[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

说明书

本发明公开了一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC实用模型建模方法，属于电力系统建模领域。本发明针对受端特高压直流逆变站的构成与运行控制原理，对模型结构进行了简化。该模型可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、控制器模块。此外，根据换流变压器在交直流系统交互影响中的作用，将换流变压器模块解耦为两个独立的模块，一个用来描述其对输出功率的影响，另一个用来描述其对输入换相电压的影响。该模型的控制器分别由一些典型的运行控制过程预设，可进一步简化相应的建模工作。该模型既可以较好地反映受扰后的输出功率特性，也可以方便地用于预设模式下的离线电力系统机电过程仿真。

技术领域

本发明属于电力系统建模技术领域，尤其涉及一种UHVDC实用模型及其建模方法，此模型适用于对大电网机电过程的仿真计算。

背景技术

特高压直流输送电能容量大，同时兼顾传输损耗低、输电功率调节灵活、输电可靠性高等优点，因此在远距离、大区域的电网互联及大容量输电等方面应用广泛。UHVDC(特高压直流输电)输电系统在带来巨大效益的同时，也带来了运行的复杂性跟一系列的新问题。直流系统发生的换相失败以及闭锁会对交流系统产生较大的系统冲击，影响电网的安全稳定运行。

现有研究直流系统的仿真工具主要有两类，一类是机电暂态仿真程序，如PSS/E、BPA、PSASP等，其采用的直流模型较为粗糙，不能准确仿真不对称交流故障下直流系统的运行特性，也不能准确模拟换相失败的情形；另一类是电磁暂态仿真程序，比如PSCAD、RTDS，可以准确的模拟交流系统发生不对称故障后换流阀的工作情况，包括换相失败的工况，然而其仿真速度慢，在一般暂态稳定计算中，不允许在较长的时间内使用这种模型。

针对目前的直流模型在受端大电网仿真分析时的不适用性，需要建立一种适用于大电网机电仿真的特高压直流实用模型，一方面其具有足够的精度能够准确反映不同故障下逆变站的功率变化，另一方面忽略直流系统电磁暂态使其能够用于大电网的机电暂态仿真，从而为大型系统的精确分析和采取的一些相关措施提供有力的手段和工具。

发明内容

针对目前直流模型在受端大电网仿真分析时的不适用性，本发明提出了一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC实用模型建模方法，本发明采用的技术方案如下：

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：

一种适用于受端大电网仿真分析的UHVDC模型，包括换流变压器模块、换流阀组、无功补偿设备和控制器；换流阀组与换流变压器模块相连接，无功补偿设备与换流变压器模块相连接，控制器与换流阀组相连接。

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；换流母线电压(交流电压)U1通过第二变压器模块将电压输入到换流阀组；控制器根据故障场景选择确定换流阀组的参数；换流阀组输出有功功率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，第一变压器模块HT1的输出为换流变压器模块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，无功补偿设备输出无功功率Qs2；无功补偿设备的输出无功功率Qs2与第一变压器模块的输出无功功率Qs1加和为直流系统逆变站传输到交流系统的无功功率Qs。

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；解耦为两个模块后，每个模块的输入量与输出量都很少，更为简单易用，容易实现。

换流变压器模块解耦包括以下步骤：

1)换流变压器模块解耦前，换流变压器模块的输入为换流母线电压U1、直流系统输出有功功率和无功功率，输出为注入到交流系统的有功功率Ps、无功功率Qs和逆变站的换相电压，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后，第二变压器模块为单输入单输出模块，第一变压器模块为两输入单输出模块，从而更易进行建模，简单易用，容易实现。