[发明专利]受端大电网和特高压直流系统交互仿真模型建模方法

说明书

本发明公开了一种受端大电网和特高压直流系统交互仿真模型建模方法，逆变站的模型结构分解成若干个局部模块，包括阀组模块（H_C）、换流变压器模块（H_T）、无功补偿设备模块（H_F、H_G）和控制器模块，对所述阀组模块（H_C）、换流变压器模块（H_T）、无功补偿设备模块（H_F、H_G）和控制器模块分别建模；根据直流系统的运行机理与事件驱动型模型结构，形成整体的逆变站仿真模型，对影响力较弱或难以获取的参数，进行预先赋值，确定重点参数，通过调节重点参数，辨识出模型中待辨识参数。该模型对大扰动下逆变站的功率描述更为精准，适用于大电网的机电暂态仿真分析，具有足够的精度能够准确反映大扰动下逆变站的功率变化。

技术领域

本发明属于特高压直流输电系统分析与建模领域，涉及特高压逆变站运行机理与建模方法。

背景技术

直流输电具有输电距离不受同步运行的稳定极限限制、输送容量大、线路损耗小、功率调节快速灵活、非同步联络能力强等优点，在我国具有非常广阔的发展前景。相比高压直流输电，特高压直流输电(±800kV)，具有输电距离更长、输送容量更大、线损更低、运行方式更为灵活等优势，目前正在我国快速发展。高压/特高压直流输电在带来巨大效益的同时，也给两端交流系统的安全稳定运行带来诸多不利的影响。直流输电系统对于受端交流系统表现为不良的无功负荷特性，在为受端交流系统提供电力的同时，其消耗的无功功率约占传输功率的40％一60％，这无疑给受端交流系统的电压支撑带来了巨大的压力，使得大干扰后交直流系统的暂态电压稳定性面临严峻考验，尤其在受端交流系统相对较弱时更是如此。换相失败是直流输电系统运行中最常见的故障之一，它将导致直流电流增大，直流输送功率减少，严重时将导致直流闭锁，这会引起交流通道上大规模的功率转移，可能威胁受端交流系统的暂态稳定性。总之，直流系统嵌入交流系统运行后将使受端电网面临诸多挑战，严重时可能威胁到整个交直流电力系统的安全稳定运行，有必要从安全稳定的角度对交直流电力系统的运行进行全面的分析。

研究交直流系统的各种性态，需要建立准确的仿真模型。传统的直流准稳态模型和机电过程的模型己经不能满足精确分析大系统的需要，

一方面，现有的大部分商业仿真软件的直流换流站模型都很粗糙，大部分网、省公司的仿真软件版本，都没有配置相应的换流站模型；有的机电暂态仿真软件采用准稳态模型描述换流站，然而准稳态在系统发生不对称故障时并不适用。另一方面，现有仿真模型，都是基于电磁过程的，考虑了详细的半导体器件开关特性，以及详细的控制器模型，计算步长小，计算量大，不适合大电网机电暂态过程及电压稳定问题的仿真研究。针对这方面的问题，国内清华大学、中国电科院等单位也正在从事这方面的研究工作。比如，清华大学之前就在尝试用RTDS和MATLAB进行混合仿真，提高仿真的速度，但是其换流器模型仍然用的是详细模型。

发明内容

针对上述问题，为了更为精准地描述特高压逆变站在大扰动下的功率波动特性，同时使得所建模型有一定的适用性和易用性，本发明提出一种受端大电网和特高压直流系统交互仿真模型建模方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

如图1所示，一种受端大电网和特高压直流系统交互仿真模型建模方法，逆变站的模型结构分解成若干个局部模块，包括阀组模块、换流变压器模块、无功补偿设备模块和控制器模块，对所述阀组模块、换流变压器模块、无功补偿设备模块和控制器模块分别建模；

根据直流系统的运行机理与事件驱动型模型结构，将阀组模块、换流变压器模块、无功补偿设备模块和控制器模块的模型结构连接，形成整体的逆变站仿真模型，对常数参数进行预先赋值，确定重点参数，通过调节重点参数，辨识出模型中待辨识参数。