故障时,后台监控系统会发出大量的告警信号,运行人员有时无法及时、准确判断故障区域,对此设计了4种排查不同类型故障的闭环测试方案.方案1可排查线路保护或变压器保护装置故障,方案2可排查网络交换机故障,方案3可排查合并单元和智能终端设备故障,方案4可排查系统复杂故障.通过RTDS
仿真试验验证了4种方案的正确性、可靠性,可实现对智能变电站单装置、单间隔、整站及区域电网的闭环测试,可解决智能变电站电气二次系统故障难以排查的技术
难题.
【总页数】5页(P11-15)
【作者】王江萍;孙海峰;王蕴敏;焦晓燕
【作者单位】华北电力大学,河北保定071003;内蒙古电力科学研究院,呼和浩特010020;华北电力大学,河北保定071003;内蒙古电力科学研究院,呼和浩特010020;内蒙古电力科学研究院,呼和浩特010020
【正文语种】中文
【中图分类】TM743
【相关文献】
1.基于RTDS-GTNET的智能变电站保护装置实用化测试技术及方案 [J], 彭放;高厚磊;刘益青;孔凡东
2.简易母差装置的RTDS数模试验方案设计 [J], 刘涛;杜明;柳震;高晓辉
3.一种基于RTDS稳控系统性能测试试验方法的研究 [J], 张武洋;黄未;王同;董之微;宋保泉
4.基于RTDS的风电场AVC动模仿真试验分析 [J], 王浩
5.基于RTDS的动态电压调节器控制器的半实物仿真试验 [J], 唐鸿奎;张彦兵;王小凯
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电力系统是指由发电厂、输电网和配电网组成的系统，用于将发电厂产生的电能输送到用户的终端设备上，满足用户的用电需求。
rtds （Real Time Digital Simulator）是一种用于模拟电力系统运行的先进设备，可以模拟实际电力系统的运行情况，并且可以用于对电力系统进行控制和保护的研究与设计。
在电力系统课程中，进行rtds电力系统课程设计是十分重要的，可以帮助学生深入了解电力系统工程的理论知识，并提高学生的实践能力。
基于rtds电力系统课程设计的重要性和实际应用意义，我们将结合实际案例，从理论基础、设计流程和实验结果等方面进行探讨，旨在为电力系统从业人员和相关学生提供参考和借鉴。
1. 理论基础在进行基于rtds的电力系统课程设计时，首先需要对电力系统工程的理论基础有深入的了解。
这包括电力系统的结构与运行原理、电力负荷特性、传输线路参数等。
在课程设计中，可以结合教学实践和实际案例，对理论知识进行深入讲解和实践操作。
通过搭建rtds实验评台，可以模拟不同的电力系统运行情况，让学生能够更好地理解理论知识，并培养实践能力。
2. 设计流程在进行rtds电力系统课程设计时，需要遵循一定的设计流程，包括设计目标的确定、模型搭建、仿真实验与分析等步骤。
首先需要确定设计目标，例如研究某种新型电力系统的性能特点或者设计特定控制策略。
然后进行rtds模型的搭建，包括发电机、变压器、传输线路等设备的建模。
接着进行仿真实验与分析，通过对不同电力系统运行情况下的仿真实验，可以得出相应的分析结果，为电力系统工程的实际应用提供理论依据。
3. 实验结果设计基于rtds的电力系统课程，最终的关键是获取实验结果并进行分析。
通过对实验结果的分析，可以检验设计的有效性，并对电力系统工程的实际应用进行评估。
在实验结果中，需要对不同条件下电力系统的运行情况进行分析，比如在负荷突变或者故障情况下电力系统的稳定性和可靠性等。
通过对实验结果的分析，可以为电力系统的运行与控制提供参考依据，促进电力系统工程的发展。
基于RTDS的发电机励磁调节器动态测试黎雄1,张星1,曾敏2,李志国2(1.清华大学电机系北京 100084 2.北京吉思创新科技有限公司北京摘要:发电机励磁调节器的动态特性对电力系统的稳定水平有重要影响。
本文针对以实时数字仿真系统RTDS(Real-Time Digital Simulator构建的发电机励磁调节器测试平台,介绍了RTDS的软硬件结构、测试原理和部分测试结果。
测试结果与现场试验结果基本一致,验证了励磁调节器的动态性能。
关键词:发电机励磁调节器RTDS 闭环测试1 引言随着我国电网规模的不断增大、结构和运行方式的日益复杂,电网的安全稳定运行面临着新的考验。
提高系统稳定性可以依赖于自动控制设备如发电机励磁控制和调速控制、FACTS(Flexible AC Transmission System,柔性交流输电系统装置和HVDC (High V oltage Direct Current,高压直流设备等,其中发电机励磁调节器作为提高电力系统暂态稳定性的重要手段之一,其性能好坏对电网稳定运行有重要影响。
