考虑锁相环动态的柔性直流输电机电暂态模型

在进行柔性直流输电系统的规划设计、调度运行以及稳定性分析与研究等工作时,离不开准确可靠的柔性直流输电机电暂态模型。柔性直流输电系统中,锁相环(phase locked loop,PLL)模块起着测量并向控制系统提供相位信息的作用,其对相位信息的测量不是完全理想的,而是存在动态过程。现有的柔性直流输电机电暂态模型中均忽略了锁相环对相位信息的动态测量误差,这与实际动态过程不符,在一定程度上降低了柔性直流输电系统机电暂态模型的仿真精度。该文分析了忽略锁相环动态对柔性直流输电系统机电暂态模型仿真精度的影响,并提出了在机电暂态模型中考虑锁相环动态的方法。通过与电磁暂态模型的仿真对比以及大电网算例仿真,验证了所提出的考虑锁相环动态后的柔性直流输电机电暂态模型的准确性和适用性。     

直流机电暂态仿真建模及与电磁暂态仿真的对比

对直流输电的机电暂态仿真模型进行了深入研究。推导了适用于整流侧和逆变侧的换流器通用数学模型,分析了换相失败的判断方法,同时对逆变侧定关断角控制器的模拟方法进行了详细分析。在机电暂态仿真软件中搭建了含有直流输电详细模型的测试系统。为了深入分析直流输电机电暂态模型的精确度,以直流输电逆变侧不同程度的故障对比了机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果。结果表明:机电暂态仿真计算是理想化的,它对换相失败临界点的判断与电磁暂态仿真存在偏差;在发生换相失败故障时,机电暂态模型响应曲线与电磁暂态模型基本一致,机电暂态模型的有效性得到了验证。     

应用于机电暂态仿真的直流输电系统控制特性算法研究

文章提出一种新的直流输电系统控制特性分析计算方法,分析直流输电系统两侧交流电压的各种分布中,能达到恒功率控制的范围,并计算其在不满足恒功率控制的情况下输送功率的最优值,从而得出机电暂态仿真中直流控制系统计算用重要数据。文章通过算例实现了应用直流系统控制特性算法的电力系统机电暂态仿真计算,对所提出的直流系统控制特性分析算法进行验证,为电力系统机电仿真提供了准确的直流控制系统数据。     

NETOMAC在直流输电系统仿真研究中的应用

基于NETOMAC软件的混合仿真功能,建立了直流输电系统的混合仿真计算模型。该模型能够在对交流网络进行机电暂态计算的同时,对直流网络进行电磁暂态计算,因而能较精确地考察暂态过程中直流线路的动态行为。针对CIGRE标准测试系统的仿真计算表明了方法的优越性。此外,还针对一个典型的多馈入直流输电系统,定义了影响多馈入直流输电系统中换相失败及其发生类型的2个重要参数,对仿真过程中发理的一些现象也给出了理论上的解释。     

含VSC-HVDC交直流系统多尺度暂态建模与仿真研究

为满足对交直流系统电磁–机电暂态特性准确、快速和灵活仿真的需要,提出基于移频分析等方法的含柔性高压直流(voltage source converter-based high voltage directcurrent,VSC-HVDC)输电交直流电力系统多尺度暂态模型。移频分析法采用希尔伯特变换,通过移除或保留交流信号基频载波实现慢–快变化暂态的模拟。该文建立了VSC移频相量模型,推导出VSC移频域与其控制系统dq域的转换关系,选择性插入?模型获得直流输电线多尺度暂态模型,进而构建了全系统多尺度暂态模型。该模型通过设置仿真参数(如时间步长)能够满足不同时间、不同电网位置电磁或机电暂态仿真的需求。仿真结果表明,所提模型不仅准确描述了VSC-HVDC多尺度暂态过程,节省了计算时间,而且增强了交直流系统电磁–机电暂态混合仿真的灵活性。     

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法EI北大核心CSCD

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。     

基于ADPSS的高压直流输电系统机电暂态-电磁暂态混合仿真研究

为了准确分析高压直流输电系统的动态特性,针对±500 kV江城（湖北江陵-广东鹅城）高压直流输电实例工程,给出一种基于全数字实时仿真装置（ADPSS）的机电暂态-电磁暂态混合建模方法。利用电路等值转换理论分析了机电-电磁混合仿真的计算机理,进而阐述了机电模型及电磁模型的建模方法。利用所构建的直流工程混合模型,开展了整流侧与逆变侧的交流系统分别发生接地故障的模拟仿真,并与采用交流电网化简处理的常见直流系统纯电磁建模仿真进行了比较分析。仿真结果表明,基于ADPSS的高压直流输电系统机电-电磁混合仿真建模方法是有效的,其相比纯电磁模型能更精确地反映直流系统的动态运行特性,从而增强仿真模型的准确度。     

