[发明专利]适用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型及建模方法

权利要求书

1.一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对不同故障类型下的响应进行特性分析：用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型包括换流变压器模块(HT)、换流阀组(HC)、无功补偿设备(HF、HG)和控制器；根据实测数据和在电磁暂态仿真工具中的仿真数据，得到在不同扰动类型下的特高压直流系统输出功率动态响应波形，结合模型中各模块在实际情况中的工作机理，分析得到各模块在交流电网故障下的动态特性；

2)分模块进行建模：采用不同的函数来表示不同的模块特性，用函数或者函数组合表示各个模块；换流变压器模块解耦为第一变压器模块和第二变压器模块，第一变压器模块和第二变压器模块分别简化为一个比例函数模块；

3)进行模型的参数拟合：

在通过采用不同的函数来表示各模块不同特性后，将函数或函数组合代入各个模块，进行模型的参数拟合；得出在不同故障场景下UHVDC模型的参数表；

4)进行控制器的解耦与开环：

控制器通过预设模式匹配得到不同故障场景下逆变站注入交流系统有功功率Ps与无功功率Qs，使有功功率Ps与无功功率Qs与实测数据或仿真数据匹配；UHVDC模型转变为开环的总体结构；

5)各部分模块的拼接：控制器的动作过程根据直流系统的运行机理与事件驱动，形成一个仿真场景，进而形成基于时间表的仿真时序；根据所形成的时序表，将换流变压器模块(HT)、换流阀组(HC)、无功补偿设备(HF、HG)和控制器连接起来；换流阀组(HC)与换流变压器模块(HT)相连接，无功补偿设备(HF、HG)与换流变压器模块(HT)相连接，控制器与换流阀组(HC)相连接，换流母线电压U1通过第二变压器模块(HT2)将电压输入到换流阀组(HC)；控制器根据故障场景选择确定换流阀组(HC)的参数；换流阀组(HC)输出有功功率Ps和无功功率，同时，有功功率Ps和无功功率输入到第一变压器模块(HT1)，第一变压器模块(HT1)的输出为换流变压器模块(HT)无功损耗后的无功功率Qs1；换流母线电压U1输入到无功补偿设备(HF、HG)，无功补偿设备(HF、HG)输出无功功率Qs2；无功补偿设备(HF、HG)的输出无功功率Qs2与第一变压器模块(HT1)的输出无功功率(HT)加和为直流系统逆变站传输到交流系统的无功功率Qs。

2.根据权利要求1所述的一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型建模方法，其特征在于，

步骤2)分模块进行建模具体包括：

(201)换流阀组

采用不同的函数实现换流阀组(HC)不同阶段的特性；功率的下跌和爬升采用爬坡函数实现，低功率维持采用限幅函数；

(202)换流变压器模块

换流变压器模块(HT)采用比例函数模拟换流变压器；换流变压器模块(HT)解耦为第一变压器模块(HT1)和第二变压器模块(HT2)，第一变压器模块(HT1)和第二变压器模块(HT2)分别简化为比例函数模拟；

(203)无功补偿模块(HF、HG)根据实测以及仿真数据，对不同扰动类型下的无功补偿设备(HF、HG)提供的无功功率波形进行特性分析：无功补偿设备(HF、HG)包括滤波器(HF)和静止型动态无功补偿装置SVG(HG)；

在扰动发生的时间尺度下，滤波器(HF)的电容器发出的无功功率受滤波器(HF)端电压的影响；用正序电压描述三相交流系统，交流系统的故障程度用正序电压描述，用阶跃函数模拟正序电压；用阶梯函数模拟滤波器的投切；

用一阶惯性环节模拟滤波器在扰动过程中的动态过程；

动态无功补偿装置SVG用常数与一阶惯性环节模拟；直流系统逆变站传输到交流系统的无功功率Qs为无功补偿设备(HF、HG)的输出无功功率Qs2与第一变压器模块(HT1)的输出无功功率Qs1加和。

3.根据权利要求1所述的 一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型建模方法，其特征在于，

不同故障场景下UHVDC模型的参数表为表1，其中，T_P为有功功率限幅时间、Kp为有功功率恢复爬坡率、Q_Amp为无功功率冲击幅度和Kq为无功功率恢复爬坡率；

表1 不同故障场景下UHVDC模型的参数表

4.根据权利要求1所述的 一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型建模方法，其特征在于，在MATLAB里搭建所述UHVDC模型。