[發明專利]應用在交直流大電網暫態分析中模擬直流響應的方法

有效

• 申請號: 201310018863.7
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103094930A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 趙勇;洪潮;金小明;周保榮;夏成軍;陳建斌;杜斌;趙利剛
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于電力系統分析技術領域，更具體地，涉及一種應用在交直流互聯大電網機電暫態仿真分析中精確模擬高壓直流輸電系統響應的方法。

背景技術

為了仿真分析交直流互聯大電網的系統穩定性及交直流間的相互作用，需要綜合運用機電暫態仿真軟件和電磁暫態仿真軟件。機電暫態仿真軟件的仿真速度較快，能夠適應大規模電網的分析要求；但是由于機電暫態仿真使用的直流模型為準穩態模型，對不對稱故障、含諧波電壓時直流的換相過程和功率變化還不能準確模擬，也缺少對換流變壓器控制無功補償/電壓控制、直流保護判據的模擬，因此對高壓直流輸電系統的動態響應模擬不夠準確。電磁暫態仿真軟件可以精確地模擬直流控制保護動態特性，但仿真速度較慢，難以適應大規模電網的分析要求，需要進行等值，從而給交直流互聯大電網暫態穩定的分析帶來較大的誤差。

綜合分析大規模交直流電網下交流系統故障情況下直流響應的機電暫態和電磁暫態仿真結果，研究根據電磁暫態仿真的仿真結果在機電暫態仿真中精確模擬故障期間直流響應的可行方法，不僅能夠滿足大規模電網仿真速度的要求，也能提高仿真精度，具有很大的研究價值。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提出一種應用在交直流互聯大電網機電暫態仿真分析中精確模擬高壓直流輸電系統響應的方法，采用本方法既克服了電磁暫態仿真計算速度慢的不足，又達到提高機電暫態仿真模擬直流響應準確度的效果。

本發明是一種應用在交直流互聯大電網機電暫態仿真分析中精確模擬高壓直流輸電系統響應的方法。該方法對交流系統故障情況下直流響應的電磁暫態仿真結果進行了詳細分析，提出了在機電暫態仿真時根據電磁暫態仿真結果人為升降直流功率的方法來更準確地模擬故障期間直流的響應，從而提高了機電暫態仿真對于直流響應模擬的準確度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種應用在交直流大電網暫態分析中模擬直流響應的方法，包括以下步驟：

S1.在交直流互聯大電網機電暫態仿真軟件中進行故障仿真，得到各逆變站的母線電壓曲線；

S2.在該電網用電磁暫態仿真軟件模擬故障，使得逆變站母線電壓與機電暫態仿真軟件結果基本一致，同時仿真得到直流的功率波形，或在以往的電磁暫態仿真結果中尋找電壓曲線及直流功率波形均與機電暫態仿真結果基本一致的故障情況；

S3.綜合分析故障情況下機電暫態仿真軟件和電磁暫態仿真軟件所模擬的直流功率波形的差異，在機電暫態仿真軟件中仿真故障的同時采用直流功率修改卡來修改直流功率的參考值，經仿真對比，使得直流的功率曲線與電磁暫態仿真結果趨勢一致且偏保守；

S4.對多回直流均進行類似的模擬，最終對系統進行機電暫態穩定仿真，精確模擬直流輸電系統動態響應，得到交直流相互影響的系統穩定特征。

所述步驟S3：當機電暫態仿真中故障使得逆變站母線電壓不至于跌落至故障前電壓值的90%以下時，無論線路三相久永接地短路故障（簡稱三永故障）正確切除還是開關單相拒動，均為直流系統不會發生換相失敗，直流采用機電暫態仿真軟件自身的模型進行仿真。

所述步驟S3：當機電暫態仿真中故障使得逆變站母線電壓跌落至故障前電壓值的90%以下時，機電暫態仿真軟件直流功率的響應模擬如下：故障瞬間使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢復為故障前數值。

所述步驟S3：對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40%以下，則機電暫態仿真時在交流系統故障的同時考慮故障瞬間使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢復為故障前數值。

所述步驟S3：對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40%～90%之間，則機電暫態仿真時采用以下模擬方法：故障瞬間使直流功率降低至0，在0.1s～0.2s之間令直流功率參考值上升至故障前值的0.8，在0.2～0.4s之間令直流功率參考值維持0.8，在0.4～0.5s之間令直流功率參考值恢復至故障前的數值。

本發明公開的在交直流大電網機電暫態仿真分析中模擬直流響應的方法操作簡單，計算速度快，準確度更高，適用在交直流大電網機電暫態仿真分析中使用。

附圖說明

圖1為本發明的在機電暫態仿真中精確模擬直流響應的方法流程圖。

圖2為三永故障正確切除時交流系統故障疊加的功率升降指令圖。

圖3為三永故障使逆變站電壓跌落至故障前40%以下且發生單相開關拒動時的直流功率升降指令圖。