PSS/E中的多端直流系统模型及其应用

多个交流电网间直流互联的需求日益增强,采用多端直流(MTDC)输电线路相比于多条点对点直流线路可极大地降低投资成本和运行费用。为此,介绍了MTDC输电系统相比于两端直流输电系统的特点,阐述了MTDC输电系统在我国的应用前景;描述了MTDC输电系统的串联接线方式和并联接线方式,并着重对并联接线方式的控制策略进行了说明。针对PSS/E中的MTDC输电系统结构和控制方式,详细介绍了PSS/E中的3种MTDC系统动态模型,即MTDC01、MTDC02和MTDC03模型。并构建一个4端直流系统对MTDC01模型进行测试,考察了交流系统故障和直流系统内部故障时整个交直流系统的动态特性。仿真结果表明PSS/E多端直流模型能够很好地模拟MTDC系统正常运行和交直流故障下的动态响应,满足大规模交直流系统仿真的要求。     

基于连续潮流法及内点法的交直流负荷裕度算法

基于连续潮流法和原始-对偶内点法,提出了一种新的分段求解交直流系统负荷裕度方法.首先根据直流系统的调节特性,运用连续潮流法计算初始运行点到直流控制方式调整点系统的负荷增量.然后基于交直流网络间的耦合关系,推导得到交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而运用原始-对偶内点法求解直流控制方式改变后交直流系统的负荷裕度.该方法具有较好的收敛性,且能方便考虑直流量的约束和控制方式调整的问题,并经算例仿真验证该方法的准确性和快速收敛性.     

特高压直流分层接入下交直流系统中长期电压稳定协调控制

与传统特高压直流单层接入方式相比,分层接入方式从电网结构上改善了交流系统对多馈入直流系统的接纳能力和电压支撑能力,在潮流分布与控制上更加灵活、合理。为了充分利用分层接入直流系统快速功率调节能力,避免或减少中长期电压失稳过程中切负荷造成的经济损失,文中提出一种特高压直流分层接入下的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,基于直流分层接入系统准稳态模型,推导了不同直流控制方式下换流母线电压对分层接入直流逆变器传输功率的灵敏度解析表达式,并建立交直流系统电压轨迹预测模型。综合考虑直流电流和高、低端逆变器熄弧角的调制,基于预测轨迹构建协调电压控制的滚动优化模型,对直流分层注入功率和交流系统各电压控制手段进行协调控制。对山东电网规划系统的仿真分析表明,所提方法能够有效协调直流传输功率在交流电网中的分配,提高了系统电压稳定性并减少了切负荷损失。     

基于连续潮流法及内点法的交直流负荷裕度算法

基于连续潮流法和原始-对偶内点法,提出了一种新的分段求解交直流系统负荷裕度方法。首先根据直流系统的调节特性,运用连续潮流法计算初始运行点到直流控制方式调整点系统的负荷增量。然后基于交直流网络间的耦合关系,推导得到交直流系统的Jacob i、Hessian矩阵,进而运用原始-对偶内点法求解直流控制方式改变后交直流系统的负荷裕度。该方法具有较好的收敛性,且能方便考虑直流量的约束和控制方式调整的问题,并经算例仿真验证该方法的准确性和快速收敛性。     

特高压交直流电网数模混合实时仿真系统

国家电网仿真中心数模混合仿真实验室建立了特高压交直流电网数模混合实时仿真系统,模拟特高压交直流跨区大电网.实时仿真系统选用Linux操作系统,采用Hypersim全数字实时仿真软件,通过信号接口和功率接口实现了全数字仿真程序与一次直流物理仿真装置和二次控制保护装置的互联,基于SGI超级计算机实现了大规模交直流电网的数模...     

一种交直流混合配电装置的建模与仿真研究

提出一种基于柔性直流背靠背模式的交直流混合配电装置,用于实现配电网中直流负荷的承接与风、光、储等新能源的接入。设计了交直流混合配电装置的功率电压控制模式,建立了包括风、光、储等分布式电源、负荷及基于柔性直流背靠背的交直流混合配电装置的仿真模型,并对上述装置的运行特性进行动态仿真分析。结果表明:仿真过程中,整个系统运行平稳,直流母线电压稳定,系统通过直流母线实现了灵活的能量变换。     

不同控制方式对交直流系统潮流计算的影响

不同控制方式直接影响交直流网架的潮流计算结果,针对典型的交直流混合输电系统,给出了直流换流站的几种换流控制方式,分别讨论了典型3机7节点的交直流输电系统在不同控制方式下的潮流计算,针对不同控制方式的潮流计算结果进行了比较分析。仿真结果表明,不同控制方式下交直流系统潮流结果存在一定差异,每种控制方式有各自特点,对实际计算提供了理论指导依据。     

调度员培训仿真器中直流系统的动态全过程仿真

在华东电网调度员培训仿真器(DTS)的基础上,建立了直流系统的动态模型和直流调节控制系统的动态模型,解决了交直流系统的接口问题,对交直流系统进行了动态全过程仿真。仿真结果表明,文中采用的模型和算法是正确、可行的。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。     

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。     

交直流互联电力系统非线性模态分析

模态级数是一种新的表示非线性系统动态特性的方法。文中将模态级数法应用于包含高压直流输电（HVDC）的电力系统动态响应分析,提出了一种基于模态级数和符号代数的综合分析技术,用于分析包含HVDC的电力系统。使用该方法,可以研究电力系统遭受大扰动后的振荡模式和非线性动态行为。其研究结果适合于复杂电力系统的稳定性分析和控制系统设计。所提出的方法可以扩展到包含其他FACTS装置的电力系统。一个测试系统的非线性时域仿真结果证明了该方法的有效性。     