随着计算机和微电子技术的发展,目前数字励磁调节器已经取得了越来越多的应用。
数字化励磁调节器具有可靠性高、参数修改方便、响应迅速等优点,但是由于软硬件结构设计和控制规律离散化方法等因素的影响,励磁调节器的实际特性往往与理论模型不符。
因此,有必要对励磁调节器进行全面、完整的测试,以检验其控制性能和PSS(Power System Stabilizer,电力系统稳定器等辅助控制的作用。
励磁调节器测试包括静态模拟测试和动态模拟测试。
目前静态测试主要使用继电保护测试仪,它可以静态输出故障电压和电流信号,并完成简单的动模试验。
但要检验励磁调节器的动态性能,就要进行实时闭环测试。
实时闭环测试方法主要有物理动态模拟和数字仿真两种。
物理动态模拟多年来一直发挥着重要作用,但它也存在一定的局限性如测试过程复杂、参数调节范围有限等。
基于RTDS的发电机励磁系统闭环试验Close-Loop Test for Generator Excitation System based on RTDS宋福海林其煌王大光林少真张健（福建省电力试验研究院福建福州350007）摘要：提出一种离线状态下进行发电机励磁系统闭环试验的新方法。
利用实时数字仿真RTDS进行发电机励磁系统闭环试验，完成了调节参数整定、发电机空载阶跃响应和发电机负载PSS参数整定、系统故障模拟等试验。
仿真结果与现场试验结果吻合，验证了该方法的可靠、正确和便捷性。
关键词：发电机励磁系统AVR PSS RTDSAbstract：A new off-line method of close-loop testing for generator excitation system is presented.The close-loop test for generator excitation system is done by using RTDS simulation system, including regulator parameters setting, no-load step response test and load PSS test, power system fault simulation. The results are coincident with the actual test results. It validates that the method is credibility, exactitude and convenience.Key Words：Generator；Excitation System；PSS；RTDS1 引言随着福建电网的发展，系统动态稳定问题（如低频振荡）变得突出，励磁系统在电力系统稳定分析计算中成为一个不可忽视的因素。
基于RTDS的高压直流控制系统锁相环仿真研究关红兵;黄立滨;周鹏鹏;张彦兵【摘要】在基于实时数字仿真器(Real-time digital simulator,RTDS)所建立的特高压直流输电系统实时仿真平台中,常规锁相环技术无法实现换流阀触发脉冲的精确控制,不利于实际直流工程的故障重现.基于系统正序分量的瞬时锁相环控制原理,提出了一种高精度锁相环的建模方法,实现了电网系统频率的高精确跟踪测量.在RTDS仿真平台上搭建完整的云广特高压直流工程的控制系统仿真模型,并结合实际工程的运行工况设计仿真试验算例.试验结果表明,仿真波形与实际工程的录波取得了高度一致性,该仿真建模方法是有效可行的.%For the HVDC transmission system built in the real time simulation platform based on RTDS,the conventional PLL technology can not realize the precise control of the trigger pulse of the converter valve,which is not conducive to the fault reconstruction of the actual HVDC project.Based on the principle of the instantaneous PLL control system,a high precision PLL modeling method is proposed,and high precision tracking measurement of power system frequency is realized.According to the actual operating conditions,the complete simulation