专利名称：应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法
技术领域：
本发明属于电力系统分析技术领域，更具体地，涉及一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法。
背景技术：
为了仿真分析交直流互联大电网的系统稳定性及交直流间的相互作用，需要综合运用机电暂态仿真软件和电磁暂态仿真软件。机电暂态仿真软件的仿真速度较快，能够适应大规模电网的分析要求；但是由于机电暂态仿真使用的直流模型为准稳态模型，对不对称故障、含谐波电压时直流的换相过程和功率变化还不能准确模拟，也缺少对换流变压器控制无功补偿/电压控制、直流保护判据的模拟，因此对高压直流输电系统的动态响应模拟不够准确。电磁暂态仿真软件可以精确地模拟直流控制保护动态特性，但仿真速度较慢，难以适应大规模电网的分析要求，需要进行等值，从而给交直流互联大电网暂态稳定的分析带来较大的误差。综合分析大规模交直流电网下交流系统故障情况下直流响应的机电暂态和电磁暂态仿真结果，研究根据电磁暂态仿真的仿真结果在机电暂态仿真中精确模拟故障期间直流响应的可行方法，不仅能够满足大规模电网仿真速度的要求，也能提高仿真精度，具有很大的研究价值。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法，采用本方法既克服了电磁暂态仿真计算速度慢的不足，又达到提高机电暂态仿真模拟直流响应准确度的效果。本发明是一种应用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中精确模拟高压直流输电系统响应的方法。该方法对交流系统故障情况下直流响应的电磁暂态仿真结果进行了详细分析，提出了在机电暂态仿真时根据电磁暂态仿真结果人为升降直流功率的方法来更准确地模拟故障期间直流的响应，从而提高了机电暂态仿真对于直流响应模拟的准确度。为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，包括以下步骤:
51.在交直流互联大电网机电暂态仿真软件中进行故障仿真，得到各逆变站的母线电压曲线；
52.在该电网用电磁暂态仿真软件模拟故障，使得逆变站母线电压与机电暂态仿真软件结果基本一致，同时仿真得到直流的功率波形，或在以往的电磁暂态仿真结果中寻找电压曲线及直流功率波形均与机电暂态仿真结果基本一致的故障情况；
53.综合分析故障情况下机电暂态仿真软件和电磁暂态仿真软件所模拟的直流功率波形的差异，在机电暂态仿真软件中仿真故障的同时采用直流功率修改卡来修改直流功率的参考值，经仿真对比，使得直流的功率曲线与电磁暂态仿真结果趋势一致且偏保守；S4.对多回直流均进行类似的模拟，最终对系统进行机电暂态稳定仿真，精确模拟直流输电系统动态响应，得到交直流相互影响的系统稳定特征。所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压不至于跌落至故障前电压值的90%以下时，无论线路三相久永接地短路故障(简称三永故障)正确切除还是开关单相拒动，均为直流系统不会发生换相失败，直流采用机电暂态仿真软件自身的模型进行仿真。所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压跌落至故障前电压值的90%以下时，机电暂态仿真软件直流功率的响应模拟如下:故障瞬间使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢复为故障前数值。所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动，即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40%以下，则机电暂态仿真时在交流系统故障的同时考虑故障瞬间使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢复为故障前数值。所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动，即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40% 90%之间，则机电暂态仿真时采用以下 模拟方法:故障瞬间使直流功率降低至0，在0.1s 0.2s之间令直流功率参考值上升至故障前值的0.8，在0.2 0.4s之间令直流功率参考值维持0.8，在0.4 0.5s之间令直流功率参考值恢复至故障前的数值。
本发明公开的在交直流大电网机电暂态仿真分析中模拟直流响应的方法操作简单，计算速度快，准确度更高，适用在交直流大电网机电暂态仿真分析中使用。
图1为本发明的在机电暂态仿真中精确模拟直流响应的方法流程图。图2为三永故障正确切除时交流系统故障叠加的功率升降指令图。图3为三永故障使逆变站电压跌落至故障前40%以下且发生单相开关拒动时的直流功率升降指令图。图4为三永故障使逆变站电压跌落至故障前409^90%之间且发生单相开关拒动时的直流功率升降指令图。
具体实施例下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式并不限于此。如图1，一种应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，包括以下步骤:
51.在交直流互联大电网机电暂态仿真软件中进行故障仿真，得到各逆变站的母线电压曲线；
52.在该电网用电磁暂态仿真软件模拟故障，使得逆变站母线电压与机电暂态仿真软件结果基本一致，同时仿真得到直流的功率波形，或在以往的电磁暂态仿真结果中寻找电压曲线及直流功率波形均与机电暂态仿真结果基本一致的故障情况；
53.综合分析故障情况下机电暂态仿真软件和电磁暂态仿真软件所模拟的直流功率波形的差异，在机电暂态仿真软件中仿真故障的同时采用直流功率修改卡来修改直流功率的参考值，经仿真对比，使得直流的功率曲线与电磁暂态仿真结果趋势一致且偏保守； S4.对多回直流均进行类似的模拟，最终对系统进行机电暂态稳定仿真，精确模拟直流输电系统动态响应，得到交直流相互影响的系统稳定特征。实施例一
