電力系統(tǒng)中分接頭變壓器實時負(fù)載調(diào)壓的仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)實時仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力系統(tǒng)中分接頭變壓器 實時負(fù)載調(diào)壓的仿真方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電壓源換流器型直流輸電系統(tǒng)(VSCHVDC)是一種以可關(guān)斷器件和脈寬調(diào)制(PWM) 技術(shù)為基礎(chǔ)的新型直流輸電技術(shù)。這種輸電技術(shù)能夠瞬時實現(xiàn)有功和無功的獨立解耦控 制、給無源網(wǎng)絡(luò)供電、換流站間無需通訊及易于構(gòu)建多端直流系統(tǒng);該技術(shù)能夠同時向系統(tǒng) 提供有功功率和無功功率的緊急支援，具有提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和輸電能力的優(yōu)勢。
[0003] 在VSC直流輸電系統(tǒng)中，電壓調(diào)制比Μ的大小對線電壓諧波總畸變率THD有著一定 關(guān)系：當(dāng)調(diào)制比Μ〈0.5時，不論子模塊數(shù)Ν(等價于電平數(shù))為多少，隨著Μ的增大，THD顯著上 升；當(dāng)Μ>0.5時，子模塊數(shù)Ν較多時，電壓THD雖然對Μ的靈敏度下降，但還是有一定的影響。因 此，不允許電壓源換流器工作在調(diào)制比較低工況。另外，當(dāng)給定換流器的有功功率和無功功 率的大小和流向需要根據(jù)工況進(jìn)行修改時，需要相應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)側(cè)變壓器副邊電壓的等級。 在VSC直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成中，通常采用高壓側(cè)繞組帶有分接頭的變壓器代替常規(guī)的單 相或三相變壓器，其目的一是為了將交流系統(tǒng)電壓變換到與換流器直流側(cè)電壓相匹配的二 次電壓，以確保電壓調(diào)制比Μ不至于過小，減小輸出電壓和電流的諧波量及交流濾波裝置的 容量；目的二是為了通過調(diào)節(jié)變壓器副邊電壓等級，實現(xiàn)不同大小有功功率和無功功率傳 輸。因此，建立電壓源換流器型直流輸電系統(tǒng)實時仿真模型，實時仿真驗證分接頭變壓器檔 位調(diào)節(jié)，實現(xiàn)換流器的有效控制及安全運行都具有重要實際意義。
[0004] 目前，關(guān)于分接頭變壓器的VSC直流輸電系統(tǒng)的實時仿真可以在RTDS(實時數(shù)字仿 真儀)上實現(xiàn)。不過，RTDS主要應(yīng)用于傳統(tǒng)交直流電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真，而如今隨著功 率半導(dǎo)體器件在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，將給電力系統(tǒng)實時仿真帶來很大的挑戰(zhàn)，這是因 為大量的電力電子開關(guān)器件以及電力節(jié)點在解算過程中將變得十分困難，致使仿真規(guī)模受 限，經(jīng)濟(jì)性不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題在于提供一種電力系統(tǒng)中分接頭變壓器實時負(fù)載調(diào)壓的仿真 方法及系統(tǒng)，給包含分接頭變壓器的電力系統(tǒng)仿真帶來了極大方便，提高了仿真效率及仿 真的經(jīng)濟(jì)性。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種電力系統(tǒng)中分接頭變壓器實 時負(fù)載調(diào)壓的仿真方法，包含以下步驟：
[0007]建立電力系統(tǒng)實時仿真模型；其中，電力系統(tǒng)實時仿真模型包含分接頭變壓器本 體及調(diào)檔電路；
[0008]運行所述電力系統(tǒng)實時仿真模型，并進(jìn)行采樣;其中，采樣信息中包含所述分接頭 變壓器的二次側(cè)電壓信息；
[0009] 判斷所述分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息是否與給定的電壓信息一致;若否，則通 過調(diào)檔電路調(diào)整所述分接頭變壓器的檔位，改變電壓變比，使所述分接頭變壓器二次側(cè)電 壓信息與給定的電壓信息一致。
[0010] 本發(fā)明的實施方式還提供了一種電力系統(tǒng)中分接頭變壓器實時負(fù)載調(diào)壓的仿真 系統(tǒng)，包含:上位機、下位機與控制器；
[0011] 所述上位機與所述下位機通信連接;所述下位機與所述控制器之間通信連接；
[0012] 所述上位機，用于建立電力系統(tǒng)實時仿真模型，并將所述電力系統(tǒng)實時仿真模型 下載到所述下位機中；其中，所述電力系統(tǒng)實時仿真模型中包含分接頭變壓器本體及檔位 邏輯控制模塊；
