專利名稱：應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析技術領域，更具體地，涉及一種應用在交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析中精確模擬高壓直流輸電系統(tǒng)響應的方法。
背景技術：
為了仿真分析交直流互聯(lián)大電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性及交直流間的相互作用，需要綜合運用機電暫態(tài)仿真軟件和電磁暫態(tài)仿真軟件。機電暫態(tài)仿真軟件的仿真速度較快，能夠適應大規(guī)模電網(wǎng)的分析要求；但是由于機電暫態(tài)仿真使用的直流模型為準穩(wěn)態(tài)模型，對不對稱故障、含諧波電壓時直流的換相過程和功率變化還不能準確模擬，也缺少對換流變壓器控制無功補償/電壓控制、直流保護判據(jù)的模擬，因此對高壓直流輸電系統(tǒng)的動態(tài)響應模擬不夠準確。電磁暫態(tài)仿真軟件可以精確地模擬直流控制保護動態(tài)特性，但仿真速度較慢，難以適應大規(guī)模電網(wǎng)的分析要求，需要進行等值，從而給交直流互聯(lián)大電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定的分析帶來較大的誤差。綜合分析大規(guī)模交直流電網(wǎng)下交流系統(tǒng)故障情況下直流響應的機電暫態(tài)和電磁暫態(tài)仿真結(jié)果，研究根據(jù)電磁暫態(tài)仿真的仿真結(jié)果在機電暫態(tài)仿真中精確模擬故障期間直流響應的可行方法，不僅能夠滿足大規(guī)模電網(wǎng)仿真速度的要求，也能提高仿真精度，具有很大的研究價值。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種應用在交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析中精確模擬高壓直流輸電系統(tǒng)響應的方法，采用本方法既克服了電磁暫態(tài)仿真計算速度慢的不足，又達到提高機電暫態(tài)仿真模擬直流響應準確度的效果。本發(fā)明是一種應用在交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析中精確模擬高壓直流輸電系統(tǒng)響應的方法。該方法對交流系統(tǒng)故障情況下直流響應的電磁暫態(tài)仿真結(jié)果進行了詳細分析，提出了在機電暫態(tài)仿真時根據(jù)電磁暫態(tài)仿真結(jié)果人為升降直流功率的方法來更準確地模擬故障期間直流的響應，從而提高了機電暫態(tài)仿真對于直流響應模擬的準確度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為:
一種應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，包括以下步驟:
51.在交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真軟件中進行故障仿真，得到各逆變站的母線電壓曲線；
52.在該電網(wǎng)用電磁暫態(tài)仿真軟件模擬故障，使得逆變站母線電壓與機電暫態(tài)仿真軟件結(jié)果基本一致，同時仿真得到直流的功率波形，或在以往的電磁暫態(tài)仿真結(jié)果中尋找電壓曲線及直流功率波形均與機電暫態(tài)仿真結(jié)果基本一致的故障情況；
53.綜合分析故障情況下機電暫態(tài)仿真軟件和電磁暫態(tài)仿真軟件所模擬的直流功率波形的差異，在機電暫態(tài)仿真軟件中仿真故障的同時采用直流功率修改卡來修改直流功率的參考值，經(jīng)仿真對比，使得直流的功率曲線與電磁暫態(tài)仿真結(jié)果趨勢一致且偏保守；S4.對多回直流均進行類似的模擬，最終對系統(tǒng)進行機電暫態(tài)穩(wěn)定仿真，精確模擬直流輸電系統(tǒng)動態(tài)響應，得到交直流相互影響的系統(tǒng)穩(wěn)定特征。所述步驟S3:當機電暫態(tài)仿真中故障使得逆變站母線電壓不至于跌落至故障前電壓值的90%以下時，無論線路三相久永接地短路故障(簡稱三永故障)正確切除還是開關單相拒動，均為直流系統(tǒng)不會發(fā)生換相失敗，直流采用機電暫態(tài)仿真軟件自身的模型進行仿真。所述步驟S3:當機電暫態(tài)仿真中故障使得逆變站母線電壓跌落至故障前電壓值的90%以下時，機電暫態(tài)仿真軟件直流功率的響應模擬如下:故障瞬間使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢復為故障前數(shù)值。