[發明專利]用于直流饋入電網直流系統暫態響應的簡化求解方法

有效

• 申請號: 201611130195.7
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106780126B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 李崇濤;杜正春;易楊;陳睿;龍霏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;廣東電網有限責任公司電力調度控制中心
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種用于直流饋入電網直流系統暫態響應的簡化求解方法，其特征在于：將高壓直流輸電系統的整流側交流電源、換流變壓器和換流器簡化為幅值可變的直流電壓源，利用觸發角與整流側交流電壓求出等值電壓，降低直流系統暫態響應求解的復雜度；具體如下：

1)直流主設備系統的狀態方程按照如下方法形成：

將整流側的交流電源、換流變壓器和換流器簡化為幅值可變的直流電壓源；結合直流主設備系統的其他元件，即逆變側換流變壓器、平波電抗器、直流濾波器以及直流輸電線路，根據逆變器中換流閥的不同導通與關斷狀態，使用各元件的電阻、電感及電容參數，按照電路原理形成不同電路結構下直流主設備系統的狀態方程：

其中x為直流主設備系統的狀態變量，輸入u為逆變側的三相電壓瞬時值；為整流側的輸入矩陣；A_i、B_i分別為第i個工況下的狀態矩陣以及逆變側輸入矩陣；u_R為整流側的等值直流電壓；

2)對于直流控制系統，按照其控制邏輯，列出其微分方程：

式中y表示直流控制系統的狀態變量；x為直流主設備系統的狀態變量；直流控制系統的輸出為整流側的觸發延遲角α與逆變側的觸發超前角β；

3)式(1)中整流側的等值直流電壓u_R將隨著直流控制系統計算過程中，整流側的觸發延遲角α而變化；利用準穩態公式，u_R表示為：

其中n_T為整流側換流器的橋數，U_R為整流器交流側的線電壓有效值，X_c與k_T分別為整流側換流變壓器的等值電抗與變比，I_d為直流線路電流；

4)在交流系統的一個仿真步長T_AC內，對直流系統按照如下步驟進行暫態響應計算：

4.1)按照式(2)形成描述直流控制邏輯的直流控制系統方程；

4.2)給定交流側的電壓以及直流控制系統和直流主設備系統的初值，設定仿真的起始時刻t＝t₀，設置i＝0；

4.3)根據該時刻的直流主設備系統運行工況，按照式(1)得到該時刻直流主設備系統的方程；

4.4)聯立直流主設備系統和直流控制系統的方程，以第i個工況起始時刻t_i時的狀態量x(t_i)和y(t_i)作為初值進行直流主設備系統和直流控制系統的暫態過程計算，根據換流器的換相電流以及觸發角的信息，確定該工況的結束時刻t_i+1；

4.5)利用4.4)的結果得到整流側的觸發延遲角α，代入式(3)得到下一工況下的整流側的等值直流電壓u_R；

4.6)設置i＝i+1,t＝t_i,轉到4.2)繼續進行直流主設備系統和直流控制系統下一個運行工況下的暫態過程計算，直至交流系統的一個仿真步長T_AC的仿真結束。

2.根據權利要求1所述的用于直流饋入電網直流系統暫態響應的簡化求解方法，其特征在于：適用于含采用晶閘管換流器的直流饋入式電力系統的機電-電磁暫態混合仿真。

3.根據權利要求1所述的用于直流饋入電網直流系統暫態響應的簡化求解方法，其特征在于：該方法利用準穩態公式將整流側的交流電源、換流變壓器與換流器電氣量和狀態量等效為與觸發延遲角相關的等值直流電壓形式，能夠減少近一半的計算量。

4.根據權利要求1所述的用于直流饋入電網直流系統暫態響應的簡化求解方法，其特征在于：保留了逆變側的換流器模型，不妨礙逆變側換相失敗的判斷。