MatACDC
MATACDC is een gratis, op MATLAB gebaseerd open source programma voor AC/DC-stroomanalyse. Het programma gebruikt een sequentieel AC/DC-stroomalgoritme en kan worden gebruikt voor het simuleren van gekoppelde AC-systemen en Multi-terminal Voltage Source Converter High Voltage Direct Current (VSC HVDC) systemen.
Het AC/DC-stroomprobleem wordt sequentieel opgelost, wat betekent dat het programma de AC/DC-stroom oplost door iteratie tussen de AC-systemen en de DC-systemen. Voor de AC-systeemvermogensstroom maakt het programma volledig gebruik van MATPOWER, een vermogensstroomprogramma in MATLAB. Het pakket is volledig geïntegreerd met de bestaande AC-stroomroutines die in MATPOWER zijn ontwikkeld, terwijl de oorspronkelijke broncode van MATPOWER ongewijzigd is gebleven.
MATACDC deelt dezelfde filosofie als MATPOWER en MATDYN: “Het is bedoeld als een eenvoudig te gebruiken en aan te passen simulatiehulpmiddel voor onderzoekers en docenten.” De broncode van MATACDC is beschikbaar. De code is goed gedocumenteerd, gestructureerd en eenvoudig te begrijpen en aan te passen.
PowerModelsACDC
PowerModelsACDC.jl is een Julia/JuMP/PowerModels pakket met modellen voor DC-lijnen, vermaasde DC-netwerken en AC/DC-convertoren. De code bouwt voort op de architectuur van PowerModels en is ontworpen om probleemspecificaties (bv. Power Flow, Optimal Power Flow, …) los te koppelen van de formuleringen van het stroomnetwerk (bv. AC, DC-benadering, SOC-relaxation, …).
HVDC Grid Test System
Het four-bus HVDC-nettestsysteem kan worden gebruikt als standaard testsysteem voor HVDC-studies van elektriciteitssystemen in EMT-software. De PSCAD simulatiebestanden bevatten een kant-en-klaar HVDC-net met 4 convertoren, verbonden door een vermaasd DC-net met vijf kabels. De grootte van het HVDC-net maakt het mogelijk om het model ook in de educatieve versie uit te voeren.
Een regel- en beveiligingssysteem voor het HVDC-net is geïmplementeerd, maar kan eenvoudig worden aangepast.
DSAnalysis
DSAnalysis is een gebruiksvriendelijke Matlab-toolbox voor de analyse van dynamische systemen. Vanwege de niet-lineaire bewerkingen, de periodieke trajecten van systeemtoestanden en de tijdsvertragingen in de regelstructuur van de converter, maakt deze toolbox gebruik van een geavanceerd raamwerk van de harmonische toestandsruimte (HSS), dat de analyse van vertraagde lineaire tijdsperiodieke (LTP) systemen mogelijk maakt. Hiermee kan de methode de stabiliteitseigenschappen van een toekomstig energiesysteem nauwkeurig weergeven.
De huidige versie biedt ondersteuning voor:
- Het definiëren van dynamische systemen met behulp van analytische differentiaalvergelijkingen in state-space vorm, inclusief hun numerieke parameters en inputs (regelreferenties en externe bronnen);
- Het berekenen van periodieke trajecten of evenwichten;
- Symbolische linearisatie van de analytische differentiaalvergelijkingen in state-space vorm;
- Het transformeren van lineaire tijdsperiodieke systemen naar lineaire tijdinvariante systemen via frequency-lifting;
- Het berekenen van eigenwaarden/karakteristieke wortels voor modale analyse met kleine signalen (inclusief participatiefactoren);
- Het berekenen van frequentieresponsies voor stabiliteitsbeoordelingen in het frequentiedomein;
- Numerieke integratie van de differentiaalvergelijkingen voor simulatie in het tijddomein.