其中步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压不至于跌落至故障前电压值的90%以下时，无论线路三相久永接地短路故障(简称三永故障)正确切除还是开关单相拒动，均为直流系统不会发生换相失败，直流采用机电暂态仿真软件自身的模型进行仿真。实施例二
所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压跌落至故障前电压值的90%以下时，机电暂态仿真软件直流功率的响应模拟如下:故障瞬间使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢复为故障前数值。如图2所示。实施例三
所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动，即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40%以下，则机电暂态仿真时在交流系统故障的同时考虑故障瞬间使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢复为故障前数值。如图3所示。实施例四
所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动，即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40% 90%之间，则机电暂态仿真时采用以下模拟方法:故障瞬间使直流功率降低至0，在0.1s 0.2s之间令直流功率参考值上升至故障前值的0.8，在0.2 0.4s之间令直流功率参考值维持0.8，在0.4 0.5s之间令直流功率参考值恢复至故障前的数值。如图4所示。以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，其特征在于，包括以下步骤:交直流互联大电网机电暂态仿真软件中进行故障仿真，得到各逆变站的母线电压曲线；该电网用电磁暂态仿真软件模拟故障，使得逆变站母线电压与机电暂态仿真软件结果基本一致，同时仿真得到直流的功率波形，或在以往的电磁暂态仿真结果中寻找电压曲线及直流功率波形均与机电暂态仿真结果基本一致的故障情况；合分析故障情况下机电暂态仿真软件和电磁暂态仿真软件所模拟的直流功率波形的差异，在机电暂态仿真软件中仿真故障的同时采用直流功率修改卡来修改直流功率的参考值，经仿真对比，使得直流的功率曲线与电磁暂态仿真结果趋势一致且偏保守；多回直流均进行类似的模拟，最终对系统进行机电暂态稳定仿真，精确模拟直流输电系统动态响应，得到交直流相互影响的系统稳定特征。
2.根据权利要求1所述的应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，其特征在于，所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压不至于跌落至故障前电压值的90%以下时，无论线路三相久永接地短路故障正确切除还是开关单相拒动，均为直流系统不会发生换相失败，直流采用机电暂态仿真软件自身的模型进行仿真。
3.根据权利要求1所述的应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，其特征在于，所述步骤S3:当机电暂态仿真中故障使得逆变站母线电压跌落至故障前电压值的90%以下时，机电暂态仿真软件直流功率的响应模拟如下:故障瞬间使直流功率降低至0，故障清除后直流功率指令恢复为故障前数值。
4.按权利要求1所述的应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，其特征在于，所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动，即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40%以下，则机电暂态仿真时在交流系统故障的同时考虑故障瞬间使直流功率降低至0，在0.35s后直流功率指令恢复为故障前数值。
5.按权利要求1所述的应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，其特征在于，所述步骤S3:对于线路三永故障单相开关拒动，即三永故障时逆变站母线电压跌落至故障前的40% 90%之间，则机电暂态仿真时采用以下模拟方法:故障瞬间使直流功率降低至0，在0.1s 0.2s之间令直流功率参考值上升至故障前值的0.8，在0.2 0.4s之间令直流功率参考值维持0.8，在0.4 0.5s之间令直流功率参考值恢复至故障前的数值。
全文摘要
本发明公开一种应用在交直流大电网暂态分析中模拟直流响应的方法，在交直流大电网机电暂态仿真软件中进行故障仿真；在电网用电磁暂态仿真软件模拟故障，使逆变站母线电压与机电暂态仿真软件结果基本一致，仿真得直流的功率波形；综合分析故障情况下机电暂态仿真和电磁暂态仿真软件所模拟的直流功率波形的差异，在机电暂态仿真软件中仿真故障的同时采用直流功率修改卡来修改直流功率的参考值，经仿真对比，使得直流的功率曲线与电磁暂态仿真结果趋势一致；对多回直流模拟，对系统进行机电暂态稳定仿真，模拟直流输电系统动态响应，得到交直流的系统稳定特征。本发明操作简单，计算速度快，准确度更高，适用在交直流互联大电网机电暂态仿真分析中使用。
文档编号H02J5/00GK103094930SQ20131001886
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者赵勇, 洪潮, 金小明, 周保荣, 夏成军, 陈建斌, 杜斌, 赵利刚 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司