所述步驟S3:對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40%以下，則機電暫態(tài)仿真時在交流系統(tǒng)故障的同時考慮故障瞬間使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢復為故障前數(shù)值。所述步驟S3:對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40% 90%之間，則機電暫態(tài)仿真時采用以下 模擬方法:故障瞬間使直流功率降低至0，在0.1s 0.2s之間令直流功率參考值上升至故障前值的0.8，在0.2 0.4s之間令直流功率參考值維持0.8，在0.4 0.5s之間令直流功率參考值恢復至故障前的數(shù)值。
本發(fā)明公開的在交直流大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析中模擬直流響應的方法操作簡單，計算速度快，準確度更高，適用在交直流大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析中使用。


圖1為本發(fā)明的在機電暫態(tài)仿真中精確模擬直流響應的方法流程圖。圖2為三永故障正確切除時交流系統(tǒng)故障疊加的功率升降指令圖。圖3為三永故障使逆變站電壓跌落至故障前40%以下且發(fā)生單相開關拒動時的直流功率升降指令圖。圖4為三永故障使逆變站電壓跌落至故障前409^90%之間且發(fā)生單相開關拒動時的直流功率升降指令圖。
具體實施例下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。如圖1，一種應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，包括以下步驟:
51.在交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真軟件中進行故障仿真，得到各逆變站的母線電壓曲線；
52.在該電網(wǎng)用電磁暫態(tài)仿真軟件模擬故障，使得逆變站母線電壓與機電暫態(tài)仿真軟件結(jié)果基本一致，同時仿真得到直流的功率波形，或在以往的電磁暫態(tài)仿真結(jié)果中尋找電壓曲線及直流功率波形均與機電暫態(tài)仿真結(jié)果基本一致的故障情況；
53.綜合分析故障情況下機電暫態(tài)仿真軟件和電磁暫態(tài)仿真軟件所模擬的直流功率波形的差異，在機電暫態(tài)仿真軟件中仿真故障的同時采用直流功率修改卡來修改直流功率的參考值，經(jīng)仿真對比，使得直流的功率曲線與電磁暫態(tài)仿真結(jié)果趨勢一致且偏保守； S4.對多回直流均進行類似的模擬，最終對系統(tǒng)進行機電暫態(tài)穩(wěn)定仿真，精確模擬直流輸電系統(tǒng)動態(tài)響應，得到交直流相互影響的系統(tǒng)穩(wěn)定特征。實施例一
其中步驟S3:當機電暫態(tài)仿真中故障使得逆變站母線電壓不至于跌落至故障前電壓值的90%以下時，無論線路三相久永接地短路故障(簡稱三永故障)正確切除還是開關單相拒動，均為直流系統(tǒng)不會發(fā)生換相失敗，直流采用機電暫態(tài)仿真軟件自身的模型進行仿真。實施例二
所述步驟S3:當機電暫態(tài)仿真中故障使得逆變站母線電壓跌落至故障前電壓值的90%以下時，機電暫態(tài)仿真軟件直流功率的響應模擬如下:故障瞬間使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢復為故障前數(shù)值。如圖2所示。實施例三
所述步驟S3:對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40%以下，則機電暫態(tài)仿真時在交流系統(tǒng)故障的同時考慮故障瞬間使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢復為故障前數(shù)值。如圖3所示。實施例四
