[發明專利]一種具有分層結構的特高壓直流系統機電?電磁暫態混合仿真方法

在審

• 申請號: 201710258533.3
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107069794A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 李家玨;王剛;葉鵬;馬坤;姜新明;孫峰;張濤;杜凌艷;戴鵬;李勝輝;張強;王超
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;沈陽工程學院;沈陽伊萊瑞克電力設計研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/18;G06F17/50
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 俞魯江

技術領域

本發明涉及一種具有分層結構的特高壓直流系統機電-電磁暫態混合仿真方法，特別涉及一種基于ADPSS的具有分層結構的特高壓直流系統的機電-電磁暫態混合仿真方法，屬于電網仿真與控制領域。

背景技術

近年來，我國在特高壓交直流輸電技術和工程建設領域取得巨大的成果。特高壓交直流輸電工程的建成和投運，實現遠距離、大容量輸電，對我國實現資源優化配置具有重要意義。目前，高壓直流輸電大多采用電網電網換相換流器技術，此技術的缺點是需要受端電網提供足夠的換相電壓和換相失敗后需要吸收大量無功功率，這對交流電網的安全穩定造成嚴重影響。多饋入直流電網是我國電網發展的主要趨勢，多饋入直流之間電氣距離短，交直流系統故障可能導致多個換流站發生換相失敗；故障清除后，如果控制策略不當將會使多個直流輸電子系統發生相繼換相失敗。為解決上述問題，結合我國特高壓輸電技術發展現狀，國內專家學者率對特高壓直流分層接入受端電網的接線方式進行了研究。特高壓直流分層接入的具體接線方式是直流換流站內的高低端換流器、濾波器及無功補償裝置分別接入不同電壓等級的交流電網，一般是分別接入500kV和1000kV交流電網。采用分層接入方式，有助于提高系統的多饋入短路比和電壓支撐能力。這是一種創新性的接入方式，目前國內外尚沒有工程實例，對此研究的參考也較少，加之特高壓直流分層接入方式下，直流系統拓撲結構復雜，交直流系統及兩層受端系統間交互影響機理更加復雜。因此，急需全新的仿真方式對這種接線方式下的特高壓交直流電網的動態特性進行研究。

針對特高壓直流分層接入受端電網這一全新的接線方式，目前關于仿真方法的研究還比較少，主要集中在采用純機電暫態仿真和純電磁暫態仿真。在進行純電磁暫態仿真過程中，通常受仿真規模的限制，計算量大，節點數量不能太多，仿真緩慢，需要對交流電網做等值化簡，這將使得電網的運行特性發生巨大改變，在涉及直流電網安全穩定控制策略對系統動態特性的影響方面的仿真研究時，計算準確度及其控制策略會受到影響。而采用純機電暫態仿真進行穩態和準穩態仿真的對象主要對大規模電網，其對特高壓直流層接入受端電網詳細電磁暫態過程的仿真可能不太精確。電力系統仿真是認識系統特性，分析系統穩定性的主要手段。特高壓交直流混聯以及特高壓直流接入受端電網的不同接線方式給電網的特性帶來深刻變化，交直流相互作用，送受端影響加劇，目前特高壓交直流相互作用指標的分析相對保守，準確把握交直流混聯電網及特高壓直流分層接入受端電網的機理及運行特性，對系統動態特性的仿真有必要進行詳細仿真分析。

解決問題的關鍵是如何根據這種特殊的接線方式，同時兼顧機電暫態和電磁暫態仿真的優點，實現對特高壓大電網的快速準確計算，同時保證仿真的規模和精確性。該仿真方法的復雜性在于，一方面，含大量電力電子器件的直流系統及復雜電力電子等非線性原件的詳細電磁暫態仿真建模，并且在建模過程中廣泛采用基礎元件搭建的方式來實現直流一次系統的仿真，仿真精度依賴于軟件采用的基礎算法和基礎元件建模的精細程度。另一方面，特高壓直流分層接入受端電網的控制方式比較復雜，目前的直流輸電控制系統一般分為系統控制級、雙極控制級、極控制級、換流器控制級、單獨控制級和換流閥控制級等六個層次的等級。對于特高壓直流分層接入受端電網而言，由于逆變側單極接入不同電壓等級的交流系統，其控制特性更加復雜化，需要控制器協調配合，集中控制多個換流器。如何實現適應各種運行情況下的計算分析的準確性，系統的建模仿真是一個關鍵問題。

本發明的目的在于解決現有技術上存在的上述問題，基于中國電科院自主研發的全數字實時仿真裝置(ADPSS)，實現特高壓直流系統的詳細電磁暫態建模仿真，與直流相聯的交流系統采用機電暫態建模仿真，利用數據交互接口，從而提供一種有效和實用化的具有分層結構的特高壓直流機電-電磁暫態混合仿真方法。本發明采用的方法，能夠有效和可靠地進行特高壓直流分層接入受端電網的仿真分析，為更有效的把握特高壓直流分層接入受端電網的運行特性及相互作用機理提供技術依據和實用化仿真方法。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術上存在的上述問題，提供一種可靠且有效地特高壓直流分層接入受端電網的機電-電磁暫態混合仿真方法方法。本發明采用這種方法考慮特高壓直流分層接入受端電網控制系統建模的復雜性和純機電暫態和電磁暫態混合仿真的缺陷，能夠有效地分析特高壓直流分層接入受端電網的運行特性及相互作用機理，為特高壓直流電網的運行分析與控制提供技術依據和實用方法。