[發明專利]一種大規模交直流電力系統電磁暫態仿真模型的構建方法

有效

• 申請號: 201310529030.7
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103559347A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 徐政;董桓鋒;劉昇;李暉;王智冬;王帥
• 申請（專利權）人: 浙江大學;國家電網公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于電力系統仿真技術領域，具體涉及一種大規模交直流電力系統電磁暫態仿真模型的構建方法。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，為提供安全、可靠和充裕的電力供應，電力系統近年來不斷得到了完善與升級。特別是特高壓交流與特高壓直流工程的陸續投運，標志著我國電力系統已經發展成為包含多機（上千臺機）、大電網（上萬條線路、母線）、交直流混合輸電和大區聯網特點的復雜電網。通常對電網存在的不穩定因素，需要通過電力系統仿真分析研究并提出保證系統穩定運行的方案。

大規模交直流系統的仿真分析雖然可以采用機電暫態仿真軟件，如PSS/E（電力系統工程仿真軟件，Power?System?Simulator?for?Engineering）、BPA（Bonneville?Power?Administration），但由于機電暫態仿真軟件中對交流網絡采用正序基波相量模型，直流系統采用準穩態模型描述，以上兩大因素決定了機電暫態仿真無法準確模擬非基頻下交直流的相互作用特性，交流不對稱故障、直流線路故障以及與直流控制系統性能密切相關的擾動后直流系統恢復等問題。要想準確模擬交直流系統的相互作用特性，需要采用電磁暫態仿真方式。

由于電磁暫態仿真需要對各元件進行詳細建模，并且仿真步長小（通常為50μs），因此計算量非常之大，對于大規模交直流系統是無法直接使用電磁暫態仿真軟件進行分析與計算。此外，對于大規模電網（如區域電網）的數據格式通常是機電暫態仿真軟件下的，而非電磁暫態仿真軟件的數據格式。因此為建立大規模交直流電力系統的電磁暫態仿真模型，首先需要對原系統進行等值簡化，然后根據一套機電暫態模型與電磁暫態模型轉換對應的原則建立電磁暫態仿真模型。

目前，對于如何建立大規模交直流電力系統的電磁暫態模型問題沒有一個系統的解決方法。同時，傳統的機電暫態仿真下的動態等值方法如同調等值法、模態等值法和基于參數辨識的估計動態等值法，在等值過程中會在某些連接支路形成負電阻支路，因而無法適用于電磁暫態仿真分析。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種大規模交直流電力系統電磁暫態仿真模型的構建方法，能夠對大規模交直流電力系統進行電磁暫態仿真，以分析系統交直流的相互作用特性。

一種大規模交直流電力系統電磁暫態仿真模型的構建方法，包括如下步驟：

（1）利用機電暫態仿真軟件對大規模交直流電力系統中的母線及線路進行遍歷掃描，得到系統各母線及各線路的電氣信息；進而將系統分層為主干網架和低壓網架；

（2）根據連接特性將低壓網架中的各低壓網絡分成兩類：單母線網架結構和多母線網架結構；并計算各低壓網絡注入到對應連接母線的短路電流；

（3）根據低壓網絡的結構，對低壓網架中的各低壓網絡進行等效簡化，進而根據所述的短路電流確定低壓網絡等效電路結構中各設備的參數；

（4）根據所述的設備參數，通過對簡化后系統中各組件在電磁暫態仿真軟件中對應的模型進行參數整定，得到系統的電磁暫態仿真模型。

所述的步驟（1）中對系統進行分層的標準為：使系統中電壓等級≥Vf的母線及線路歸為主干網架，其余母線、線路及其所連接的負荷和無功補償裝置均歸為低壓網架，Vf為給定的高壓閾值。

所述的步驟（2）中，對于單母線網架結構的低壓網絡，其只與主干網架中一條母線連接；對于多單母線網架結構的低壓網絡，其與主干網架中至少兩條母線連接。

所述的步驟（2）中計算短路電流的方法為：對于主干網架中各母線施加三相短路故障，進而利用機電暫態仿真軟件計算各低壓網絡注入到對應連接母線的短路電流。

所述的步驟（3）中，對于單母線網架結構的低壓網絡，且該低壓網絡與主干網架中一母線L連接，則該低壓網絡的等效電路結構由一等值發電機、一等值無功補償裝置和一等值負荷組成，其中：等值發電機通過一升壓變壓器與母線L相連，等值負荷和等值無功補償裝置共同通過一降壓變壓器與母線L相連；

對于多母線網架結構的低壓網絡，且該低壓網絡與主干網架中的n條母線相連，n為大于1的自然數，則該低壓網絡的等效電路結構由一等值發電機、一等值無功補償裝置和n個等值負荷組成，其中：等值發電機與等值無功補償裝置連接后通過n臺升壓變壓器分別與n條母線相連，等值負荷通過一降壓變壓器與對應的母線相連。