[发明专利]一种用于混合交直流系统动态特性研究的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于混合交直流系统动态特性研究的建模方法。

背景技术

直流输电系统动态特性长期以来一直是直流工程关注的重点，而且随着直流工程规模越 来越大，直流输送容量越来越高，其重要性日益凸显。直流动态特性分析内容极其广泛，所 有直流侧的研究都可以包含在内，而且其中每一个方面都值得单独进行细致的研究。按照直 流输电系统的结构，从系统角度出发，与电磁暂态过程相关的研究方向可以归纳为：

1.直流输电引起的次同步谐振问题；

2.与换流站相连的发电机的自励磁问题；

3.用于电磁暂态仿真的交流系统等值问题；

4.不同交流系统强度以及不同交流侧故障下，直流系统的响应问题；

5.变压器的饱和以及偏磁问题；

6.换流变压器的铁磁谐振问题；

7.直流输电引起的谐波以及低次谐振问题；

8.直流输电换流站的暂态过电压(TOV)问题；

9.直流输电控制保护系统的特性分析以及新控制策略；

10.直流输电系统故障响应特性以及故障恢复问题；

11.换相失败以及多馈入直流输电的换相失败；

12.直流输电线路故障以及与交流线路的电磁耦合；

13.直流输电的通讯干扰问题。

以上研究都属于直流输电动态特性分析，每个课题之间并非独立，而是相互关联。如上 所述，每个课题都值得投入精力去深入研究，而且针对以上研究课题，无论工程界还是学术 界都已经或多或少的涉及，但因为各自关注重点不同，因此具体研究内容和方法也存在差异。

无论直流系统还是交流系统，故障是不可避免的。而不同故障下逆变换流站的响应特性 也存在差异。例如，交流侧三相故障导致换流母线电压跌落，接地电阻大小将影响到电压跌 落的幅度，从而决定了逆变站是否会发生换相失败，而换相失败将直接导致直流输送功率的 中断；单相接地故障不仅会引起电压复制跌落，同时由于三相不对称，其过零点偏移也会导 致直流的换相过程受到影响。在同样类型的故障下，又会因为交流系统强弱的不同，所联结 的直流系统的特性也存在很大差异。故障本身无法避免，如何避免直流系统故障无疑重要， 但是如何能使得直流系统快速从故障中恢复，从而恢复功率输送，同样也是人们一直关注的 问题。

对于仿真技术而言，如前所述电力系统仿真可以分为机电暂态仿真和电磁暂态仿真两个 大类，其研究目的和建模方法都存在很大差异。机电暂态仿真一般采用PSS/E或BPA，其关 注点在于大电网的暂态稳定，不可能也不需要对直流输电系统进行细致的工程模拟。而要对 含有电力电子元器件的系统，如直流输电或者FACTS进行特性分析，必须依赖电磁暂态仿真 分析。ABB和SIEMENS都曾试图采用一种软件来覆盖机电暂态和电磁暂态仿真，但由于技术 以及其他原因最终放弃该路线，转而使用PSS/E进行机电暂态仿真，使用PSCAD/EMTDC进行 电磁暂态仿真。

PSCAD/EMTDC，作为一款电力系统电磁暂态仿真软件，已经得到全世界工程界的认可，尤 其是其在处理电力电子元器件领域更是独树一帜。除了利用PSCAD/EMTDC进行仿真以外，直 流输电系统动态特性研究还可借助于RTDS进行实时仿真。无疑，RTDS仿真更为接近于工程 实际，但其硬件投资很大，一般运行单位和学校很难具备实验条件。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提出一种用于混合交直流输电系统动态特性研究的 建模仿真方法，可以为实际工程运作提供一定的理论指导。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于混合交直流系统动态特性研究的建模方法，该建模方法的实现步骤如下：在仿 真软件PSCAD中首先搭建直流输电系统的主电路与控制电路，并在直流输电系统主电路上的 换流母线处连接等值后的交流系统，形成完整的混合交直流系统模型；

具体建模如下：

A.在所述直流输电系统的主电路中：