[0013] 所述下位機，用于運行所述電力系統(tǒng)實時仿真模型；
[0014] 所述控制器包含采樣模塊與判斷模塊；
[0015] 所述采樣模塊，用于對所述下位機中的所述電力系統(tǒng)實時仿真模型的運行信息進(jìn) 行采樣;其中，采樣信息中包含所述分接頭變壓器的二次側(cè)電壓信息；
[0016] 所述判斷模塊，用于判斷所述二次側(cè)電壓信息是否與給定的電壓信息一致，并在 不一致時觸發(fā)所述檔位邏輯控制模塊；
[0017] 所述檔位邏輯控制模塊，用于根據(jù)所述判斷模塊的判斷結(jié)果，調(diào)整所述分接頭變 壓器的檔位，改變電壓變比，使所述二次側(cè)電壓信息與給定的電壓信息一致。
[0018] 本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，檢測到分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息與給 定的電壓信息不一致時，通過調(diào)檔電路調(diào)整分接頭變壓器的檔位來改變分接頭變壓器的電 壓變比，以使分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息與給定的電壓信息一致，這樣，可以對包含分接 頭變壓器的電力系統(tǒng)進(jìn)行實時仿真，給包含分接頭變壓器的電力系統(tǒng)仿真帶來了極大的方 便，提高了仿真效率，及仿真的經(jīng)濟(jì)性。
[0019] 進(jìn)一步地，在所述通過調(diào)檔電路調(diào)整所述分接頭變壓器的檔位，改變電壓變比，使 所述分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息與給定的電壓信息一致的步驟中，包含以下子步驟:根 據(jù)所述分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息與給定的電壓信息，生成第一控制脈沖或第二控制脈 沖；如果所述分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息小于給定的電壓信息，則生成并發(fā)送第一控制 脈沖；如果所述分接頭變壓器二次側(cè)電壓信息大于給定的電壓信息，則生成并發(fā)送第二控 制脈沖;其中，所述第一控制脈沖與所述第二控制脈沖的頻率不同；根據(jù)所述第一控制脈沖 的個數(shù)或所述第二控制脈沖的個數(shù)，計算所述電力系統(tǒng)中分接頭變壓器的檔位值;根據(jù)所 述分接頭變壓器的檔位值，計算所述電壓變比，并獲取調(diào)檔任意一側(cè)后的繞組參數(shù);如果是 一次側(cè)調(diào)檔，則將調(diào)檔后的一次側(cè)繞組參數(shù)折算到二次側(cè);其中，所述繞組參數(shù)包含一次側(cè) 繞組參數(shù)與二次側(cè)繞組參數(shù);將調(diào)檔后的繞組參數(shù)與所述電壓變比一起作為所述分接頭變 壓器模型本體的輸入信號。這樣，可以實時調(diào)節(jié)變壓器二次側(cè)電壓，實現(xiàn)了分接頭變壓器不 同側(cè)調(diào)檔的需求，保證了本發(fā)明實施方式的可行性。
[0020] 進(jìn)一步地，在所述建立電力系統(tǒng)實時仿真模型的步驟中，采用狀態(tài)空間節(jié)點法將 所述分接頭變壓器本體編碼成一個狀態(tài)空間群組;其中，所述狀態(tài)空間群組包含N個子狀態(tài) 空間。通過狀態(tài)空間節(jié)點法把分接頭變壓器本體編碼成一個狀態(tài)空間群組，這樣，仿真計算 時，可以有效地減小整個系統(tǒng)作為一個狀態(tài)空間所對應(yīng)的狀態(tài)空間矩陣大小，減少計算時 間，提高了模型的計算的速度，便于實時化運行，且能夠有效的減少電力節(jié)點，提高仿真精 度。
【附圖說明】
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的電力系統(tǒng)中分接頭變壓器實時負(fù)載調(diào)壓的仿真 方法的流程圖；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的電力系統(tǒng)為電壓源換流器型直流輸電系統(tǒng)的 仿真系統(tǒng)；
[0023]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的三相分接頭變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式中的步驟104的具體流程圖；
[0025]圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式中的消除控制脈沖中抖動的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實 施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中， 為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基 于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所