所述步驟S3:對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40% 90%之間，則機電暫態(tài)仿真時采用以下模擬方法:故障瞬間使直流功率降低至0，在0.1s 0.2s之間令直流功率參考值上升至故障前值的0.8，在0.2 0.4s之間令直流功率參考值維持0.8，在0.4 0.5s之間令直流功率參考值恢復至故障前的數(shù)值。如圖4所示。以上所述的本發(fā)明的實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神原則之內(nèi)所作出的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，其特征在于，包括以下步驟:交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真軟件中進行故障仿真，得到各逆變站的母線電壓曲線；該電網(wǎng)用電磁暫態(tài)仿真軟件模擬故障，使得逆變站母線電壓與機電暫態(tài)仿真軟件結(jié)果基本一致，同時仿真得到直流的功率波形，或在以往的電磁暫態(tài)仿真結(jié)果中尋找電壓曲線及直流功率波形均與機電暫態(tài)仿真結(jié)果基本一致的故障情況；合分析故障情況下機電暫態(tài)仿真軟件和電磁暫態(tài)仿真軟件所模擬的直流功率波形的差異，在機電暫態(tài)仿真軟件中仿真故障的同時采用直流功率修改卡來修改直流功率的參考值，經(jīng)仿真對比，使得直流的功率曲線與電磁暫態(tài)仿真結(jié)果趨勢一致且偏保守；多回直流均進行類似的模擬，最終對系統(tǒng)進行機電暫態(tài)穩(wěn)定仿真，精確模擬直流輸電系統(tǒng)動態(tài)響應，得到交直流相互影響的系統(tǒng)穩(wěn)定特征。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，其特征在于，所述步驟S3:當機電暫態(tài)仿真中故障使得逆變站母線電壓不至于跌落至故障前電壓值的90%以下時，無論線路三相久永接地短路故障正確切除還是開關單相拒動，均為直流系統(tǒng)不會發(fā)生換相失敗，直流采用機電暫態(tài)仿真軟件自身的模型進行仿真。
3.根據(jù)權利要求1所述的應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，其特征在于，所述步驟S3:當機電暫態(tài)仿真中故障使得逆變站母線電壓跌落至故障前電壓值的90%以下時，機電暫態(tài)仿真軟件直流功率的響應模擬如下:故障瞬間使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢復為故障前數(shù)值。
4.按權利要求1所述的應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，其特征在于，所述步驟S3:對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40%以下，則機電暫態(tài)仿真時在交流系統(tǒng)故障的同時考慮故障瞬間使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢復為故障前數(shù)值。
5.按權利要求1所述的應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，其特征在于，所述步驟S3:對于線路三永故障單相開關拒動，即三永故障時逆變站母線電壓跌落至故障前的40% 90%之間，則機電暫態(tài)仿真時采用以下模擬方法:故障瞬間使直流功率降低至0，在0.1s 0.2s之間令直流功率參考值上升至故障前值的0.8，在0.2 0.4s之間令直流功率參考值維持0.8，在0.4 0.5s之間令直流功率參考值恢復至故障前的數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種應用在交直流大電網(wǎng)暫態(tài)分析中模擬直流響應的方法，在交直流大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真軟件中進行故障仿真；在電網(wǎng)用電磁暫態(tài)仿真軟件模擬故障，使逆變站母線電壓與機電暫態(tài)仿真軟件結(jié)果基本一致，仿真得直流的功率波形；綜合分析故障情況下機電暫態(tài)仿真和電磁暫態(tài)仿真軟件所模擬的直流功率波形的差異，在機電暫態(tài)仿真軟件中仿真故障的同時采用直流功率修改卡來修改直流功率的參考值，經(jīng)仿真對比，使得直流的功率曲線與電磁暫態(tài)仿真結(jié)果趨勢一致；對多回直流模擬，對系統(tǒng)進行機電暫態(tài)穩(wěn)定仿真，模擬直流輸電系統(tǒng)動態(tài)響應，得到交直流的系統(tǒng)穩(wěn)定特征。本發(fā)明操作簡單，計算速度快，準確度更高，適用在交直流互聯(lián)大電網(wǎng)機電暫態(tài)仿真分析中使用。
文檔編號H02J5/00GK103094930SQ20131001886
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權日2013年1月18日
發(fā)明者趙勇, 洪潮, 金小明, 周保榮, 夏成軍, 陳建斌, 杜斌, 趙利剛 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司