[發明專利]一種磁閥式可控電抗器電磁仿真建模方法

在審

• 申請號: 202010442028.6
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111651953A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 張愛軍;李丹丹;解志千;袁輝;辛煥海;邢華棟;劉石川
• 申請（專利權）人: 內蒙古電力（集團）有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司;浙江大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F111/10
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 鄭豐平

本發明屬于數字仿真建模方法技術領域，具體涉及一種磁閥式可控電抗器電磁仿真建模方法，將電抗器三相繞組等效為感抗值L隨直流勵磁電壓平均值E’_k變化的可變電感；磁閥式可控電抗器輸入直流勵磁電壓平均值E’_k和輸出交流電流基波分量I’_m1的關系，以及輸出交流電流基波分量I’_m1和等效電感值L的關系，進而給出三相繞組感抗值L和輸入直流勵磁電壓平均值E’_k的關系曲線；暫態時磁閥式可控電抗器的電感值根據關系曲線以及實時輸入的直流電壓值得到，并基于上述參數在DIgSILENT軟件中構建可變電感的電磁暫態模型，克服了現有技術的不足，該模型反映了僅考慮基波動態的磁閥式可控電抗器電磁時間尺度動態，適用于大電網電磁暫態仿真分析。

技術領域

本發明屬于數字仿真建模方法技術領域，具體涉及一種磁閥式可控電抗器電磁仿真建模方法。

背景技術

我國電力能源與負荷呈現：東部負荷多、能源少，西部負荷少、能源多的特點，這種電力能源與負荷分布不均衡的特點決定了我國電力發展“西電東送”的必要性，進而推動我國大力發展大容量、遠距離特高壓輸電技術。然而，長距離特高壓輸電線路具有明顯的電容效應，在輕載或者空載運行時存在過電壓、潛供電流等問題。

磁閥式可控電抗器為解決上述問題提供了很好的方案。一方面，該電抗器可以平滑地調節自身輸出容量，當線路過電壓明顯時(輕載或空載運行)，大容量輸出抑制過電壓問題，當線路電壓正常時(重載運行)，小容量或者零無功功率吸收；另一方面，動作速度快，當線路發生單相故障或受到沖擊性負荷影響導致三相電壓不平衡甚至單項過電壓時，可以快速響應抑制過電壓問題。然而，國內外現有主要的幾種電力系統仿真軟件(例如：PSCAD、MATLAB、DIgSILENT)尚未有現成的磁閥式可控電抗器電磁暫態模型，這為理論與工程實際研究帶來諸多不便，該難題亟需解決。

目前，關于磁閥式可控電抗器建模已有不少研究成果。這些模型能較精確反應磁閥式可控電抗器的電磁暫態特性，然而模型過于復雜，不適用于大電網的電磁暫態仿真；此外，這些模型沒有考慮直流勵磁電壓控制動態特性。BPA軟件中已集成有考慮磁閥式可控電抗器控制動態的機電仿真模型，但該軟件無法進行電磁暫態仿真。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁閥式可控電抗器電磁仿真建模方法，克服了現有技術的不足，利用電力系統商用軟件DIgSILENT搭建磁閥式可控電抗器電磁仿真模型；該模型反映了僅考慮基波動態的磁閥式可控電抗器電磁時間尺度動態，適用于大電網電磁暫態仿真分析。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案如下：

一種磁閥式可控電抗器電磁仿真建模方法，磁閥式可控電抗器電磁暫態模型包括晶閘管三相全控整流橋電路控制動態模型和三相繞組動態模型；

建模方法具體包括以下步驟：

(1)將電抗器三相繞組等效為感抗值L隨直流勵磁電壓平均值E’_k變化的可變電感；

(2)構建穩態時，磁閥式可控電抗器輸入直流勵磁電壓平均值E’_k和輸出交流電流基波分量I’_m1的關系，以及輸出交流電流基波分量I’_m1和等效電感值L的關系，進而給出三相繞組感抗值L和輸入直流勵磁電壓平均值E’_k的關系曲線；

(3)暫態時磁閥式可控電抗器的電感值根據步驟(2)得到的關系曲線以及實時輸入的直流電壓值得到，并基于上述參數在DIgSILENT軟件中構建可變電感的電磁暫態模型。

進一步，所述晶閘管三相全控整流橋電路控制動態模型采用母線電壓閉環控制，在母線電壓閉環控制的條件下，根據輸入的磁閥式可控電抗器端電壓U_t得出恒定電壓下輸出的直流勵磁電壓E_k。