基于PSCAD／EMTDC仿真平台的特高压直流输电控制系统研究

以云广±800kV特高压直流输电系统为研究对象,利用PSCAD／EMTDC仿真软件建立交流系统、换流器、换流变压器、交直流滤波器、直流平波电抗器、直流输电线路的仿真模型,研究直流控制分层控制原理及其在PSCAD／EMTDC中的等效实现方法,利用该仿真平台进行云广±800kV特高压直流输电系统的控制系统建模。将基于本平台搭建的电磁暂态模型与实际工程系统调试时的波形进行了对比,证明该平台与工程实际控制保护系统功能等效。基于该平台进行直流工程控制系统仿真的结果可信,有利于更深入的研究高压直流输电的控制与保护系统并对分析结果进行仿真验证,具有工程实际指导意义。     

基于PSCAD/EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真分析

利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了一个背靠背直流输电系统模型,并在稳态运行和故障运行两种状态下进行仿真分析,给出了仿真波形和结论分析。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境下建立的直流控制系统具有较好的调节性,可以为实际工程以及研究工作提供参考。     

呼—辽高压直流输电系统全电压起动过电压的研究

高压直流输电系统全电压起动时将在逆变侧产生很高的过电压,是HVDC直流侧最为严重的过电压情况。采用东北首条高压直流输电系统呼—辽直流工程实际参数,利用电磁暂态分析程序包PSCAD/EMTDC以及MATLAB两种软件分别作为仿真平台,建立了呼—辽高压直流输电系统的模型,对其全电压起动进行了数字仿真。仿真结果具有较高的精确性,为现场实际运行提供了依据。     

±800kV特高压直流输电工程实际控制保护系统仿真建模方法与应用

为准确分析特高压直流输电控制保护系统稳态运行与暂态过程的真实响应,在深入研究其分层控制机制和各控制环节原理的基础上,基于PSCAD/EMTDC平台建立实际控制保护系统的电磁暂态仿真模型,采用分时触发并行计算的方法完成各个子任务程序的同步计算,并对特殊功能模块、触发脉冲控制等关键环节进行程序设计。通过对模型进行大量的仿真测试并与实际录波对比,验证了仿真结果与实际动态响应的一致性。仿真模型已应用于锦屏—苏南特高压工程系统调试的分析计算中,也能为已投运及规划中的多条特高压直流的科学研究和工程计算提供重要技术支持。     

模块化多电平柔性直流输电数字-模拟混合实时仿真技术

针对基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC),提出了基于数字-模拟混合建模的实时仿真平台,介绍了其系统构成、等效原理、模拟比计算原则及其在我国首套工程开发中的应用。该平台包括相应的数字化系统模型、49电平MMC物理模拟装置、数字和模拟仿真平台接口,能够完成对实际工程中的换流阀阀基电子控制器(VBC)和换流站极控制保护(PCP)系统进行实时的全功能仿真验证。通过对上海南汇柔性直流输电示范工程进行故障态仿真,得出了相应的试验结果,并与电磁暂态仿真软件PSCAD的仿真结果进行了对比,证明了该系统为MMC-HVDC的动态特性和控制保护平台提供实时在线验证的有效性。     

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。     

高压直流输电系统直流偏磁下的谐波不稳定判据研究

针对交直流互联输电系统的谐波不稳定问题,推导出判断直流系统是否发生铁芯饱和谐波不稳定的工程判据。该判据从直流输电谐波不稳定机理出发,计及直流偏磁铁芯饱和的影响,利用换流变直流偏磁产生的正序二次谐波幅度高于其他各次谐波的特点,整体考虑二次谐波通过换流器在交流系统和直流系统之间来回传递的全过程。算例分析建立了电磁暂态模型,通过PSCAD/EMTDC进行仿真,所得电磁暂态故障仿真的结果与基于新判据的频率扫描结果一致,验证了工程判据的正确性与适用性。     