model of the control system for Yun-Guang UHVDC Project is built based on the RTDS simulation platform and the simulation test example is designed.The experimental results show that the simulation waveform is highly consistent with the actual engineering records,and the simulation modeling method is effective and feasible.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2017(045)012【总页数】5页(P128-132)【关键词】频率跟踪;正序锁相;RTDS;高压直流控制系统【作者】关红兵;黄立滨;周鹏鹏;张彦兵【作者单位】南方电网科学研究院,南方电网仿真重点实验室,广东广州510080;南方电网科学研究院,南方电网仿真重点实验室,广东广州510080;许昌开普检测技术有限公司,河南许昌461000;许昌开普检测技术有限公司,河南许昌461000【正文语种】中文近年来随着直流输电的发展和输电容量的逐步扩大，直流系统对交流系统的影响也越来越大，在交直流混联大电网稳定分析研究中，直流控制保护的真实模拟越来越成为关键影响因素。
电气系统综合实验（下）RTDS仿真实验实验学生：黄梓昂5120309388刘德远5120309378 任课教师：张明实验一电流保护三段配合整定一、实验目的1. 加深对电流保护三段相互配合的理解。
2. 掌握电力系统电流保护的整定及实现方法。
二、实验内容1. 学习RTDS电流保护元件的使用方法。
2. 根据实际系统参数对保护进行整定，并记录故障波形。
3. 使用电力系统故障仿真专家进行故障分析。
三、实验原理电流一段保护的整定：为了保证电流速断保护的选择性，其启动电流必须躲过本线路末端短路时可能出现的最大短路电流，即在最大运行方式下本线路末端母线三相短路时的电流，亦即：I I = 1.2 × I k.c.max电流速断保护不可能保护线路的全长，通常要求保护范围大于被保护线路全长的15%~20%即可。
电流二段保护的整定：要求限时电流速断保护必须保护线路全长，因此它的保护范围必然要延伸到下级线路中去，这样当下级线路出口处发生短路时它就要启动。
在这种情况下，为了保证动作的选择性，就必须使保护的动作带有一定的时限。
所以其整定值在下一段线路一段保护的基础上加上一个可靠性配合系数即可：I II act.2 = 1.2 × I I act.1对于二段保护来说一般需要延时0.5s启动。
另外为了能够保护本线路全长，限时电流速断保护必须在最不利于保护动作的情况下有足够的反应能力，所以需要其灵敏度系数K lm≥ 1.3，K lm = (最小运行方式下，末端发生两相相间短路时的短路电流)/I II act.2电流三段保护的整定：为保证在正常情况下各条线路上的过电流保护不误动，需要考虑最大负荷电流、返回系数和电机的自启动系数，因此：I III act = 1.2(可靠系数)×1.05(自启动系数)/0.9(返回系数)×I L.max(最大负荷电流)图1-1 RTDS中的电流保护如图1-1所示，电流保护设备的输入为三相电压VA 、VB、VC以及三相电流IA、IB 、IC，输出为跳闸信号TRIP，当保护动作时TRIP置1。
基于RTDS的电力系统应用综合实验实验指导书上海交通大学电气工程实验中心2011年6月上海交通大学电气工程实验中心版权所有，请勿外传目录第一章电力系统的模型试验方法 (4)1.1电力系统的数字仿真 (4)1.2电力系统的物理模拟 (5)1.3物理模拟和数字仿真的关系 (5)第二章RTDS软硬件介绍 (7)2.1 RTDS概述 (7)2.2硬件概述 (8)2.3软件概述 (10)2.4术语表 (11)第三章RSCAD基本操作 (12)3.1RSCAD仿真步骤 (12)3.2文件管理器 (12)3.3创建项目（Project）或例子（Case） (13)3.4用Draft绘制电路图 (14)3.5用Runtime模块进行仿真 (17)实验一分压器 (22)实验二交流系统模型 (39)实验三输电线路参数测量 (63)实验四电力变压器实验 (70)实验五同步电机实验 (88)实验六发电机并网实验 (101)第一章电力系统的模型试验方法电力系统的科学试验研究可以在实际电力系统（简称原型）上进行，也可以在模拟的电力系统（简称模型）上进行。
