[發(fā)明專利]基于MMC的柔性直流及直流電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710204912.4
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107123981B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉棟;寇龍澤;龐輝;賀之淵;朱琳;吳學(xué)光
• 申請（專利權(quán)）人: 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02J3/36
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發(fā)明涉及一種基于MMC的柔性直流及直流電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真建模方法及系統(tǒng)，建立暫態(tài)仿真模型，包括基于受控電流源的穩(wěn)態(tài)潮流模型、交流側(cè)暫態(tài)模型、直流側(cè)暫態(tài)模型，所述基于受控電流源的穩(wěn)態(tài)潮流模型用于生成暫態(tài)仿真所需要的初始潮流數(shù)據(jù)；至少一個基于外環(huán)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能擴展的附加模塊，所述附加模塊在柔性直流及直流電網(wǎng)的交流側(cè)和直流側(cè)設(shè)置閉鎖信號產(chǎn)生邏輯，通過所述柔性直流及直流電網(wǎng)的交流側(cè)和直流側(cè)的外環(huán)控制結(jié)構(gòu)連接。利用所述暫態(tài)仿真模型，仿真柔性直流及直流電網(wǎng)不同工況下的機電暫態(tài)運行特性。本發(fā)明不考慮直流網(wǎng)絡(luò)的初值計算，在不影響暫態(tài)仿真精度和穩(wěn)定性的前提下簡化了穩(wěn)態(tài)潮流模型，并提高了模型的可擴展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性直流輸電的數(shù)字仿真技術(shù)，具體涉及一種基于MMC的柔性直流及直流電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電壓源換流器型高壓直流輸電技術(shù)(Voltage Source Converter Based HighVoltage Direct Current,VSC-HVDC)擁有不存在換相失敗、有功無功快速獨立控制等優(yōu)點，在大規(guī)模分布式可再生能源接入，異步電網(wǎng)互聯(lián)等方面被認(rèn)為是最有效的技術(shù)方案。VSC-HVDC擁有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中模塊化多電平換流器(Modular MultilevelConverter，MMC)以其開關(guān)頻率低，諧波含量少和易擴展等特點成為了研究的熱點，并實現(xiàn)了工程化的應(yīng)用。

MMC中含有數(shù)量眾多的電力電子開關(guān)器件，適合利用電磁暫態(tài)仿真工具對其內(nèi)部的動態(tài)過程和相應(yīng)的控制策略進(jìn)行仿真研究，例如橋臂環(huán)流控制和子模塊電容電壓平衡控制等。目前，相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)提出了一些MMC的高效電磁暫態(tài)建模方法并獲得了廣泛應(yīng)用。柔性直流或直流電網(wǎng)接入交流電網(wǎng)后會帶來系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的變化，在工程規(guī)劃和設(shè)計之初就需要對交直流系統(tǒng)的相互作用和可能產(chǎn)生的穩(wěn)定性問題進(jìn)行深入研究。但是，由于目前計算機技術(shù)和仿真硬件資源的限制，電磁暫態(tài)仿真在進(jìn)行大規(guī)模交直流電網(wǎng)仿真時必然需要對交流系統(tǒng)進(jìn)行等值簡化，這會導(dǎo)致交流系統(tǒng)模型的動態(tài)特性和實際電網(wǎng)存在差異，也會影響最終仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于MMC的柔性直流及直流電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真方法及系統(tǒng)，本發(fā)明建立準(zhǔn)確實用的柔性直流及直流電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真模型，通過與實際電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合仿真，可以得到較為準(zhǔn)確的交直流電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定結(jié)果。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于MMC換流器的柔性直流及直流電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真方法，其改進(jìn)之處在于，包括：

建立暫態(tài)仿真模型，包括基于受控電流源的穩(wěn)態(tài)潮流模型、交流側(cè)暫態(tài)模型、直流側(cè)暫態(tài)模型，所述基于受控電流源的穩(wěn)態(tài)潮流模型用于生成暫態(tài)仿真所需要的初始潮流數(shù)據(jù)；

利用所述暫態(tài)仿真模型，仿真柔性直流及直流電網(wǎng)不同工況下的機電暫態(tài)運行特性。

進(jìn)一步地，采用注入母線電流作為穩(wěn)態(tài)潮流模型，將MMC換流器等效為PQ節(jié)點或PV節(jié)點；

當(dāng)MMC換流器等效為PQ節(jié)點，注入母線的電流相量為：

其中，V_R+jV_I為注入母線電壓相量；P_ref、Q_ref分別為注入母線的方向為正的有功功率和無功功率；I_R、I_I分別表示注入母線的電流相量的實部和虛部；V_R、V_I分別表示注入母線的電壓相量的實部和虛部；

當(dāng)MMC換流器等效為PV節(jié)點，注入母線的方向為正的無功功率給定值Q_ref的值通過對母線電壓給定值與反饋值的差進(jìn)行積分來確定，其余參數(shù)與MMC換流器等效為PQ節(jié)點應(yīng)相同。

進(jìn)一步地，所述交流側(cè)暫態(tài)模型為：