基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，包括：获取交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；当在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，判断交流电压是否满足第一预设条件；若是，则判定逆变器的状态为换相未失败状态,同时获取触发角；若否，则判定逆变器的状态为换相失败状态,同时获取触发角；按照熄弧角计算公式根据触发角得到熄弧角；当熄弧角不满足第二预设条件时，判定逆变器的状态为换相失败状态，根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。本发明专利技术还公开了一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟系统。采用本发明专利技术实施例，能有效提高机电暂态计算中常规直流输电系统的模拟精度。

【技术实现步骤摘要】
基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法和系统
本专利技术涉及直流输电系统领域，尤其涉及一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法和系统。
技术介绍
常规直流输电系统是指基于晶闸管的高压直流输电系统，一般由换流变压器、换流器、滤波器、平波电抗器以及直流输电线路组成，功率从交流系统流向常规直流输电系统的换流器称为整流器，功率从常规直流输电系统流向交流系统的换流器称为逆变器。在交直流混合电力系统的机电暂态仿真计算中，一般采用将交流系统和常规直流输电系统交替求解的方法。在求解交流系统时，将常规直流输电系统等效为注入功率或电流；在求解常规直流输电系统时，将交流系统等效为等值电压源，对常规直流输电系统一般采用准稳态模型进行模拟。在交流系统发生故障等情况下，常规直流输电系统逆变器有可能发生换相失败。换相失败是常规直流输电系统逆变器最常见的故障之一，在逆变器发生换相失败时，直流逆变器的直流电压降低，直流功率也随之降低。现有的机电暂态仿真计算中采用的准稳态模型模拟常规直流输电系统，该准稳态模型不能准确反映逆变器在交流系统故障情况下的换相失败过程，其对直流输电系统的模拟较实际情况偏乐观，从而造成在机电暂态计算中常规直流输电系统的模拟不准确的问题。因此，有必要采用新的仿真方法对机电暂态仿真中高压直流输电系统进行模拟，以提高机电暂态仿真中常规直流输电系统的仿真与计算精度。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法和系统，能有效提高机电暂态计算中常规直流输电系统的模拟精度。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，包括：获取交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相未失败状态时，获取所述逆变器的触发角；当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，判断所述交流电压是否满足第一预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态,同时获取所述逆变器的触发角；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态,同时获取所述逆变器的触发角；按照熄弧角计算公式根据所述逆变器的触发角得到熄弧角；当所述交流电压满足第一预设条件时,判断所述熄弧角是否满足第二预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态；当判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态时，根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。与现有技术相比，本专利技术公开的一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法首先获取交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；然后当在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，判断交流电压是否满足第一预设条件；若是，则判定逆变器的状态为换相未失败状态,同时获取触发角；若否，则判定逆变器的状态为换相失败状态,同时获取触发角；按照熄弧角计算公式根据触发角得到熄弧角；最后当熄弧角不满足第二预设条件时，判定逆变器的状态为换相失败状态，根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。解决了现有技术中现有的机电暂态仿真计算中采用的准稳态模型模拟常规直流输电系统，该准稳态模型不能准确反映逆变器在交流系统故障情况下的换相失败过程，从而造成常规直流输电系统的模拟不准确的问题，能有效提高机电暂态计算中常规直流输电系统的模拟精度。作为上述方案的改进，所述第一预设条件包括：所述交流电压大于第一交流电压预设值或所述交流电压在相邻两个交流步长中是否增加，且增加的电压值大于第二交流电压预设值。作为上述方案的改进，当所述交流电压不满足第一预设条件时，还包括：根据第二准稳态模型求解常规直流输电系统。作为上述方案的改进，若交流系统三相电压对称，则交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压为换流母线的正序电压；若交流系统三相电压不对称，则交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压为换流母线的最低相电压。作为上述方案的改进，当换流母线三相电压不对称时，所述熄弧角计算公式为：当换流母线三相电压对称时，所述熄弧角计算公式为：其中，γi为所述熄弧角；Xc为变压器等效电抗；Id为直流电流，以整流器流向逆变器为正方向；kT为变压器变比；Vti为逆变器换流母线的交流线电压有效值；αi为逆变器的触发角；Φ为由于换流母线三相电压不对称导致的自然换相点前移角度；ΔUf为最低相电压的电压跌落值；η为调整系数，一般取1.4，用于从重考虑三相电压不对称时偏移角度的影响。作为上述方案的改进，所述第一准稳态模型为：其中，Vdr为整流器的直流电压；nt为换流器的桥数；kT为变压器变比；Vtr为整流器换流母线的交流线电压有效值；αr为整流器的触发角；Xc为变压器等效电抗；Id为直流电流，以整流器流向逆变器为正方向；Vdi为逆变器直流电压；R为直流线路电阻；L为直流线路电感；C为直流线路的等效电容的值的一半；Ir为整流器直流线路的等效电容流过的电流。