在原型上进行科学试验研究，可以得到最真实的结果，但是在电力系统原型上进行试验往往受到很多条件限制。
如时间、经济、安全等多方面因素制约。
同时对一些比较严重性试验项目（如短路、振荡、失步等），由于系统运行条件的限制不一定都能进行，更不能进行多次重复性的试验，特别是对于一些发展规划中的工程项目，则更难以在现有的电力系统中进行。
因此，模型试验在电力系统的研究工作中具有十分重要的意义。
电力系统的模型试验方法有数字（或数值）仿真和物理模拟两种。
一般将采用数学方法进行试验研究的方式习惯称为数字（或数值）仿真，将采用物理方法进行试验研究的方式习惯称为物理模拟。
1.1电力系统的数字仿真数字仿真是建立在数学方程式基础上的一种对原型系统进行仿真研究的方法。
对于各种物理现象，在一定的假设条件下写出其运动过程的数学方程式，借助专门的数学求解工具进行求解，以得出所需要的结果。
历史上曾经出现过的电力系统数字仿真研究方法有以下几种：直流计算台、交流计算台、模拟式电子计算机等。
直流计算台以电阻来模拟系统各元件，交流计算台以电阻、电感、电容、变压器、移相装置模拟系统各元件，以直流电压或中频交流电压为电源，用以计算系统中的功率分布、短路电流和系统的稳定性。
这些功能目前已完全由数字式电子计算机所取代。
模拟式电子计算机以其运算放大器组成系统各元件的模型，用以分析系统的暂态过程。
但由于这种计算机可供使用的元件数量有限，所能研究的系统规模不可能大，因此，这类数学仿真始终未能得到广泛应用。
目前，通用数字式电子计算机已广泛用于电力系统的运行、设计和科学研究各个方面。
自1956年成功地运用它计算潮流分布以来，几乎所有主要的电力系统计算都已使用这种计算机。
目前，无论是复杂系统的潮流分布、故障分析、稳定性分析等常规计算或暂态过程仿真、谐波分析、继电保护整定等专业性更强的计算，都已有商品化软件包可供选用。
而这些计算对硬件条件的要求也较过去大为降低，几乎各种型号的微型计算机都可用以作此类计算。
伴随着数字计算机和数值技术的发展，数值仿真技术日渐成熟。
这使得人们能够更加深入地研究和分析电机及电力系统的暂、稳态过程。
目前，国内外的研究采用高级语言编程或己开发出的一些比较成熟的数值仿真软件如：EMTP、EMTDC、PSPICE、以及MA TLAB 等，对电机和电力系统的各种运行情况进行深入地研究。
对于电力系统，目前已经能够进行复杂电力系统的仿真研究。
这种复杂电力系统的仿真基于发电机机组、升压变压器、直流输电及交流输电中各个电气元件准确的数学模型，定量地分析不同运行方式（正常、故障）、稳态和暂态情况下的系统各种电磁物理量（包括谐波）的变化情况。
数值仿真具有不受被研究对象规模和复杂性的限制；保证被研究系统的安全性、系统实验的经济性、以及可用于对未来系统发展的预测等优点。
上面所述研究工具一般都属数字仿真，它们的主要问题是物理概念不够直观，必须先明确要分析研究的电力系统及其各元件的数学表示方式，建立起相应的数学模型，方能运用它们进行计算分析，这对于一些新的领域和现象的研究，可能会产生一定的困难，而且它们只能对系统进行计算分析，而不能对实际的控制装置和保护设备进行测试实验。
1.2电力系统的物理模拟电力系统动态模拟属电力系统的物理模拟，它是采用了和原型系统具有相同物理性质且参数的标幺值一致的模拟元件，根据相似原理建立起来的电力系统物理模型。
该模型是基于相似原理把实际电力系统按一定的模拟比例关系缩小并保留其物理特性的电力系统复制品。
通俗地说：就是把真实的电力系统缩小到实验室中，是真实电力系统的缩影，称之为电力系统物理模拟。
电力系统动态模拟主要由模拟发电机、模拟变压器、模拟输电线路、模拟负荷和有关调节、控制、测量、保护等模拟装置组成。
因为有旋转运动的模拟发电机组、模拟负荷机组，故可以模拟电力系统各种实时运行状态，反映电力系统的动态特性。
例如，原动机的调速特性、发电机的励磁特性、负荷随电压频率变化的动态特性等，所以称为电力系统动态模拟（简称动模）。
在模拟系统中，如没有旋转运动的模拟发电机组、模拟负荷机组，该模型不反映电力系统动态特性，则称之为电力系统静态模拟（简称静模）。
电力系统动态模拟的主要特点是能够直接观察到各种现象的物理过程，便于获得明确的物理概念，特别是对于某些新的问题和物理现象，由于认识上的限制，不能或不完全能用数学方程式表示时，利用物理模拟可以探索到现象的本质及其变化的基本规律，物理模拟的试验结果，还可以用来校验电力系统的理论和计算公式以及在建立数学方程式、各种假设的合理性，并为理论的简化指出方向，进而使理论得到进一步完善和发展。
动态模拟的另一个显著的特点是可以将新型的继电保护和自动装置，直接接入动态模拟系统中，进行各种工况运行和短路故障试验，考核各装置的各种性能。