Z-tool
Z-tool is een op Python gebaseerde implementatie voor de stabiliteitsanalyse van moderne energiesystemen. De belangrijkste functionaliteiten zijn de karakterisering van subsystemen in het frequentiedomein, zoals impedantie-/admittantiemetingen, en de beoordeling van de kleinsignaalstabiliteit. De analyse maakt gebruik van een bestaand systeemmodel in de EMT-simulatiesoftware PSCAD en/of van externe gegevens als invoer.
De volgende functionaliteiten zijn momenteel geïmplementeerd en gevalideerd:
- Admittantiescan op basis van shuntspanningen op verschillende knooppunten, waaronder AC/DC-systemen en black-boxcomponenten
- Stabiliteitsbeoordeling aan de hand van het gegeneraliseerde Nyquist-criterium, toepasbaar op zelfstandig stabiele MIMO-systemen
- Identificatie van oscillatiemodi via eigenwaardeontbinding en (uitgebreide) participatiefactoren
- Gevoeligheidsfuncties, bijvoorbeeld de gevoeligheid van de Nyquist-loci ten opzichte van de admittantie van de componenten
- Frameconversiefuncties, bijvoorbeeld van het dq-frame naar het α/β-frame en naar positieve/negatieve sequenties
- Beoordeling van passiviteit en versterking, identificatie van instabiele frequenties en nog veel meer
Testimonial door het Power Electronics team van Elia Engineering
“De afgelopen jaren is de Z-tool uitgebreid ingezet binnen het Power Electronics Team van Elia voor de analyse van black-boxmodellen van converters van leveranciers, zoals NEMO en ALEGrO. De tool biedt waardevolle inzichten in het gedrag van converters, waaronder hun passiviteitskarakteristieken bij verschillende frequenties en bedrijfscondities. Daarnaast is de Z-tool toegepast op interne modellen om verschillende aspecten van de systeemprestaties te onderzoeken, waaronder stabiliteitsbeoordeling aan de hand van het Nyquist-stabiliteitscriterium, AC/DC-koppelingseffecten in bipolaire converterconfiguraties en kabelresonanties.
De Z-tool werd gebenchmarkt met verschillende andere tools voor impedantiescans. Hoewel de resultaten van de verschillende tools grotendeels overeenkwamen, toonde de Z-tool een duidelijk voordeel op het vlak van computationele efficiëntie. Bovendien was het de enige van de geëvalueerde tools die gelijktijdig MIMO-impedantiescans aan beide zijden van het systeem kon uitvoeren. De echte sterkte van de Z-tool ligt in haar flexibiliteit. Naast conventionele impedantiescans aan de AC- of DC-zijde kan de tool AC/DC-koppeling analyseren in vrijwel elke configuratie die door de gebruiker wordt gedefinieerd.
De Z-tool is echt een essentieel onderdeel geworden van het dagelijkse werk van ons team.”
- Power Electronics team van Elia Engineering
PowerImpedance
PowerImpedance is een op Julia gebaseerde tool voor frequentiedomein-stabiliteitsanalyse van energiesystemen. Het bevat gevalideerde breedbandmodellen voor omvormers, machines, impedanties, bovengrondse leidingen, kabels en transformatoren, waardoor nauwkeurige kleine-signaalstabiliteitsbeoordelingen van elektriciteitsnetten mogelijk zijn. Belangrijkste kenmerken:
- Stabiliteitsanalyse met behulp van het gegeneraliseerde Nyquist-criterium
- Identificatie van oscillatiemodi via eigenwaarde-decompositie en busparticipatiefactoren
- Passiviteits- en kleine-versterkingsbeoordelingen
- Impedantie-evaluatie vanaf elke bus in het net
LineCableModels.jl
LineCableModels.jl is een Julia-pakket voor het berekenen van de elektrische parameters van willekeurige opstellingen van ondergrondse en bovengrondse stroomkabels, met ingebouwde onzekerheidsquantificatie. Het is ontworpen als een algemeen bruikbare en schaalbare toolbox voor het berekenen van transmissielijnparameters en het construeren van modellen voor steady-state analyse en elektromagnetische transiënt (EMT) simulaties.