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应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法

信息来源:电力国际信息参考  发布时间2016-08-03

【研究内容】

一、      技术方案

技术领域

      本发明属于电力系统分析技术领域,更具体地,涉及一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法。

背景技术

      为了仿真分析交直流互联大电网的系统稳定性及交直流间的相互作用,需要综合运用机电暂态仿真软件和电磁暂态仿真软件。机电暂态仿真软件的仿真速度较快,能够适应大规模电网的分析要求;但是由于机电暂态仿真使用的直流模型为准稳态模型,对不对称故障、含谐波电压时直流的换相过程和功率变化还不能准确模拟,也缺少对换流变压器控制、无功补偿/电压控制、直流保护判据的模拟,因此对高压直流输电系统的动态响应模拟不够准确。电磁暂态仿真软件可以精确地模拟直流控制保护动态特性,但仿真速度较慢,难以适应大规模电网的分析要求,需要进行等值,从而给交直流互联大电网暂态稳定的分析带来较大的误差。综合分析大规模交直流电网下交流系统故障情况下直流响应的机电暂态和电磁暂态仿真结果,研究根据电磁暂态仿真的仿真结果在机电暂态仿真中精确模拟故障期间直流响应的可行方法,不仅能够满足大规模电网仿真速度的要求,也能提高仿真精度,具有很大的研究价值和实际应用价值。

发明内容

       为克服现有技术的不足,本发明提出一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法,采用本方法既克服了电磁暂态仿真计算速度慢的不足,又达到提高机电暂态仿真模拟直流响应准确度的效果。本发明是一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法。该方法对交流系统故障情况下直流响应的电磁暂态仿真结果进行了详细分析,提出了在机电暂态仿真时根据电磁暂态仿真结果人为升降直流功率的方法来更准确地模拟故障期间直流的响应,从而提高了机电暂态仿真对于直流响应模拟的准确度。 为了实现上述目的,本发明的技术方案为: 一种应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法,包括以下步骤: S1.在交直流互联大电网机电暂态仿真软件中进行故障仿真,得到各逆变站的母线电压曲线; S2.在该电网用电磁暂态仿真软件模拟故障,使得逆变站母线电压与机电暂态仿真软件结果基本一致,同时仿真得到直流的功率波形,或在以往的电磁暂态仿真结果中寻找电压曲线及直流功率波形均与机电暂态仿真结果基本一致的故障情况; S3.综合分析故障情况下机电暂态仿真软件和电磁暂态仿真软件所模拟的直流功率波形的差异,在机电暂态仿真软件中仿真故障的同时采用直流功率修改卡来修改直流功率的参考值,经仿真对比,使得直流的功率曲线与电磁暂态仿真结果趋势一致且偏保守; S4.对多回直流均按S1-S3的步骤进行模拟,最终对系统进行机电暂态稳定仿真,精确模拟直流输电系统动态响应,得到交直流相互影响的系统稳定特征。所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压保持在故障前电压值的90%以上时,无论线路三相久永接地短路故障(简称三永故障)正确切除还是开关单相拒动,均为直流系统不会发生换相失败,直流采用机电暂态仿真软件自身的模型进行仿真。所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压跌落至故障前电压值的90%以下时,机电暂态仿真软件直流功率的响应模拟如下:故障瞬间使直流功率降低至0,故障清除后直流功率指令恢复为故障前数值。 所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动,即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40%以下,则机电暂态仿真时在交流系统故障的同时考虑故障瞬间使直流功率降低至0,在0.35s后直流功率指令恢复为故障前数值。 所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动,即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40%90%之间,则机电暂态仿真时采用以下模拟方法:故障瞬间使直流功率降低至0,在0.1s0.2s之间令直流功率参考值上升至故障前值的0.8倍,在0.20.4s之间令直流功率参考值维持故障前值的0.8倍,在0.40.5s之间令直流功率参考值恢复至故障前的数值。本发明公开的在交直流大电网机电暂态仿真分析中模拟直流响应的方法操作简单,计算速度快,准确度更高,适用在交直流大电网机电暂态仿真分析中使用。

二、      与现有技术相比的主要优点

       在现有技术下,对于交直流互联大电网的系统稳定性及交直流间相互作用的仿真分析,广泛采用的机电暂态仿真软件(例如BPAPSS/E等)虽然计算速度较快,能够对大规模交直流系统进行计算分析,但由于现有的机电暂态仿真软件中直流输电模型均采用准稳态模型,对于不对称故障、含谐波电压等情况下直流输电的动态响应模拟不准确。而应用电磁暂态仿真软件虽可以精确地模拟直流输电在各种运行条件下动态特性,但目前对于大规模系统进行仿真不仅速度慢,而且还面临系统规模的限制,尚不能适应大规模交直流系统的分析要求,对大系统等值后再进行电磁暂态仿真分析,因等值过程必然会忽略原始系统的一些特性,从而给交直流互联大电网暂态稳定的分析带来较大的误差。本发明提出了一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法,既克服了电磁暂态仿真计算速度慢、系统规模受限而需要进行等值的不足,又达到提高机电暂态仿真模拟直流输电动态响应准确度的效果。与现有技术相比具有明显的优势,具有良好的实用价值,且已在新葡萄京娱乐场手机版运行方式计算、规划计算中获得广泛应用。

三、      技术方案对本领域内技术革新、产品升级换代、解决本领域关键性、重要性技术问题的贡献程度等

       在我国已经形成了多个交直流混合运行的大电网,尤其是新葡萄京娱乐场手机版和华东电网,形成了多回直流馈入的受端系统。这样的电网在运行和规划计算分析中,如何准确地模拟直流输电动态响应特性是一项关键技术难题。目前广泛采用的机电暂态仿真软件(例如BPAPSS/E等)虽然能够对大规模交直流系统进行较快速的计算分析,但由于其直流输电模型均采用准稳态模型,对于不对称故障等情况下直流输电的动态响应模拟不准确。而应用电磁暂态仿真软件虽可以精确地模拟直流输电在各种运行条件下动态特性,但目前对于大规模系统进行仿真不仅速度慢,而且还面临系统规模的限制,尚不能适应大规模交直流系统的分析要求,对大系统等值后再进行电磁暂态仿真分析,因等值过程必然会忽略原始系统的一些特性,从而给交直流互联大电网暂态稳定的分析带来较大的误差。本发明成果基于机电暂态仿真软件计算规模大且速度快的优势,综合电磁暂态仿真的精确结果以及实际工程计算经验,为解决大规模交直流电力系统的稳定性及交直流间相互作用的精确计算分析这一重大技术难题,提出了一种操作简单、计算速度快、准确度较高、实用性好的方法,达到了提高机电暂态仿真模拟直流响应准确度的效果,2013年该专利成果形成以来,已在新葡萄京娱乐场手机版运行方式和规划计算中广泛应用,对促进交直流电力系统仿真分析技术的发展具有一定贡献和作用。

【主要研究人员】

赵勇,洪潮,金小明,周保荣,夏成军,陈建斌,杜 斌,赵利刚

【主要完成单位】

新葡萄京娱乐场手机版科学研究院有限责任公司

【所获奖项】

新葡萄京娱乐场手机版科学研究院有限责任公司2015年专利奖一等奖

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