专利名称：级联式多端直流输电系统的机电暂态模型及站间协调方法
技术领域：
本发明涉及电力系统仿真与建模技术领域，具体涉及一种级联式多端直流输电系统的机电暂态模型及站间协调方法。
背景技术：
目前，常规的两端高压直流输电工程应用广泛，仿真计算模型趋于成熟。相较于两端直流输电系统，多端直流输电系统的建模较为滞后，国内主要使用的是机电暂态仿真软件PSD-BPA中的多端直流输电模型。该模型的主要缺点是(I)换流器部分不模拟换相失败的过程，与换流器的实际响应差别较大；(2)控制方法古老，与现代直流输电工程的控制特性差别较大； (3)没有考虑多个换流站的站间协调控制策略。(4)该模型是并联式多端直流输电系统模型，而不是级联式多端直流输电系统模型，无法满足级联式多端直流输电系统仿真的需求。级联式多端直流输电系统的站间协调，是系统安全稳定运行的关键，也是建模的核心环节。目前主要的协调方法为电流裕度法。该方法的基本思想是级联式多端直流输电系统任何运行方式均只有一个换流站控制直流电流，其余换流站控制直流电压，须给出电流指令裕度。电流裕度法作为两端直流的协调控制方法，需要根据不同的多端直流结构进行拓展。但目前尚未有一套完整的级联式多端直流输电系统站间电压、电流协调的方案，例如针对不同的拓扑结构的系统如何进行协调控制等。
发明内容
为克服现有多端直流输电系统模型的缺点，弥补级联式多端直流系统仿真能力的不足，针对现有技术的不足，本发明提出一种级联式多端直流输电系统的机电暂态仿真模型，并相应提出站间协调方法，以实现对于含有级联式多端直流输电的交直流电网的暂态稳定仿真。本发明的目的是采用下述技术方案实现的一种级联式多端直流输电系统的机电暂态模型，其改进之处在于，所述模型包括直流侧电路模型，将直流输电系统的换流器等效为受控电压源串入直流侧的末端；用于求取各换流器直流电流大小；直流换流器的功率求取模型，用于计算换流器注入交流系统的有功功率与无功功率。其中，所述直流侧电路模型是所述机电暂态模型的核心；所述受控电压源的控制量为换流器的触发角、交流电压幅值和直流电流；所述直流侧电路模型包括依次串联的逆变侧、整流侧和直流输电线路。其中，所述逆变侧包括N ( N为自然数)个换流器，将换流器等效为受控电压源串入第N个逆变站；所述整流侧包括M个换流器，将换流器等效为受控电压源串入第M (M为自然数，可以等于N，也可以不等于N)个整流站；所述直流输电线路采用电阻、电感、电容表示的T型等效电路模型。其中，所述直流换流器的功率求取模型中，不计换流器的有功损耗，换流器注入交流系统的有功功率为用下述①式表示Pd = UdId①；式中Pd为直流有功功率；Ud与Id分别为直流电压与直流电流；换流器注入交流系统的无功功率表示为有功功率与功率因数角正切的乘积，即
权利要求
1.一种级联式多端直流输电系统的机电暂态模型，其特征在于，所述模型包括 直流侧电路模型，将直流输电系统的换流器等效为受控电压源串入直流侧的末端；用于求取各换流器直流电流大小； 直流换流器的功率求取模型，用于计算换流器注入交流系统的有功功率与无功功率。
2.如权利要求I所述的机电暂态模型，其特征在于，所述直流侧电路模型是所述机电暂态模型的核心；所述受控电压源的控制量为换流器的触发角、交流电压幅值和直流电流； 所述直流侧电路模型包括依次串联的逆变侧、整流侧和直流输电线路。
3.如权利要求I所述的机电暂态模型，其特征在于，所述逆变侧包括N个换流器，将换流器等效为受控电压源串入第N个逆变站； 所述整流侧包括M个换流器，将换流器等效为受控电压源串入第M个整流站； 所述直流输电线路采用电阻、电感、电容表示的T型等效电路模型。
4.如权利要求I所述的机电暂态模型，其特征在于，所述直流换流器的功率求取模型中，不计换流器的有功损耗，换流器注入交流系统的有功功率为用下述①式表示 Pd = UdId①； 式中=Pd为直流有功功率；Ud与Id分别为直流电压与直流电流； 换流器注入交流系统的无功功率表示为有功功率与功率因数角正切的乘积，即Qd =^tanp②； 式中Qd为换流器吸收的无功功率，^为换流器的功率因数角；Pd为直流有功功率； 所述^与直流运行エ况有关，其表达式用下述③式表示 sm 2a - sm 2(a + u) + 2a^tan 炉=----—-(i)cos 2a - cos 2(a + /n) 式中a为换流器触发角，U为换相角。
5.一种级联式多端直流输电系统的机电暂态模型站间协调方法，其特征在于，根据所述级联式多端直流输电系统的拓扑结构，所述站间协调方法包括 (1)整流站间的协调方法多个整流站中，ー个站控制电流，其余站控制电压； (2)逆变站间的协调方法多个逆变站中，一部分站定熄弧角控制，其余站定电压控制。
6.如权利要求5所述的机电暂态模型站间协调方法，其特征在于，所述(I)中，电流控制站给出正向电压指令裕度，电压控制站给出正向电流指令裕度，且各站电流裕度不同；当电流控制站达到控制极限，则转由其余站中电流裕度最小的站控制电流，并依次进行。
7.如权利要求6所述的机电暂态模型站间协调方法，其特征在于，包含在(I)中的ー种情况是ー站控制电流，其余站不设置电流指令，而采用电流控制站的触发角，相当于多个整流站共同控制电流。
8.如权利要求5所述的机电暂态模型站间协调方法，其特征在于，所述(2)中，定熄弧角控制站同时配置定电压控制功能，定电压控制站同时配置熄弧角控制功能；定熄弧角控制站给出正向的电压指令裕度和负向电流指令裕度，定电压控制站给出负向电流指令裕度；暂态过程中，定电压控制失效时，定电压控制站转入定熄弧角控制。
9.如权利要求8所述的机电暂态模型站间协调方法，其特征在于，包含在(2)中的ー种情况是所有逆变站定熄弧角控制，或所有逆变站定电压控制。
全文摘要
本发明涉及一种级联式多端直流输电系统的机电暂态模型及站间协调方法，该模型方法基于已有两端直流机电暂态模型，将直流侧电路扩展至级联多端结构，建立完整直流侧电路，将两端直流的电流裕度协调策略扩展至级联多端系统，提出级联系统站间协调的控制方法，机电暂态模型及方法涵盖三端及四端的±800kV级联特高压直流输电系统。
文档编号H02J1/00GK102801152SQ201210237869
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者万磊 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司