[發明專利]一種柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型

有效

• 申請號: 201810295948.2
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108551178B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 丁平;趙敏;安寧;王鐵柱;宋新立;蔡靖;陳興雷;文晶;李芳
• 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: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 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

1.一種柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，包括換流器的機電暫態仿真模型、直流電網的機電暫態仿真模型和三繞組變壓器的機電暫態仿真模型；

所述換流器的機電暫態仿真模型與直流電網的機電暫態仿真模型連接，并通過三繞組變壓器的機電暫態仿真模型與交流電網連接；

所述三繞組變壓器的機電暫態仿真模型包括交流電網側繞組、負荷側繞組和閥側繞組；

所述換流器的機電暫態仿真模型包括換流器一次模型和換流器二次模型；

所述換流器二次模型包括控制模塊、保護模塊和操作模塊；

所述控制模塊包括主控制單元和輔助控制單元；

所述保護模塊包括換流器保護單元；

所述操作模塊包括狀態調整單元和手動投退單元。

2.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述換流器一次模型包括交流側等值電路和直流側等值電路；

所述交流側等值電路包括串聯的可控電壓源和交流支路，所述交流支路包括換流器的等值電阻和換流器的等值電感，所述換流器的等值電阻與換流器的等值電感并聯；

所述直流側等值電路包括并聯的可控電流源和集中電容。

3.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述主控制單元包括：

d軸控制單元，用于對換流器進行定直流電壓控制、定有功功率控制、下垂控制、直流電壓偏差控制和孤島頻率控制；

q軸控制單元，用于對換流器進行定交流電壓控制和定無功功率控制。

4.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述輔助控制單元包括：

協調控制單元，用于對換流器進行d軸和q軸協調限流控制以及功率圓控制；

主從切換控制單元，用于在換流器有功功率超過功率閾值、交流電壓異?；蝾l率異常時對換流器進行主從切換控制；

附加控制單元，用于對換流器進行附加直流電壓控制、附加交流電壓控制和附加頻率控制；

安全限制單元，用于限制換流器的調節速度，并對換流器進行故障穿越控制。

5.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述換流器保護單元具體用于：

在交流母線電壓超過第一電壓上限、交流母線電壓低于第一電壓下限、直流母線電壓超過第二電壓上限、直流母線電壓低于第二電壓下限、交流支路電流超過電流閾值、換流站與交流電網之間斷開連接或換流器三相不平衡時對換流器進行保護。

6.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述狀態調整單元用于調整換流器的有功功率、無功功率、直流電壓和交流電壓；

所述手動投退單元用于對換流器進行閉鎖和解鎖，并斷開換流器與交流電網之間的開關。

7.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述直流電網的機電暫態仿真模型包括直流電網一次模型和直流電網二次模型。

8.根據權利要求7所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述直流電網一次模型包括直流線路等值電路、故障支路以及并聯的可控電流源和集中電容；

所述直流線路等值電路為π型等值電路。

9.根據權利要求7所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述直流電網二次模型包括：

直流線路保護模塊，用于在直流線路出現直流線路首末端電流差值越限、過電流、低壓過流或電壓異常時對直流線路進行保護；

故障設置模塊，用于在直流電網中設置短線故障、對地短路故障和線間短路故障。

10.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的機電暫態仿真模型，其特征在于，所述三繞組變壓器的機電暫態仿真模型如下式：

其中，r表示交流電網側繞組、負荷側繞組和閥側繞組的等值電阻，x表示交流電網側繞組、負荷側繞組和閥側繞組的等值電抗，r₁表示交流電網側繞組的電阻，x₁的交流電網側繞組的電抗，r₂表示閥側繞組的電阻，x₂表示閥側繞組的電抗，r₃表示負荷側繞組的電阻，x₃表示負荷側繞組的電抗，V_R表示交流電網側繞組和負荷側繞組等值得到的繞組端電壓的實部，V_I表示交流電網側繞組和負荷側繞組等值得到的繞組端電壓的虛部，V_R1表示交流電網側繞組端電壓的實部，V_I1表示交流電網側繞組端電壓的虛部，V_R3表示負荷側繞組端電壓的實部，V_I3表示負荷側繞組端電壓的虛部，j表示虛數單位。