[发明专利]一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型

说明书

本发明提供了一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，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；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，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。本发明提供的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型具有柔性直流输电操作模拟功能，为柔性直流输电系统稳定性分析提供基础；本发明考虑了三绕组变压器用电负荷侧的影响，并将交流电网侧绕组和负荷侧绕组等效为一个绕组，即将三绕组变压器等效为两绕组变压器，提高了仿真效率、仿真精度和仿真稳定性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型。

背景技术

柔性直流输电系统由于具有优良的运行特性，使得其成为超大规模的中国国家电网未来重要的输电设备。建立具有足够精度和计算速度的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，以支持大规模电网稳定分析是未来中国电网安全运行的基础。

目前针对柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型的研究主要有：1、依靠大型机电暂态仿真软件的自定义功能建模，如基于NETOMAC、PSASP、PSS/E，这种模型受自定义模型接口的限制，不能完成复杂的建模。2、建立非常简化的柔性直流输电系统和直流电网机电模型，具体如下：1)换流变为二绕组；2)换流器采用基波平均值模型，在交流侧等值成可控电压源和串联阻抗，在直流侧等值成可控电流源和并联电容；3)直流侧根据计算需要，采用固定拓扑结构或可适应不同拓扑的通用网络模型；4)建立简单的二次系统，只对控制系统中的主控制部分建模，维持柔直系统基本的响应，忽略高级控制和保护系统，也没有操作部分。上述模型对柔性直流输电系统进行大量简化，导致仿真精确度低，主要体现在以下方面：

1、二次部分只建立主控制模型，忽略附加控制、故障穿越控制，也没有保护和操作部分；柔性直流输电系统的动作极大依赖控制保护部分，特别是在交直流侧电网发生故障情况下，不同的控制保护策略将导致仿真结果差异极大。同时缺乏操作部分，会限制仿真模型的功能，使用户不能在仿真系统模拟实际设备上常见的操作或现象；

2、没有考虑换流器经过三绕组变压器与交流电网相连的情况；认为所有换流变都是二绕组，对三绕组换流变压器，直接把接换流站站用电负荷的绕组当作不存在，以此为基础计算换流器交流侧的电压和电流。

发明内容

为了克服上述现有技术中仿真精确度低的不足，本发明提供一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，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；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，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，本发明提供的柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型结构简单，且仿真精度高。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种柔性直流输电系统的机电暂态仿真模型，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；