一种适用于psasp的超高压母线磁控式电抗器的建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统建模与仿真技术领域，更准确地说，本发明设及一种适用于 PSASP的超高压母线磁控式电抗器的建模方法。
【背景技术】
[0002] 当电力电子技术在电力系统中大规模应用后，原有的传统设备的动态特性将会发 生根本改变，会具有电力电子装置的动态特性；同时，随着电力电子装置的广泛应用，电力 电子装置对电网的潮流和稳定性具有很大的影响，使得电网的动态特性日趋复杂。目前，我 国电力系统行业普遍采用电力系统软件如BPA，PSASP等进行相关潮流、稳定性等计算来指 导生产W及规划等等，同时，对仿真计算的精度要求越来越高，而该是电力系统模型为基础 的。
[0003] 2013年，新疆与西北主网联网第二通道建成，该通道上装设4套阀控分级式线路 可控高抗、1套磁控式母线可控高抗、1套分级式母线可控高抗和2套静止无功补偿器SVC。 但是，新疆西北联网第二通道沿线网架结构薄弱，缺乏常规电源支撑，开关站较多，输电距 离长，新疆与西北联网通道电压调整困难，对FACTS设备依赖程度高。为了更好地研究可控 高抗群之间，W及可控高抗与SVC之间的协调控制，必须建立可控高抗及其控制器的模型。
[0004] 根据可控电抗器构成原理的不同，可控高抗可分为基于磁控原理和基于高阻抗变 压器原理两种类型。基于磁控原理的可控电抗器能够实现无功功率的连续调节，而基于高 阻抗变压器原理的可控并联电抗器主要是分级可控的方式。
[0005] 图1为超高压母线磁控式电抗器的工作原理示意图，测量系统4和5产生的偏差 信号触发控制设备3,然后控制设备操作晶闽管整流器2,整流设备产生直流电流去改变电 抗器的磁饱和度，从而实现对电抗器1的无功平滑调节，6和7均为断路器开关。
[0006] 一般来说，可控高抗的控制对象为母线电压。根据上述工作原理，给出了超高压母 线磁控式电抗器采用自动恒电压控制方式时的系统模型，如图2所示。该模型包含7个部 分；1)电压测量环节；2)电压偏差环节；3)死区环节，当电压偏差的绝对值小于设定的电 压误差的口槛，则输出为零；当电压偏差大于电压误差的口槛，则输出为正；当电压偏差小 于电压误差的口槛，则输出为负；4)励磁电流调节环节，当死区输出大于0,则减小励磁电 流，当死区输出小于0,则增加励磁电流，当死区输出小于0,励磁电流不变试限幅环节；6) 直流内部的控制环节；7)直流励磁到交流输出环节。
[0007] 具体而言，图2中，Tc为电压量测环节的时间常数；Vt为可控高抗安装点电压；Vuf为电压目标值；DBN为负向死区值；DBP为正向死区值；Idetf为可控高抗的励磁电流初始值； AI为励磁电流调节量；和Idmi。分别为励磁电流的最大值和最小值；Kpi和Kii分别为比 例和积分控制器参数；Kfi和T。为反馈控制器的增益和时间参数；K1和K2为反映装置特性 的参数；Ks和K4为励磁特性参数。
[000引从理论上讲，磁控式可控电抗器可W实现容量的平滑调节。从励磁电流调节环节 可W看出，系统中设置励磁电流调节量AI，实现每次动作容量较小调节，已达到连续调节。
[0009] 但是，在PSASP软件中，超高压母线磁控式电抗器的模型还不完善。当PSASP原有 程序内部中的固定模型不能满足研究需要时，它提供了用户自定义建模模块扣D模块）。同 时，在PSASP软件中，它开发了用户程序接口模块扣PI模块），在Windows操作系统中，利用 其所提供的动态连接库化L支持，使程序W-定方式调用化L中的函数或过程，给PSASP的 用户程序接口提供支持。UD模块和UPI模块输入和输出的信息表中，都有用户自约定临时 信息交换值TM1~TM10,它们用于连接UD模块和UPI模块。
[0010] 若当仅采用UD模块或者UPI模块对电力设备进行建模时，仍然不能满足研究需 要，则可UD和UPI联合的方法进行设备及其控制系统的建模。PSASP能够实现UD模型和 UPI程序之间相互连接，W解决相互组合的问题。
【发明内容】
[0011] 本发明目的是：为了解决在PSASP软件进行超高压母线磁控式电抗器建模还不完 善的问题，提供一种适用于PSASP的超高压母线磁控式电抗器的模型建立方法，利用用户 自定义UD模块和用户程序接口UPI模块联合建立超高压母线磁控式电抗器模型，并利用该 模型应用到实际电网进行数据仿真。
[0012] 具体地说，本发明是采用W下技术方案实现的，包括W下步骤：
[0013] 1)采用PSASP软件中用户自定义UD模块和用户程序接口UPI模块联合建立超高 压母线磁控式电抗器的模型，其中，采用用户自定义UD模块建立模型的电压测量、电压偏 差环节、直流内部控制环节W及直流励磁到交流输出环节，采用用户程序接口UPI模块建 立模型的死区环节和励磁电流调节环节；
[0014] 2)利用PSASP软件中自定义临时信息交换值TM连接已完成的用户自定义UD模块 和用户程序接口UPI模块；
[0015] 3)采用电流源的形式将超高压母线磁控式电抗器注入母线，实现与电网的连接。
[0016] 上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1)的具体过程如下：
[0017] 1-1)采用用户自定义UD模块建立模型的电压测量环节和电压偏差环节，形成UD 模块一M1，采用用户自定义UD模块建立模型的直流内部控制环节W及直流励磁到交流输 出环节，形成UD模块二M2 ;
