[發明專利]修正預測熄弧角建模方法及系統

有效

• 申請號: 201110413187.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102496924A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 于大洋;郭啟偉;任敬國;孫東磊;黃海麗;周利梅;于強強;雷宇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02M1/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本發明涉及一種預測熄弧角方法及系統。尤其涉及一種修正預測熄弧角建模方法及系統。

背景技術

直流系統動態特性長期以來一直是直流工程關注的重點，而且隨著直流工程規模越來越大，直流輸送容量越來越高，其重要性日益凸顯。直流動態特性分析內容極其廣泛，所有直流側的研究都可以包含在內，而且其中每一個方面都值得單獨進行細致的研究。按照直流系統的結構，從系統角度出發，與電磁暫態過程相關的研究方向可以歸納為：

1.直流輸電引起的次同步諧振問題；

2.與換流站相連的發電機的自勵磁問題；

3.用于電磁暫態仿真的交流系統等值問題；

4.不同交流系統強度以及不同交流側故障下，直流系統的響應問題；

5.變壓器的飽和以及偏磁問題；

6.換流變壓器的鐵磁諧振問題；

7.直流輸電引起的諧波以及低次諧振問題；

8.直流輸電換流站的暫態過電壓(TOV)問題；

9.直流輸電控制保護系統的特性分析以及新控制策略；

10.直流輸電系統故障響應特性以及故障恢復問題；

11.換相失敗以及多饋入直流輸電的換相失敗；

12.直流輸電線路故障以及與交流線路的電磁耦合；

13.直流輸電的通訊干擾問題。

以上研究都屬于直流輸電動態特性分析，每個課題之間并非獨立，而是相互關聯。如上所述，每個課題都值得投入精力去深入研究，而且針對以上研究課題，無論工程界還是學術界都已經或多或少的涉及，但因為各自關注重點不同，因此具體研究內容和方法也存在差異。

無論直流系統還是交流系統，故障是不可避免的。而不同故障下逆變換流站的響應特性也存在差異。例如，交流側三相故障導致換流母線電壓跌落，接地電阻大小將影響到電壓跌落的幅度，從而決定了逆變站是否會發生換相失敗，而換相失敗將直接導致直流輸送功率的中斷；單相接地故障不僅會引起電壓復制跌落，同時由于三相不對稱，其過零點偏移也會導致直流的換相過程受到影響。在同樣類型的故障下，又會因為交流系統強弱的不同，所聯結的直流系統的特性也存在很大差異。故障本身無法避免，如何避免直流系統故障無疑重要，但是如何能使得直流系統快速從故障中恢復，從而恢復功率輸送，同樣也是人們一直關注的問題。

對于仿真技術而言，如前所述電力系統仿真可以分為機電暫態仿真和電磁暫態仿真兩個大類，其研究目的和建模方法都存在很大差異。機電暫態仿真一般采用PSS/E或BPA，其關注點在于大電網的暫態穩定，不可能也不需要對直流系統進行細致的工程模擬。而要對含有電力電子元器件的系統，如直流輸電或者FACTS進行特性分析，必須依賴電磁暫態仿真分析。ABB和SIEMENS都曾試圖采用一種軟件來覆蓋機電暫態和電磁暫態仿真，但由于技術以及其他原因最終放棄該路線，轉而使用PSS/E進行機電暫態仿真，使用PSCAD/EMTDC進行電磁暫態仿真。

PSCAD/EMTDC，作為一款電力系統電磁暫態仿真軟件，已經得到全世界工程界的認可，尤其是其在處理電力電子元器件領域更是獨樹一幟。除了利用PSCAD/EMTDC進行仿真以外，直流系統動態特性研究還可借助于RTDS進行實時仿真。無疑，RTDS仿真更為接近于工程實際，但其硬件投資很大，一般運行單位和學校很難具備實驗條件。

因此采用PSCAD/EMTDC對直流系統建模仿真，是研究其電磁暫態特性的一個重要方法。直流系統的核心是控制系統，通常整流側控制系統多采用定電流控制，逆變側控制系統控制方式較多，主要有定熄弧角控制和定電壓控制等。這兩種方式各有優缺點，定熄弧角控制能維持恒定的熄弧角，有效防止換相失敗，定電壓控制能穩定交直流電壓，有效防止電壓崩潰或者促進故障電壓恢復。國內大部分直流系統可以依據實際按照這兩種控制方式在PSCAD/EMTDC中建模。但是也有一些直流系統(如銀東±660kV直流系統)由于其換流閥和控制系統不是一個單位生產，出現一定程度的不匹配，造成無法實測熄弧角，這就難以采用定熄弧角控制，而逆變側交流系統較為穩定，采用定電壓控制效果也不好，所以需要一種新的控制方式，這就是預測熄弧角控制方式，但是采用該方式逆變側熄弧角控制曲線不一定為正斜率，不利于系統的穩定。

發明內容

本發明的目的就是為解決上述問題，提出一種修正預測熄弧角建模方法及系統，它可以為直流系統建模服務，為實際工程運作提供一定的理論指導。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：