[發明專利]一種高壓直流輸電系統等效電流電壓源建模方法及模型

有效

• 申請號: 201710324956.0
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN106961115B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 代飛;鞠平;張毅明;趙健;陳軍;陳謙;熊浩清;姜夢;吳峰;金宇清;秦川
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司;國家電網公司;河海大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種高壓直流輸電系統等效電流電壓源建模方法，適用于大電網機電過程仿真。方法包括以下步驟：分析在同一擾動類型下直流電壓及直流電流的動態特性，確定波動的不同階段以及每個階段的特征；針對每個階段的電流和電壓特征采用相應的函數進行擬合，得到各自的分段函數模型；將電流和電壓的每段函數用對應的電流源和電壓源進行等效，并使電流源和電壓源按時序切換各分段函數。根據故障過程中直流系統的不同受控狀態，整流站可簡化為等效電流源，逆變站可簡化為電壓源，整個直流系統的運行特性及其輸出功率可由相應的電流源和電壓源狀態確定。該方法保證了直流系統功率的主要動態特征，減小了建模的復雜度和難度，減少了仿真計算量。

技術領域

本發明涉及電力系統建模技術領域，具體涉及一種高壓直流輸電系統等效電流電壓源建模方法，此模型適用于對大電網機電過程的仿真計算。

背景技術

直流輸送電能容量大，同時兼顧傳輸損耗低、輸電功率調節靈活、輸電可靠性高等優點，因此在遠距離、大區域的電網互聯及大容量輸電等方面應用廣泛。高壓直流(HVDC)輸電系統在帶來巨大效益的同時，也帶來了運行的復雜性跟一系列的新問題。直流系統發生的換相失敗以及閉鎖會對交流系統產生較大的系統沖擊，影響電網的安全穩定運行。

現有研究直流系統的仿真工具主要有兩類，一類是機電暫態仿真程序，如 PSS/E、BPA、PSASP等，其直流模型過于粗糙，不能準確仿真不對稱交流故障下直流系統的運行特性，也不能準確模擬換相失敗的情形；另一類是電磁暫態仿真程序，比如PSCAD，可以準確的模擬交流系統發生不對稱故障后換流閥的工作情況，包括換相失敗的工況，然而其仿真速度慢，在一般暫態穩定計算中，不允許在較長的時間內使用這種模型。所以，通常機電暫態仿真程序主要用來研究直流系統對交流系統機電暫態過程的影響，而不用來研究直流系統本身的運行特性，后者用電磁暫態仿真程序更為合適。

因此，建立一種簡單有效，能夠把握住擾動下動態特征同時適用于大電網機電過程仿真的高壓直流等效模型，對于研究交直流相互影響，保證交直流混聯系統的安全可靠穩定運行有著重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供了一種高壓直流輸電系統等效電流電壓源建模方法及模型，解決了目前直流模型對大電網仿真不適用的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高壓直流輸電系統等效電流電壓源建模方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟S1，分析在同一擾動類型下直流電壓及直流電流的動態特性，確定波動的不同階段以及每個階段的特征；

步驟S2，針對每個階段的電流和電壓特征采用相應的函數進行擬合，得到各自的分段函數模型；

步驟S3，將電流和電壓的每段函數用對應的電流源和電壓源進行等效，并使電流源和電壓源按時序切換各分段函數。

進一步的，直流站輸出的有功即為直流電流和該側直流電壓的乘積。

進一步的，直流站輸出的無功可以根據當前直流站的控制方式、直流有功值通過查詢無功-有功曲線得到。

進一步的，在高壓直流輸電系統中，整流側控制直流系統的直流電流，等效為受控電流源，逆變側控制直流電壓，等效為受控電壓源。

進一步的，在交流故障發生到故障切除時間段內，確定直流電壓經歷下降、維持和上升階段，直流電流經歷上升、下降、維持和上升階段。

進一步的，上升或下降階段采用爬坡函數來表示，維持階段采用常數函數來表示。

相應的，本發明還提供了基于以上方法建立的高壓直流輸電系統等效電流電壓源模型，包括，

用于模擬整流側的受控電流源；

用于模擬逆變側的受控電壓源；