[001引 1-2)采用用户程序接口UPI模块建立模型的死区环节和励磁电流调节环节，其 中：
[0019] 在死区环节分别设定正向死区DBP和负向死区DBN，根据系统允许的母线电压偏 差进行设定，如果当前电压值Vt和目标电压值Vuf的偏差信号VUf-Vt超出正向死区DBP和 负向死区DBN，则可控高抗需要动作，否则不动作；
[0020] 在励磁电流调节环节不实时判断死区环节的输出量AV，而是每隔AT时间进行 判别，当AV〉〇,则励磁电流调节环节的输出Id=I&ef-AI，当AV<〇,则励磁电流调节环节 的输出信号1<1=I&ef+AI，当AV= 0,则励磁电流调节环节的输出保持不变；AT由实际 可控高抗动作特性决定，Iduf为超高压母线磁控式电抗器的励磁电流初始值；AI为励磁电 流调节量。
[0021] 上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)具体为；用当前电压值Vt和目标电 压值Vtef的偏差信号Vtef-Vt作为临时信息交换值TM1，用于UD模块一和UPI模块的信息交 互；用励磁电流调节环节的输出信号Id作为临时信息交换值TM2,用于UD模块二和UPI模 块的信息交互。
[0022] 上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)具体为，将超高压母线磁控式电 抗器的输出/as作为注入母线电流的大小，把注入电流心转换成实部与虚部 Im( /cs?)，实现与电网的连接：
[0023] 将超高压母线磁控式电抗器的输出作为注入母线电流的大小，把注入电流 /as转换成实部民)-与虚部妃乂/as)，实现与电网的连接：
【主权项】
1. 一种适用于PSASP的超高压母线磁控式电抗器的建模方法，其特征在于，包括以下 步骤： 1) 采用PSASP软件中用户自定义UD模块和用户程序接口 UPI模块联合建立超高压母 线磁控式电抗器的模型，其中，采用用户自定义UD模块建立模型的电压测量、电压偏差环 节、直流内部控制环节以及直流励磁到交流输出环节，采用用户程序接口 UPI模块建立模 型的死区环节和励磁电流调节环节； 2) 利用PSASP软件中自定义临时信息交换值TM连接已完成的用户自定义UD模块和用 户程序接口 UPI模块； 3) 采用电流源的形式将超高压母线磁控式电抗器注入母线，实现与电网的连接。
2. 根据权利要求1所述的适用于PSASP的超高压母线磁控式电抗器的建模方法，其特 征在于，所述步骤1)的具体过程如下： 1-1)采用用户自定义UD模块建立模型的电压测量环节和电压偏差环节，形成UD模块 一 M1，采用用户自定义UD模块建立模型的直流内部控制环节以及直流励磁到交流输出环 节，形成UD模块二M2 ; 1-2)采用用户程序接口 UPI模块建立模型的死区环节和励磁电流调节环节，其中： 在死区环节分别设定正向死区DBP和负向死区DBN，根据系统允许的母线电压偏差进 行设定，如果当前电压值Vt和目标电压值V 的偏差信号V Mf-Vt超出正向死区DBP和负向 死区DBN，则可控高抗需要动作，否则不动作； 在励磁电流调节环节不实时判断死区环节的输出量△￥，而是每隔ΛΤ时间进行判别， 当Δν>0,则励磁电流调节环节的输出Id= Ifcrf-A I，当Δν〈0,则励磁电流调节环节的输出 信号Id= I I，当Δν = 0,则励磁电流调节环节的输出保持不变；ΛΤ由实际可控高 抗动作特性决定，Iteif为超高压母线磁控式电抗器的励磁电流初始值；△ I为励磁电流调节 量。
3. 根据权利要求2所述的适用于PSASP的超高压母线磁控式电抗器的建模方法，其特 征在于，所述步骤2)具体为：用当前电压值V t和目标电压值V 的偏差信号V Mf-Vt作为临 时信息交换值TM1，用于UD模块一和UPI模块的信息交互；用励磁电流调节环节的输出信 号I d作为临时信息交换值TM2,用于UD模块二和UPI模块的信息交互。
4. 根据权利要求1或2所述的适用于PSASP的超高压母线磁控式电抗器的建模方法， 其特征在于，所述步骤3)具体为，将超高压母线磁控式电抗器的输出作为注入母线电 流的大小，把注入电流Jcsk转换成实部Re(^csfi)与虚部实现与电网的连接：
上式中，Vt为超高压母线磁控式电抗器安装点的电压。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于PSASP的超高压母线磁控式电抗器的建模方法，属于电力系统建模与仿真技术领域。本发明以PSASP软件为平台，利用用户自定义UD模块和用户程序接口UPI功能联合建立超高压母线磁控式电抗器模型，将该模型应用到实际电网仿真数据。本发明建立的模型能正确模拟实际超高压母线磁控式电抗器的动作逻辑，能够满足电网生产运行部门进行电网仿真计算的要求。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104866643
【申请号】CN201510145426
【发明人】牛拴保, 霍超, 程林, 王吉利, 李碧君, 李威, 李兆伟, 周霞, 崔晓丹, 吕亚洲
【申请人】国家电网公司西北分部, 国电南瑞科技股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年3月30日