高压直流输电系统电磁暂态建模

高压直流输电及特高压直流输电的大力发展,交直流相互作用问题日益突出。该文基于电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC,给出了直流输电系统电磁暂态模型的一般建模方法、控制系统参数选择分析方法、控制系统静态特性校验方法及系统动态性能分析方法,以此验证交直流一次系统建模及控制与保护系统建模的有效性,为准确分析交直流相互作用提供有力基础。     

用数字滤波器仿真方法计算三峡—苏南HVDC输电线的暂态过电压

用输电线数字滤波器仿真法,结合直流控制系统暂态计算模型,对拟建的三峡——苏南 HVDC 输电线的暂态过电压进行了计算。文章详细分析了线路参数依频特性以及直流控制系统对线路暂态过电压的影响,并且给出了与采用贝杰龙模型的比较结果。本文系“七五”国家重点科技攻关项目《三峡直流输电系统换流器数字仿真及控制方案研究》中的独立子题的研究报告,并于1991年一并通过国家级科技成果鉴定。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统多尺度暂态建模与仿真研究（英文）

针对基于电压源转换器的高压直流(high voltage direct current based voltage source converter,VSC-HVDC)输电系统,该文提出电磁暂态–机电暂态多尺度建模方法并验证多尺度仿真算法的准确、快速和灵活性。该模型采用频移分析(shifted-frequency analysis,SFA)等多尺度建模方法。首先推导移频(shifted frequency,SF)域和dq域之间的解析变换关系,并提出用于系统特性分析的VSC移频多尺度模型;其次,选择性插入π模型获得直流输电线的多尺度暂态模型;最后,通过调整仿真参数,如仿真时间步长和移动频率,使得建立的模型能够灵活仿真具有多个时间尺度和不同网络位置的各种暂态。采用两端和五端VSC-HVDC输电系统作为算例,仿真结果对比表明,提出的模型和算法能够精确模拟高频暂态,快速仿真慢变化暂态,降低计算成本。此外,多尺度模型还可提高VSC-HVDC输电系统电磁–机电暂态混合仿真的灵活性。     

适用于复杂拓扑结构混合直流电网的实用机电 暂态建模仿真方法

为提升混合直流输电系统模型的适应性和计算效率,提出一种基于电流源思想的混合直流输电系统机电暂态建模方法。由电网换流器(line commutated converter, LCC)、电压源换流器的准稳态模型推导其电流源模型,并通过差分化直流支路的微分方程,形成直流电网的通用化电流源模型。采用多速率混合积分算法分别求解交直流系统,并结合步长回退、积分方法切换等,解决LCC电流反向、开关闭合与开断等特殊情形下的数值问题。在国内通用的机电暂态仿真程序中实现了上述模型,并以白鹤滩-江苏混合直流输电工程为例,与电磁暂态仿真工具进行了对比测试。仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。该方法较好地平衡了仿真精度和计算速度的矛盾,为提升大规模交直流混联电网的仿真能力提供了有力工具。     

基于PSS/E和PSCAD/EMTDC联合仿真的交直流系统混合仿真研究

机电—电磁联合仿真技术兼顾机电暂态仿真和电磁暂态仿真二者优点,可应用于交直流输电系统仿真研究中,基于PSS/E与PSCAD/EMTDC联合仿真技术,对南方电网进行直流系统电磁暂态建模及交流系统机电暂态建模,并进行实例仿真研究,通过不同仿真工具的仿真曲线对比分析,说明机电—电磁混合仿真技术的优越性。研究结果表明,机电—电磁混合仿真与机电暂态仿真整体上系统响应趋势近似,在故障期间及故障恢复初期直流响应特性上还存在一定的差异性,机电—电磁联合仿真技术能更精确地体现多次换相失败及换相失败后直流系统恢复的过程,对交直流输电系统仿真研究具有较强的适用性。     

特高压交直流接入后电网断面潮流综合评价方法

为全面评价特高压交直流接入后电网断面的潮流状态,合理规划电网结构,提出一种基于层次分析法与扇形雷达图法的潮流综合评价方法。首先,从电网运行的安全性、经济性与潮流分布三方面选取5个独立性较强的指标参与综合评价,并对线路负载率、母线电压等指标进行了优化。其次,采用扇形雷达图法综合评估潮流指标总体水平与离散程度,可用于优选不同接入方案。最后,利用PSD-BPA进行了仿真验证,结果表明该方法有利于提高潮流评价的准确度和评价结果的合理性。     