基于PSCAD/EMTDC的多端柔性直流输电系统并行仿真计算

对于基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统以及直流电网而言,传统基于串行结构的电磁暂态仿真软件已无法满足实际的计算需求,需要采用并行计算技术突破这一难题。PSCAD/EMTDC是世界上广泛使用的电力系统电磁暂态仿真软件,其最新版本已经全面支持并行计算。通过大模型拆分和多线程运算,该软件解决了由于模型过大而不能仿真或仿真效率低的问题,为实现多端柔性直流输电系统以及直流电网的快速仿真提供了可能。详细分析了PSCAD/EMTDC软件的运行机理及功能,对其新版本下的并行计算功能进行了介绍和研究。通过搭建模型进行仿真测试,探讨了并行计算的技巧。仿真结果表明,并行计算功能可以大大降低大规模电力系统的仿真时间,有效提升仿真分析效率。     

特高压直流输电系统实时闭环仿真建模

仿真研究是发展高压、超高压和特高压电网的必要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性,基于RTDS仿真器和南瑞继保研制的±800kV直流控制保护样机搭建了云广直流输电系统"孤岛"运行方式实时闭环仿真模型。为验证所建模型的有效性和可信性,与非实时电磁暂态软件PSCAD/EMTDC对单电气元件特性、云广直流输电系统稳态潮流和暂态特征进行了仿真校核和分析。校核结果显示,2种仿真工具模拟的电气元件特性、系统稳态潮流和暂态特征基本一致,从而表明了搭建的实时闭环云广直流输电系统的可用性和可信性。由于考虑了UHVDC控制与保护设备的控制作用的实时参与,所搭建的闭环云广直流仿真系统将更能反映实际交直流系统的动态特性,更具实际工程参考价值。所述的闭环云广直流输电仿真系统已成功应用于云广特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,从而为云广特高压直流输电工程的建设和运行提供了有力的技术支持。     

PSCAD/EMTDC与直流控制仿真模型接口研究

建立实际直流控制系统的精确仿真模型是当前进行直流输电控制系统仿真研究的重要课题。PSCAD/EMTDC所提供的仿真模型较为简单,在利用PSCAD/EMTDC平台进行直流输电控制系统仿真时,采用软件编程形式构造自定义模型较为实用。提出了PSCAD/EMTDC与实际直流控制仿真模型的接口实现方法,并用一个仿真实例验证了方法的可行性和正确性。     

特高压直流输电系统实时数字仿真研究

基于RTDS仿真器和南瑞继保公司研制的±800 kV直流控制保护样机搭建了云广特高压直流输电系统"孤岛"运行方式实时闭环仿真模型。利用该仿真系统对云广直流单电气元件特性、云广直流输电系统稳态潮流和暂态故障进行了仿真,并与非实时电磁暂态软件EMTDC仿真结果进行了对比。结果显示,2种仿真工具模拟的电气元件特性、系统稳态潮流和暂态特征基本一致,表明了搭建的实时闭环云广直流输电系统的可信性。由于考虑了实际特高压直流控制保护设备的作用,所搭建的实时闭环仿真系统更能反映实际交直流系统的动态特性,具备更实际的参考价值。闭环云广直流输电仿真系统已成功应用于云广特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,为云广特高压直流输电系统的建设和运行提供了有力的技术支持。     

基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模

目前特高压直流输电控制保护系统的仿真模型主要是基于典型的控制保护结构进行构建,难以准确地模拟实际特高压直流输电特性,且商业仿真软件大多提供封装式模块,难以根据实际情况进行修改和自定义建模。因此有必要搭建开放式特高压直流输电控制保护模型,以便准确地模拟实际特高压直流输电工程的控制保护特性。ADPSS可实现交直流机电暂态与电磁暂态混合仿真,在解决交直流混联电网建模问题上具备独有的优越性。在ADPSS平台上搭建了基于实际特高压直流输电工程的开放式控制保护系统,包括完整的换流器控制系统、换相失败预测控制与换相失败保护等。通过对比实际工程实验和所搭建的仿真模型在控制指令阶跃响应仿真与逆变侧交流系统故障仿真下的结果,验证了基于ADPSS的控制保护系统模型的准确性和有效性。     