电站仿真中压流网络模块化开发

压流网络仿真是电站仿真中的关键技术,与设备模型共同构建电站仿真系统模型。在对压流网络理论及建模机理进行深入研究后,根据数学模型,采用了面向对象的模块化建模方法对压流网络进行建模,最后将模块模型应用在一台送风机油站系统上,并且在仿真系统支撑平台上对主要压力节点进行了动态仿真。仿真结果表明:所建仿真模型能够正确反映压流网络的运行特点,所设计的模块可作为仿真机上的系统算法库,并取得了较满意的效果。     

高压直流输电对低频振荡抑制作用的仿真研究

阐述了低频振荡产生的机理,讨论了电力系统低频振荡建模的一般方法,并提出了运用高压直流输电（HVDC）的附加控制对低频振荡进行抑制。通过软件PSCAD／EMTDC对单机一无穷大的直流输电系统进行仿真,结果表明直流输电系统的附加控制可以有效抑制电力系统的低频振荡。     

适用于VSC-MTDC系统的直流电压控制策略

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。文中首先分析了在电压源型直流输电系统中直接电流控制和直流电压偏差控制的工作原理,然后提出了在电压源型多端直流输电系统中采用基于直流电压偏差控制的多点直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现定有功功率控制模式与定直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,仍能实现对直流电压的控制和有功的平衡。以一个5端系统为例进行仿真验证,结果表明多端直流输电系统的运行可靠性得到提高,且获得良好的动态性能。     

500kV统一潮流控制器提高大容量直流馈入系统电压稳定性的研究

500 kV统一潮流控制器作为一种新型的动态电力电子设备可用于控制受入通道的有功潮流,合理分配受端电网受入的电力;同时,统一潮流控制器又可同时作为动态无功设备为系统提供无功支撑。文章对含500 kV统一潮流控制器的大容量直流馈入系统展开电磁暂态分析,对交直流系统、统一潮流控制器以及相关控制系统进行详细PSCAD建模,并根据统一潮流控制器并联侧的动态特性设定无功响应策略。结果表明,统一潮流控制器可提升大容量直流馈入系统的电压稳定性,同时可缓解近区直流换相失败的情况。     

考虑直流调控方式的交直流潮流算法实用研究

直流系统的控制方式灵活多样,这就要求在潮流计算中充分考虑直流系统的控制作用.结合双端直流系统在典型控制方式下运行状态变化的规律,提出了一种交直流潮流计算方法.该方法基于统一法思想,在潮流计算中充分考虑了换流变压器分接头的控制作用和直流系统运行方式的转换.并通过算例进行了验证,结果表明这种潮流计算方法在处理换流变压器分接...     

基于EMTP/ATP的HVDC整流器建模及仿真

基于EMTP/ATP程序研究高压直流输电(HVDC)换流器的暂态特性,需要建立控制及电气元件的详细模型,同时,在进行仿真研究时,尤其是当HVDC换流器与弱交流系统相联时,需特别注意电磁暂态过程本身所具有的复杂特性。基于EMTP程序,并考虑到HVDC联于弱交流系统时的情况,建立了详细的HVDC整流器仿真模型,包括门极触发单元(GFU)、电流控制器、阀缓冲电路等,同时,为缩短仿真初始化时间,还在电流控制器中引入了延迟阶跃信号DS。最后,基于CIGRE标准模型对所建立的HVDC整流器EMTP仿真模型进行了测试,仿真结果表明,系统对于正常的电流调节及突发故障均表现出良好的动态性能。     

基于轻型直流输电控制系统的VSC换流控制器仿真研究

基于VSC技术的轻型直流输电技术是近年发展起来的一种适用于小功率传输的新型高压直流输电技术。它采用绝缘栅双极晶体IGBT组成的电压源型换流器（Vsc）和基于微机控制的PwM技术控制,运行方式简单,输出波形好。主要研究轻型直流输电系统逆变器的控制技术及其应用,介绍了HVDC Light控制系统的结构及控制原理;在此基础上,设计了一种Vsc换流控制器,使用MATLAB建模仿真。仿真结果表明,所设计的控制器灵活、简便、有效,能够很好地控制系统的潮流与稳定,满足各种控制方式的需要。     

Hybrid-model transient stability simulation using dynamic phasors based HVDC system model

A novel hybrid-model transient stability simulation algorithm for ac/dc power systems is suggested in this paper, where dynamic phasors theory is applied for HVDC transmission system modeling, and traditional electromechanical transient models are used for ac system. A detailed dynamic-phasors-based HVDC system model is derived first, and the algorithm for interface of the dc dynamic phasors model to ac network is proposed next. Computer simulation results show that the HVDC dynamic phasors model has very good accuracy as compared with its electromagnetic transient model; the test results from a 2-area ac/dc power system and a multi-infeed HVDC power system show clearly that the suggested interface algorithm works effectively in system transient stability analysis. The proposed hybrid-model simulation algorithm provides a new approach for dynamic simulation of large-scale ac/dc power systems.     

核电站三维动态仿真系统

为提高核电站仿真培训系统的真实感,设计了基于虚拟现实技术的核电站三维动态仿真系统。系统采用三维建模技术构建核电站的主要厂房和设备,通过三维场景交互技术实现对核电站虚拟场景的自主和固定路径漫游,采用三维动画技术对设备拆装、冷却系统和堆芯工作原理进行模拟。提出了基于参数关联的时序动画生成方法,用以实现设备的虚拟拆装;利用纹理法实现了冷却系统中的水流效果;提出了模型叠加法,用以表现反应堆内部的反应速率。利用该系统,受培训人员能够在核电站虚拟场景中直观了解核电站的构造和工作原理,从而增强了培训的效果。