含风电的电力系统不对称故障后机电恢复特性修正方法研究

在发生不对称故障情况下,风电系统机电暂态仿真结果与电磁暂态仿真结果间存在较大的差异,严重影响了仿真系统稳定性评估的准确性。为减少在不对称故障情况下风电系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真间的误差,文中提出了一种基于数据挖掘的风电系统机电暂态仿真恢复特性曲线修正方法,并给出了其机电仿真的主要误差评价指标。最后,以PSCAD/EMTDC上风电系统的电磁暂态仿真曲线为标准响应曲线,以PSASP上风电系统机电暂态仿真曲线为目标,通过构造相应的样本库和修正算例进行验证,仿真结果说明了所提出方法的有效性和评价指标的合理性。     

静止同步串联补偿器的机电暂态建模

提出了一种适用于大规模电力系统暂态稳定性分析的静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机电暂态建模方法。该方法通过合理假设,根据SSSC的数学模型和机电暂态特性,在考虑SSSC直流电压动态过程的前提下建立了SSSC的机电暂态模型。首先,根据SSSC的对外特性建立SSSC的交流侧模型;其次,根据SSSC的自身约束,通过合理假设建立SSSC的直流侧模型;在此基础上,模块化设计了其控制器模型和调制环节模型。仿真结果表明,该模型能较好地呈现SSSC的动态特性,适用于SSSC接入大规模电网时分析其对电力系统暂态稳定性的影响。     

基于直流系统故障响应特征的机电暂态建模方法

针对机电暂态下直流及其控制系统模型不能反映实际系统动态特性的问题,提出了一种基于直流电压故障响应特征的直流系统建模新方法。分析了直流系统机电暂态模型与电磁暂态模型的差异,确定了影响直流系统动态特性的关键性因素。进而提出利用直流系统电磁暂态模型在故障期间的特征,来改善机电暂态模型的关键思路。最后,借助PSCAD/EMTDC下的详细仿真,提炼了直流电压故障响应特征,并以交流系统故障类型和换流母线电压跌落情况为条件,将该响应特征引入机电暂态直流换流器模型中。利用所提方法在PSS/E环境下搭建了直流系统的自定义模型,相关仿真结果验证了建模方法的实用性。     

大规模交直流系统电磁暂态仿真关键技术

为了准确模拟交直流系统的交互影响特性,有必要采用电磁暂态仿真分析方法。提出了一种将机电暂态仿真模型数据快速转换成对应的电磁暂态模型数据的方法。先在PSS/E中对大规模交直流系统进行等值简化,再将PSS/E中简化后的系统通过编程方法快速转换为PSCAD/EMTDC中电磁暂态仿真模型,最终在PSCAD/EMTDC中搭建出详细的交直流系统电磁暂态模型。运用所提方法对一个实际电网进行稳态验证和三相对称交流故障下的暂态仿真计算,验证结果表明,通过所提方法转换得到的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真结果与PSS/E机电暂态仿真结果一致,证明利用所提方法搭建的电磁暂态仿真模型是有效的。     

计及汇流母线行波特性的三端混合直流系统行波解析方法

三端混合直流输电系统区别于两端直流系统,由于两段参数各异的线路通过汇流母线连接换流站,因此当故障行波经过汇流母线时将产生复杂的折反射而出现畸变,而现有的两端直流系统行波解析方法因未计及该特性而不适用。文中计及汇流母线的行波特性,搭建了三端混合直流输电系统的行波解析等值模型;在此基础上推导出故障初始行波、线路传播衰减与畸变系数以及汇流母线和换流站的行波折射系数的复域表达式,从而构建各换流站测点故障行波的复域模型。提出了三端混合直流输电系统的复域与时域、模量与极线量的行波解析计算方法。然后,基于所提方法对三端混合直流线路的行波保护进行定值整定计算与灵敏度分析。最后,采用PSCAD构建三端混合直流系统的电磁暂态仿真模型,通过大量电磁暂态仿真验证了所提方法的正确性与高计算效率。     

直流机电暂态与电磁暂态模型在低频振荡分析中的比较

对交直流混合运行系统进行低频振荡分析时,直流系统通常采用机电暂态仿真模型。介绍了直流系统的机电暂态和电磁暂态两种仿真模型,在电力系统全数字仿真装置（ADPSS）平台上建立了EPRI36系统和某实际电网系统的机电暂态模型和机电-电磁暂态混合仿真模型,分别用于低频振荡分析。采用基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）算法,分析故障后的振荡功率信号。提取低频振荡主导振荡频率、阻尼比等信息进行模态分析,并对分别利用两种仿真模型进行仿真得到的低频振荡分析的结果进行比较。结果表明,直流线路分别采取两种仿真模型时,仿真结果较为吻合,低频振荡分析的结果基本相同,机电暂态模型具有较高的实用价值。