[发明专利]一种三相不对称交直流电力系统的混合实时仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相不对称交直流电力系统的混合实时仿真方法，属于交直流电力系统数字仿真技术领域。 

背景技术

现代电力系统中新型的响应快速的控制器和装置广泛投运，特别是多回直流输电工程投运和诸多大容量电力电子装置在电网投运，电力系统中多种暂态过程紧密耦合，典型的包含电磁暂态过程和机电暂态过程。对此，电磁暂态/机电暂态混合仿真技术将电磁和机电等暂态过程结合起来统一考虑，在一次仿真中对二者同时进行模拟。 

目前混合仿真技术研究大多只考虑交流电网三相对称的情况，现有的包含混合仿真功能的商业化电力系统仿真软件和仿真器在混合仿真模块中仍缺乏交流电网三相不对称时的接口处理方法，如德国西门子的NETOMAC软件中混合仿真模块和加拿大RTDS技术公司的RTDS中FDNE模块尚未考虑电磁暂态、机电暂态子网接口中仍无法处理不对称分量。 

在实际电力系统中，单相故障等发生几率远大于三相对称故障，并且在交直流系统相互影响和直流系统特性研究中，非对称故障在一定情况下更容易引起直流系统换相失败，交流系统的非对称状况对直流系统的行为特性也非常重要。 

混合仿真技术在处理交直流系统三相不对称工况方面的局限性，严重影响了混合仿真的准确性和有效应用。因此，有必要采用恰当方法处理交流电网三相非对称工况下混合仿真子网间非对称分量的接口交互，用以保证混合仿真中交流电网三相不对称故障、扰动和工况下混合仿真有效接口。 

发明内容

本发明的目的是提出一种三相不对称交直流电力系统的混合实时仿真方法，以有效处理交直流电力系统交流三相不对称情况下混合仿真电磁暂态、机电暂态两侧的接口交互，保证混合仿真中接口电气量非对称分量能够正确交互。 

本发明提出的三相不对称交直流电力系统的混合实时仿真方法，包括以下步骤： 

（1）在交直流电力系统的直流输电换流变压器交流母线处，将交直流电力系统分成交流侧子网和直流侧子网，其中的直流侧子网包括直流线路、换流器、换流变压器、滤波器和直流控制系统，交流侧子网包括交流系统，将交直流电力系统的直流输电换流变压器交流母线处定义为分网接口； 

（2）采用机电暂态仿真系统对交流侧子网进行机电暂态仿真计算，具体过程包括以下步骤： 

（2-1）交流侧子网从直流侧子网的电磁暂态仿真结果中提取分网接口处直流侧子网注入交流侧子网的三相电流瞬时值； 

（2-2）交流侧子网根据上述分网接口处直流侧子网注入交流侧子网的三相电流瞬时值，通过离散傅里叶变换，得到分网接口处直流侧子网注入交流侧子网电流的三相基波相量，并通过三相相量向三序量的转化，得到分网接口处直流侧子网注入交流侧子网的三序电流，包括接口正序电流、接口负序电流和接口零序电流，记为 

（3-3）交流侧子网将上述接口正序电流、接口负序电流和接口零序电流 分别作为机电暂态仿真计算中的正序网、负序网和零序网的接口三序电流； 

（3）采用电磁暂态仿真系统对直流侧子网进行电磁暂态仿真计算，具体过程包括以下步骤： 

（3-1）直流侧子网从交流侧子网的机电暂态仿真结果中提取交流侧子网在分网接口处的正序、负序和零序的三序电压 直流侧子网采用单位电流注入法，根据交流侧子网的节点和支路的参数，计算交流侧子网在分网接口处的正序、负序和零序的三序端口阻抗Z_eq，120； 

（3-2）直流侧子网根据上述分网接口处的正序、负序和零序的三序电压 正序、负序和零序的三序端口阻抗Z_eq，120和接口正序电流、接口负序电流和接口零序电流 计算分网接口处的母线电压