动态模拟的缺点是待研究系统的规模不能过大，而且模拟装置的参数调整范围有一定的限制，试验前模拟参数的配置和改变运行方式的调整比较复杂。
1.3物理模拟和数字仿真的关系物理模拟是在根据相似原理建立起来的电力系统物理模型上进行仿真研究的方法，数字仿真是建立在数学方程式基础上的一种对原型系统进行仿真研究的方法，它们之间的关系如下：表1-1 物理模拟与数字仿真对比综上所述，各种研究工具都有其特点和适用范围，即使不断推陈出新的数字式电子计算机也难尽善尽美。
因此，取长补短、相互配合才是较好的解决方案。
国外不少大企业之所以乐于使用它们自身研制的研究工具，正是由于这些工具体现了上述思想，诸如，模拟计算机和数字计算机的组合，模拟计算机与交流计算台的组合，以及模拟计算机、数字计算机与动态模拟的组合等等。
第二章RTDS软硬件介绍2.1 RTDS概述实时数字仿真器RTDS（Real Time Digital Simulator）是由加拿大曼巴托尼直流研究中心推出的电力系统实时数字仿真系统。
该系统以电力系统电磁暂态计算理论为基础，采用多处理器的并行计算方法，通过适当的任务分配方式和通信技术，实现电力系统的实时数字仿真。
（1）RTDS的软件RSCAD是基于目前已得到国际上普遍承认的电磁暂态仿真程序EMTDC，其算法采用H.W.Dommel于1969年创建的经典电磁暂态计算理论。
Dommel经典理论的主要思想是：对于任何复杂的电网，经过等值都可以变为只包含电流源和电阻性元件的伴随等值计算网络。
这样系统在电磁暂态模式下可通过代数节点方程进行完整的描述。
所以对于研究的系统可以先列出描述各元件和全系统暂态过程的微分方程，然后用应用数值方法进行求解。
RTDS的元件库中提供了丰富的电力系统元件模型，包括主要交流元件的数学模型、测量元件CT和CVT以及PT的数学模型、直流系统数学模型、电力电子器件宏模型以及控制系统模型，可以满足大多数数字仿真任务的需要。
通过RSCAD图形化的编程接口，用户可以非常方便地建立研究用仿真系统数学模型。
（2）RTDS由RSCAD工作站和用于计算的RACK组成。
每个RACK由多个多处理器计算插件和通信控制插件通过总线方式组成，通信控制插件用于协调计算插件之间以及RACK与RSCAD工作站之间的数据通信。
用户基于RSCAD建立的数字仿真模型经过编译和任务分配处理后，执行代码分配到各个计算插件的DSP处理器，按照并行计算的模式运行，从而大大提高了计算速度，达到实时仿真的目的。
实时仿真运行过程中，用户可以通过RSCAD中提供的一些运行控制元件对仿真系统实行调节控制等操作，来改变系统运行状态。
（3）RTDS提供了D/A和A/D转换输入与输出接口，仿真系统的运行变量（电压电流）可以通过D/A转换输出，通过功率放大装置后与继电保护装置接口，自动控制装置的控制信号也可以通过A/D转换接口输入到仿真系统，进而与实际设备接驳构筑起灵活方便的数字—物理实验回路，用于控制系统的运行状态，从而实现数模混合仿真。
这是单纯的数值仿真软件所无法办到的，为继电保护和自动控制装置技术以及电网运行控制的实验室仿真研究提供了非常有效的手段。
（4）RTDS在硬件上是采用高速DSP芯片和并行处理结构以完成连续实时运行所需的快速运算。
基于DSP的强大计算能力，RTDS能够实时计算电力系统状态并输出到工作站或外部装置。
在运行于工作站上的RSCAD软件中，用户可以使用元件库中的各种电力系统元件模型，方便快速地搭建电力系统模型，编译后下载到DSP中计算，在模拟系统运行过程中能够通过工作站对所模拟的电力系统进行控制。
目前RTDS的频率响应最高能达到1GHz以上，一般交流电力系统的仿真步长在50μs 左右即能够满足交流系统各暂态现象研究的要求。
相比传统的物理模拟方法，RTDS具有建模周期短、灵活性强、安全性好、结果直观等特点，其计算精度和模型的合理性已通过国内外多年的运行实践证实是可以信赖的。
（5）目前RTDS装置已经在全球范围的电力系统相关部门、企业以及高等院校得到了应用，主要包括教学与培训、电力系统分析研究、测试控制设备、测试保护设备四个方面。
研究领域包括继电保护和自动控制装置性能测试、电网运行与控制模拟、新型输电技术的数模混合仿真研究、先进控制理论在电力系统应用中实用化的仿真研究等。
2.2硬件概述RACK机柜图2-1 RTDS外观整个RTDS系统在硬件上包括机柜（Cubic）、Rack、处理器卡（GPC）、I/O接口卡、通讯卡（GTWIF）等，下面简单介绍几种比较常用的卡。
处理器（GPC ，Giga-Processor Card）卡，GPC卡处理能力非常强大，运算频率达到1GHz，处理器卡是RTDS仿真装置最关键的硬件，相当于PC机的CPU。
