[發明專利]一種考慮動態特性的鎖相環機電暫態仿真方法和裝置

在審

• 申請號: 201810294525.9
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108563855A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 王鐵柱;侯俊賢;董毅峰;卜廣全;王毅;穆世霞
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供了一種考慮動態特性的鎖相環機電暫態仿真方法和裝置，先確定每一時間節點的鎖相環輸出相位；時間節點為初始時間節點時，然后根據每一時間節點的鎖相環輸出相位計算相應時間節點下柔性直流輸電系統與交流系統交換的有功功率和無功功率；最后根據柔性直流輸電系統與交流系統交換的有功功率和無功功率輸出鎖相環機電暫態仿真曲線，考慮了鎖相環的動態特性，提高了柔性直流輸電系統機電暫態系統的仿真精度。本發明提供的考慮動態特性的鎖相環機電暫態仿真方法通過閉環控制實現鎖相環機電暫態仿真，思路清晰，應用廣泛。

技術領域

本發明涉及電力系統仿真技術領域，具體涉及一種考慮動態特性的鎖相環機電暫態仿真方法和裝置。

背景技術

鎖相環(phase locked loop，PLL)是鎖定相位的環路，其利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位，實現輸出信號頻率和相位對輸入信號頻率和相位的自動跟蹤，屬于反饋控制電路。鎖相環廣泛應用于含有電力電子器件的電力系統元件的控制系統中，如風力發電機組的變流器控制系統和柔性直流輸電系統的雙閉環控制系統等。

在柔性直流輸電系統的雙閉環控制系統中，鎖相環的作用主要有兩個：1)為控制系統的坐標變換提供參考相位信息，是雙閉環解耦控制正確運行的基礎；2)為換流器輸出的交流電壓提供相位參考點。

在穩態時鎖相環可以跟蹤輸入信號的相位信息，但鎖相環對相位的跟蹤不是完全理想的，當輸入信號的相位發生變化時，鎖相環需要經過動態過程才能使其輸出的相位信息與輸入信號的真實相位信息完全相等，即鎖相環輸出的相位信息與真實相位信號間存在動態的測量誤差。

現有技術中的柔性直流輸電系統機電暫態仿真忽略了鎖相環對相位信息的動態測量誤差，直接將計算所得的輸入信號的相位信息輸入給控制系統，這與實際工程中的動態過程不符，柔性直流輸電系統機電暫態仿真精度較低。

發明內容

為了克服上述現有技術中柔性直流輸電系統機電暫態系統仿真精度較低的不足，本發明提供一種考慮動態特性的鎖相環機電暫態仿真方法和裝置，先確定每一時間節點的鎖相環輸出相位，然后根據每一時間節點的鎖相環輸出相位計算相應時間節點下柔性直流輸電系統與交流系統交換的有功功率和無功功率，最后根據柔性直流輸電系統與交流系統交換的有功功率和無功功率輸出鎖相環機電暫態仿真曲線，考慮了鎖相環的動態特性，提高了柔性直流輸電系統機電暫態系統的仿真精度。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一方面，本發明提供一種考慮動態特性的鎖相環機電暫態仿真方法，包括：

確定每一時間節點的鎖相環輸出相位；所述時間節點為初始時間節點時，根據角頻率基準值確定初始時間節點的鎖相環輸出相位；所述時間節點為非初始時間節點時，根據基波交流電壓有效值、基波交流電壓相位和上一時間節點的鎖相環輸出相位確定當前時間節點的鎖相環輸出相位；

根據每一時間節點的鎖相環輸出相位計算相應時間節點下柔性直流輸電系統與交流系統交換的有功功率和無功功率；

根據柔性直流輸電系統與交流系統交換的有功功率和無功功率輸出鎖相環機電暫態仿真曲線。

所述時間節點為初始時間節點時，根據角頻率基準值確定初始時間節點的鎖相環的輸出相位，包括：

基于初始時間節點的鎖相環相位測量偏差量為0，對角頻率基準值進行積分，得到初始時間節點的鎖相環輸出相位。

所述時間節點為非初始時間節點時，根據上一時間節點的鎖相環輸出相位、基波交流電壓有效值和基波交流電壓相位確定當前時間節點的鎖相環的輸出相位，包括：

將基波交流電壓相位與上一時間節點的鎖相環輸出相位做差，得到當前時間節點的鎖相環相位測量偏差量；