[发明专利]一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型

权利要求书

1.一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，包括换流器的机电暂态仿真模型、直流电网的机电暂态仿真模型和三绕组变压器的机电暂态仿真模型；

所述换流器的机电暂态仿真模型与直流电网的机电暂态仿真模型连接，并通过三绕组变压器的机电暂态仿真模型与交流电网连接；

所述三绕组变压器的机电暂态仿真模型包括交流电网侧绕组、负荷侧绕组和阀侧绕组；

所述换流器的机电暂态仿真模型包括换流器一次模型和换流器二次模型；

所述换流器二次模型包括控制模块、保护模块和操作模块；

所述控制模块包括主控制单元和辅助控制单元；

所述保护模块包括换流器保护单元；

所述操作模块包括状态调整单元和手动投退单元。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述换流器一次模型包括交流侧等值电路和直流侧等值电路；

所述交流侧等值电路包括串联的可控电压源和交流支路，所述交流支路包括换流器的等值电阻和换流器的等值电感，所述换流器的等值电阻与换流器的等值电感并联；

所述直流侧等值电路包括并联的可控电流源和集中电容。

3.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述主控制单元包括：

d轴控制单元，用于对换流器进行定直流电压控制、定有功功率控制、下垂控制、直流电压偏差控制和孤岛频率控制；

q轴控制单元，用于对换流器进行定交流电压控制和定无功功率控制。

4.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述辅助控制单元包括：

协调控制单元，用于对换流器进行d轴和q轴协调限流控制以及功率圆控制；

主从切换控制单元，用于在换流器有功功率超过功率阈值、交流电压异常或频率异常时对换流器进行主从切换控制；

附加控制单元，用于对换流器进行附加直流电压控制、附加交流电压控制和附加频率控制；

安全限制单元，用于限制换流器的调节速度，并对换流器进行故障穿越控制。

5.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述换流器保护单元具体用于：

在交流母线电压超过第一电压上限、交流母线电压低于第一电压下限、直流母线电压超过第二电压上限、直流母线电压低于第二电压下限、交流支路电流超过电流阈值、换流站与交流电网之间断开连接或换流器三相不平衡时对换流器进行保护。

6.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述状态调整单元用于调整换流器的有功功率、无功功率、直流电压和交流电压；

所述手动投退单元用于对换流器进行闭锁和解锁，并断开换流器与交流电网之间的开关。

7.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述直流电网的机电暂态仿真模型包括直流电网一次模型和直流电网二次模型。

8.根据权利要求7所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述直流电网一次模型包括直流线路等值电路、故障支路以及并联的可控电流源和集中电容；

所述直流线路等值电路为π型等值电路。

9.根据权利要求7所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述直流电网二次模型包括：

直流线路保护模块，用于在直流线路出现直流线路首末端电流差值越限、过电流、低压过流或电压异常时对直流线路进行保护；

故障设置模块，用于在直流电网中设置短线故障、对地短路故障和线间短路故障。

10.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，其特征在于，所述三绕组变压器的机电暂态仿真模型如下式：

其中，r表示交流电网侧绕组、负荷侧绕组和阀侧绕组的等值电阻，x表示交流电网侧绕组、负荷侧绕组和阀侧绕组的等值电抗，r₁表示交流电网侧绕组的电阻，x₁的交流电网侧绕组的电抗，r₂表示阀侧绕组的电阻，x₂表示阀侧绕组的电抗，r₃表示负荷侧绕组的电阻，x₃表示负荷侧绕组的电抗，V_R表示交流电网侧绕组和负荷侧绕组等值得到的绕组端电压的实部，V_I表示交流电网侧绕组和负荷侧绕组等值得到的绕组端电压的虚部，V_R1表示交流电网侧绕组端电压的实部，V_I1表示交流电网侧绕组端电压的虚部，V_R3表示负荷侧绕组端电压的实部，V_I3表示负荷侧绕组端电压的虚部，j表示虚数单位。