[發(fā)明專利]一種面向功率特性的UHVDC簡(jiǎn)化仿真模型

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710321339.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN107103147B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳謙;鞠平;趙健;周聰;金宇清;余一平;周海強(qiáng);唐瑩瑩;秦川;陳廣巍;姜夢(mèng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/3308
• 分類號(hào): G06F30/3308;G06F113/04
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發(fā)明公開了一種面向功率特性的UHVDC簡(jiǎn)化仿真模型，屬于電力系統(tǒng)建模與仿真領(lǐng)域。本發(fā)明忽略換流站內(nèi)部快速的動(dòng)態(tài)過程，只考慮換流站穩(wěn)定運(yùn)行中，受到電網(wǎng)狀態(tài)變化影響后的響應(yīng)行為，將兩側(cè)換流站等效為受控電壓源或受控電流源。選取高壓直流輸電系統(tǒng)中典型的運(yùn)行狀態(tài)，作為預(yù)設(shè)模式，分析該預(yù)設(shè)模式下?lián)Q流器控制角的變化規(guī)律，建立控制角的數(shù)學(xué)表達(dá)式模型，簡(jiǎn)化了控制器模型。本發(fā)明在保證足夠精確度的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化了控制器調(diào)節(jié)過程，減少了仿真計(jì)算量，適用于換流站機(jī)電暫態(tài)仿真分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向功率特性的UHVDC簡(jiǎn)化仿真模型，適用于對(duì)大電網(wǎng)機(jī)電過程的仿真計(jì)算。

背景技術(shù)

直流特高壓(UHVDC)是指±800kV及以上電壓等級(jí)的直流輸電及相關(guān)技術(shù)，是世界上電力大國(guó)解決高電壓、大容量、遠(yuǎn)距離送電和電網(wǎng)互聯(lián)的一個(gè)重要手段，是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。為了得到滿意的運(yùn)行特征，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段和實(shí)際運(yùn)行中，必須預(yù)計(jì)到高壓直流輸電系統(tǒng)的性能、可能出現(xiàn)的問題及其解決方法。特高壓直流系統(tǒng)的運(yùn)行受發(fā)生在直流線路、換流器或交流系統(tǒng)的上的故障影響。故障的影響通過換流器控制的動(dòng)作反映出來。因此，對(duì)于交流系統(tǒng)及其直流系統(tǒng)故障，高壓直流系統(tǒng)要有滿意的響應(yīng)，換流器起著決定性作用。現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析主要以計(jì)算機(jī)為工具，電力系統(tǒng)的仿真結(jié)果是否與實(shí)際物理系統(tǒng)相一致，很大程度上取決于仿真模型的精確性。

一方面，現(xiàn)有的大部分仿真軟件的直流換流站模型都很粗糙，換流站出口母線的無功/電壓特性就更不準(zhǔn)確了。另一方面，現(xiàn)有仿真模型，都是基于電磁過程的，考慮了詳細(xì)的半導(dǎo)體器件開關(guān)特性，以及詳細(xì)的控制器模型，各個(gè)元件以及控制器的動(dòng)態(tài)行為復(fù)雜，使得仿真時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算量過大。

因此，有必要提出一種適用于大電網(wǎng)機(jī)電暫態(tài)分析的UHVDC簡(jiǎn)化仿真模型，在保證足夠精確度的基礎(chǔ)上，反應(yīng)換流站對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)的影響。重點(diǎn)考慮電網(wǎng)電壓、頻率發(fā)生變化后，換流站的輸出特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種面向功率特性的UHVDC簡(jiǎn)化仿真模型，減少了仿真計(jì)算量，在保證精確度的基礎(chǔ)上，反應(yīng)換流站對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)的影響。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種面向功率特性的UHVDC簡(jiǎn)化仿真模型，其特征是，包括，

用于模擬整流側(cè)的受控電流源；

用于模擬逆變側(cè)的受控電壓源；

實(shí)時(shí)采集換流母線電壓、直流電壓、直流電流的輸入模塊；

用于存儲(chǔ)各運(yùn)行狀態(tài)模式下對(duì)應(yīng)的換流器控制角目標(biāo)值的模式選擇模塊；

用于建立換流器控制角與直流量之間關(guān)系的轉(zhuǎn)換模塊；

用于控制受控電壓源及受控電流源輸出對(duì)應(yīng)的直流電壓及直流電流目標(biāo)值的輸出模塊；

用于計(jì)算換流站對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)響應(yīng)的功率計(jì)算模塊；

輸入模塊將采集的換流母線電壓、直流電壓、直流電流送入模式選擇模塊，模式選擇模塊根據(jù)當(dāng)前直流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)獲得對(duì)應(yīng)的換流器控制角目標(biāo)值，轉(zhuǎn)換模塊基于此換流器控制角目標(biāo)值獲得直流量目標(biāo)值送入輸出模塊，控制受控電壓源及受控電流源按照對(duì)應(yīng)的目標(biāo)值運(yùn)行，功率計(jì)算模塊基于輸入模塊送入的直流電壓電流值獲得直流系統(tǒng)注入交流系統(tǒng)中的有功功率以及換流站與交流系統(tǒng)交換的無功功率。

進(jìn)一步的，運(yùn)行狀態(tài)模式包括換相失敗、單極閉鎖、雙極閉鎖以及單極閉鎖加極功率轉(zhuǎn)移。

進(jìn)一步的，換流器控制角包括整流器觸發(fā)角α和逆變器熄弧角γ。

進(jìn)一步的，換流器控制角建模的具體過程如下：

1)獲取運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的整流器觸發(fā)角α和逆變器熄弧角γ的變化曲線；確定變化的不同階段以及每個(gè)階段的特征；