[发明专利]一种柔性直流机电与电磁混合仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于用户自定义程序的柔性直流机电与电磁混合仿真方法。

背景技术

柔性直流输电（VSC‐HVDC）是以由绝缘栅双极晶体管组成的电压源换流器（Voltage Source Converter,VSC）为核心部件的新型直流输电技术。该输电技术具有可向弱交流电网或无源网络供电、两端换流站之间无需通信、可同时控制有功和无功功率、不影响交流电网短路电流水平等技术优点。该项输电技术以其显著的技术优点，受到了学术界与电力工程界的广泛关注，是现代电力系统研究的一个热门领域。

随着大容量电力电子器件以及微机控制技术的快速发展，百万千瓦级柔性直流输电线路将会在近些年投入电网运行，例如规划2014年我国大连电网将建成±320kV/1000MW柔性直流输电工程。大容量交直流输电通道混联运行，电网稳定性和动态特性将会发生深刻变化，电网科学合理规划、设备安全可靠运行、系统连续稳定供电，均面临新的更大挑战。为准确揭示交直流混联电网特性以及动态过程中柔性直流内部状态量的变化，需在兼顾大电网仿真计算效率的前提下，提高交直流混联电网的仿真精度。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种基于用户自定义程序的柔性直流机电与电磁混合仿真方法，能够兼顾大电网仿真计算效率和直流仿真精度的双重要求，为混联电网规划、运行与控制提供有力的技术手段。

为实现上述目的，本发明提供一种基于用户自定义程序的柔性直流机电与电磁混合仿真方法，其改进之处在于，所述方法包括以下步骤：

(1).建立柔性直流电压源换流器交流侧电磁暂态仿真模型；

(2).建立电压源换流器直流侧输电系统电磁暂态仿真模型；

(3).建立电压源换流器控制器的数值计算模型；

(4).建立锁相环电磁暂态计算模型；

(5).将机电量与电磁量相互转换；

(6).进行柔性直流机电与电磁混合仿真。

优选地，所述步骤(1)中，电压源换流器通过换流变压器与交流母线互联，其等值模型由RL串联电路表示；该步骤包括：由电压源换流器交流侧换流变压器参数得出以电感电流为状态变量的动态微分方程，并应用隐式梯形积分公式将其差分化，以建立所述交流侧电磁暂态仿真模型；

所述换流变压器参数包括：电压源换流器交流母线和出口母线的基波三相瞬时电压、电压源换流器注入交流母线的三相瞬时值电流；

所述动态微分方程为：

LcdIsxdt=Ucx-Usx-RcIsx]]>

式中x=a、b、c，L_c=X_c/ω₀，R_c、X_c分别为换流变压器电阻和漏抗，ω₀为同步旋转角频率；U_sx和U_cx分别为电压源换流器交流母线和出口母线的基波三相瞬时电压；I_sx为电压源换流器注入交流母线的三相瞬时值电流。

优选地，所述步骤(2)包括：由直流侧输电系统动态元件对应的状态变量得出直流侧输电系统的三阶动态微分方程，并用隐式梯形积分公式对其差分化，以建立所述直流侧输电系统电磁暂态仿真模型；

所述直流侧输电系统动态元件对应的状态变量包括：电压源换流器直流侧电容电压u_d1、u_d2和直流输电线路电感电流i_d；

所述三阶动态微分方程为：