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟系统，包括：信息获取单元，用于获取交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；触发角获取单元，用于获取所述逆变器的触发角；第一判断单元，用于当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，判断所述交流电压是否满足第一预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态；熄弧角计算单元，用于按照熄弧角计算公式根据所述逆变器的触发角得到熄弧角；第二判断单元，当所述交流电压满足第一预设条件时,判断所述熄弧角是否满足第二预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态；常规直流输电系统求解单元，用于当判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态时，根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。与现有技术相比，本专利技术公开的一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟系统首先通过信息获取单元获取交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；然后当在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，第一判断单元判断交流电压是否满足第一预设条件，若是，则判定逆变器的状态为换相未失败状态,同时获取触发角，若否，则判定逆变器的状态为换相失败状态,同时触发角获取单元获取触发角；熄弧角计算单元按照熄弧角计算公式根据触发角得到熄弧角；最后当熄弧角不满足第二预设条件时，第二判断单元判定逆变器的状态为换相失败状态，常规直流输电系统求解单元根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。解决了现有技术中现有的机电暂态仿真计算中采用的准稳态模型模拟常规直流输电系统，该准稳态模型不能准确反映逆变器在交流系统故障情况下的换相失败过程，从而造成常规直流输电系统的模拟不准确的问题，能有效提高机电暂态计算中常规直流输电系统的模拟精度。作为上述方案的改进，所述第一预设条件包括：所述交流电压大于第一交流电压预设值或所述交流电压在相邻两个交流步长中是否增加，且增加的电压值大于第二交流电压预设值；当所述交流电压不满足第一预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，包括：获取交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相未失败状态时，获取所述逆变器的触发角；当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，判断所述交流电压是否满足第一预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态,同时获取所述逆变器的触发角；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态,同时获取所述逆变器的触发角；按照熄弧角计算公式根据所述逆变器的触发角得到熄弧角；当所述交流电压满足第一预设条件时,判断所述熄弧角是否满足第二预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态；当判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态时，根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，包括：获取交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压，并获取逆变器在上一个交流步长的状态；当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相未失败状态时，获取所述逆变器的触发角；当所述逆变器在上一个交流步长的状态为换相失败状态时，判断所述交流电压是否满足第一预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态,同时获取所述逆变器的触发角；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态,同时获取所述逆变器的触发角；按照熄弧角计算公式根据所述逆变器的触发角得到熄弧角；当所述交流电压满足第一预设条件时,判断所述熄弧角是否满足第二预设条件；若是，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态；若否，则判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相未失败状态；当判定当前直流步长的所述逆变器的状态为换相失败状态时，根据第一准稳态模型求解常规直流输电系统。2.如权利要求1所述的基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，所述第一预设条件包括：所述交流电压大于第一交流电压预设值或所述交流电压在相邻两个交流步长中是否增加，且增加的电压值大于第二交流电压预设值。3.如权利要求1所述的基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，当所述交流电压不满足第一预设条件时，还包括：根据第二准稳态模型求解常规直流输电系统。4.如权利要求1所述的基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，若交流系统三相电压对称，则交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压为换流母线的正序电压；若交流系统三相电压不对称，则交流系统提供给常规直流输电系统的交流电压为换流母线的最低相电压。5.如权利要求4所述的基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，当换流母线三相电压不对称时，所述熄弧角计算公式为：当换流母线三相电压对称时，所述熄弧角计算公式为：其中，γi为所述熄弧角；Xc为变压器等效电抗；Id为直流电流，以整流器流向逆变器为正方向；kT为变压器变比；Vti为逆变器换流母线的交流线电压有效值；αi为逆变器的触发角；Φ为由于换流母线三相电压不对称导致的自然换相点前移角度；ΔUf为最低相电压的电压跌落值；η为调整系数，一般取1.4，用于从重考虑三相电压不对称时偏移角度的影响。6.如权利要求1所述的基于机电暂态仿真的常规直流输电系统模拟方法，其特征在于，所述第一准稳态模型为：其中，Vdr为整流器的直流电压；nt为换流器的所述逆变器在上一个交流步长的状态；kT为变压器变比；Vtr为整流器换流母线的交流线电压有效值；αr为整流器的触发角；Xc为变压器等效电抗；Id为直流电流，以整流器流向逆变器为正方向；Vdi为逆变器直流电压；R为直流线路电阻；L为直流线路电感；C...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利刚，洪潮，张东辉，甄鸿越，周挺辉，王长香，杨诚，黄冠标，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44