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。     

高压直流输电系统故障诊断方法研究

高压直流输电(HVDC)是一种近年来快速发展的新型输电技术,其运行可靠性将极大地影响整个电力系统的可靠性。本文基于电磁暂态仿真软件EMTDC/PSCAD建立系统模型,对系统常见故障进行仿真研究。在此基础上提出将支持向量机(SVM)用于系统故障分类,并用其它常用故障诊断方法与基于SVM模型的方法进行比较。以验证支持向量机在高压直流输电系统故障诊断中的可行性和有效性。     

基于MMC的多端直流输电系统直流侧故障控制保护策略

基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流(MTDC)输电技术,兼具MMC技术和多端柔性直流输电技术的优势,具有广阔的应用前景。文中分析了MMC的拓扑结构和运行机理,设计了基于电压裕度的多点直流电压控制策略,并对控制器进行了设计。在此基础上,分析了直流侧单极接地故障、极间短路故障、断线故障对基于MMC的MTDC系统的影响,并进一步提出了相应的控制保护策略与保护时序。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对以上几种直流侧故障及控制保护策略进行了仿真,结果表明所提出的控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,有效提高多端系统的可靠性和可用率。     

天广±500 kV高压直流输电系统建模及仿真

根据天广直流输电系统工程的实际参数,使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立了包括交流系统、换流变圧器、整流/逆变器、交/直流滤波器、平波电抗器及直流输电线路的模型,并在PSCAD的CIGRE HVDC标准高压直流输电系统控制系统的基础上加以修改,搭建出天广双极双12脉动高压直流输电系统模型。仿真结果表明：该模型能够较准确地模拟天广直流输电系统,为研究双极高压直流输电线路故障提供了有效的工具。     

基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究

结合深圳多端柔性直流配电示范工程,研究了柔性直流配电网的保护配置和直流线路故障定位方法。首先根据实际工程的电路拓扑结构,明确了柔性直流配电网保护区域的划分方法。其次结合MMC换流器及直流配电网的故障特性,提出了各保护区域的保护配置方案。最后针对直流线路"T"接负荷与微电网的特点,重点介绍了直流线路单极故障、双极故障及断线故障的保护配置和故障定位方法。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下搭建了基于MMC的直流配电网仿真模型,通过仿真验证了保护配置策略的正确性和直流线路故障定位的可行性。     

基于PSCAD/EMTDC的变压器直流偏磁仿真研究

基于PSCAD/EMTDC建立用于变压器偏磁分析的电磁暂态仿真平台,并对在PSCAD/EMTDC中实现的相关技术细节进行了说明,包括变压器模型、参数选择以及直流偏磁的模拟原理。利用该平台全面而详细地分析了变压器在正常运行、空载合闸、和应涌流、区内外故障及故障恢复等各种情况下变压器直流偏磁的波形特征,并分析相关保护的动作行为。结果表明：变压器直流偏磁对相关继电保护影响不大,只是在大的过渡电阻或轻微匝间故障时,区内故障可能出现拒动的情况。     

计及铁磁材料饱和特性的直流牵引供电系统仿真研究

为准确模拟直流牵引供电系统暂态过程,笔者提出并建立了一种计及铁磁材料饱和特性的仿真模型.基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,建立包含计及铁磁饱和特性钢轨模型、24脉波整流机组模型在内的直流牵引供电系统仿真模型.通过比较仿真结果,该模型能更加准确模拟系统的暂态过程.     

大容量柔性直流接入大连电网稳定性分析研究

文中针对大容量柔性直流输电系统接入系统后大连电网的稳定性进行了较为细致的研究。首先在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了大容量柔性直流输电系统的仿真模型以及实际的大连电网模型,研究大连电网在典型故障下的稳定性;其次研究柔性直流向无源网络供电的控制策略;最后研究了柔性直流频率/交流电压的附加控制策略,仿真结果表明,大容量柔性直流输电系统可以很好地提高大连电网的稳定性。