特高压直流分层接入方式下机电暂态模型及站间协调方法技术

本发明专利技术提供一种特高压直流分层接入方式下机电暂态模型及站间协调方法，该机电暂态模型包括所述机电暂态模型包括直流侧电路模型；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网络的末端，包括逆变侧换流器、整流侧换流器和输电线路，用于求取所述逆变侧换流器和整流侧换流器直流电流大小；逆变侧换流器包括第一逆变侧换流器和第二逆变侧换流器；第一逆变侧换流器的电压等级大于第二逆变侧换流器的电压等级。本发明专利技术提供的技术方案，从基础上建立了分层接入结构的多端直流系统的仿真模型，制定了控制模式与控制方法的框架，解决了国内在分层接入式多端直流输电系统建模仿真领域的技术空白，并为后期的研究提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
特高压直流分层接入方式下机电暂态模型及站间协调方法
本专利技术涉及电力系统仿真建模技术，具体涉及特高压直流分层接入方式下机电暂态模型及站间协调方法。
技术介绍
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。与两端直流输电系统相比，多端直流输电系统的建模相对较少，现今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：(1)该模型是并联式多端直流输电系统模型，而不是分层接入式多端直流输电系统模型，无法满足分层接入式多端直流输电系统仿真的需求。(2)没有考虑多个换流站的站间协调控制策略。分层接入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。现有技术中主要的协调方法为电流裕度法。该方法的基本思想是分层接入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。为克服现有多端直流输电系统模型的缺点，弥补分层接入式多端直流系统仿真能力的不足，针对现有技术的不足，本专利技术提出一种直流机电暂态模型，并相应提出站间协调方法，以实现对于含有分层接入式多端直流输电的交直流电网的暂态稳定仿真。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种直流分层接入方式下机电暂态模型及站间协调方法。本专利技术提供的技术方案是：所述机电暂态模型包括直流侧电路模型；所述直流侧电路模型,将直流输电系统的换流器等效为受控电压源串入直流侧网络的末端；所述直流侧电路模型包括：逆变侧换流器、整流侧换流器和输电线路，用于求取所述逆变侧换流器和整流侧换流器直流电流大小；所述逆变侧换流器包括第一逆变侧换流器和第二逆变侧换流器；所述第一逆变侧换流器的电压等级大于第二逆变侧换流器的电压等级。优选的，所述整流侧换流器的机电暂态模型如下式所示：Udr＝Udr0cosα-dxrIdr(1)式中，Udr为整流侧换流器的直流侧电压；Udr0为整流侧理想空载直流电压；α为整流侧换流器触发角；dxr为整流侧换相电抗；Idr为整流侧直流电流；所述Udr0按下式计算：Udr0＝1.35Er(2)式中，Er为整流侧换流变阀测线电压有效值。优选的，所述逆变侧换流器的机电暂态模型如下式所示：Udi＝Udi0cosγ-dxiIdi(3)式中，Udi为逆变侧换流器的直流侧电压；Udi0为逆变侧理想空载直流电压；γ为逆变侧换流器熄弧角；dxi为逆变侧换相电抗；Idi为逆变侧直流电流；所述Udi0按下式计算：Udi0＝1.35Ei(4)式中，Ei为逆变侧换流变阀测线电压有效值。优选的，所述输电线路模型如下式所示：式中，Udm：直流节点m处的电压；Uc：电容两端的电压；Rl：输电线路的电阻；Idm：直流节点m处的电流；Ll：输电线路的电感；Udn：直流节点n处的电压；Idn：直流节点n处的电流；C：电容。优选的，所述直流侧电路模型的整流侧换流器和逆变侧换流器的直流电压按下式计算：式中，Udr：整流侧换流器的直流侧电压；dxr：整流侧换流器的换相压降电阻；Udi0r：整流侧换流母线电压；α：整流侧换流器触发角；Rd：直流侧输电线路的电阻；Ld：直流侧输电线路的电感；Uc：电容两端的电压；Lsr：整流侧换流器的平波电抗；Idr：整流侧换流器的直流侧电流；Udi1：第一逆变侧换流器的电压；Udi0i1：第一逆变侧换流器的换流母线电压；γ1：第一逆变侧换流器的熄弧角；dxi1：第一逆变侧换流器的换相压降电阻；Idi1：第一逆变侧换流器的换流母线电流；Udi2：第二逆变侧换流器的电压；Udi0i2：第二逆变侧换流器的换流母线电压；γ2：第二逆变侧换流器的熄弧角；dxi2：第二逆变侧换流器的换相压降电阻；Idi2：第二逆变侧换流器的换流母线电流；Lsi1和Lsi2：分别为第一层和第二逆变侧换流器的平波电抗。优选的，所述Idr、Idi1、Idi2和Uc分别由下式计算得到：式中，Idr：整流侧直流电流；Idi1：第一逆变侧换流器的换流母线电流；Idi2：第二逆变侧换流器的换流母线电流；Ic：流过电容的电流；C：电容；Uc：电容两端的电压；Ic：流过电容的电流；Idr：整流侧直流电流；Udi0r：整流侧换流母线电压；α：整流侧换流器触发角；Rd：直流侧电阻；Ld：直流侧电感；Lsr：整流侧换流器的平波电抗；Lsi1和Lsi2：分别为第一和第二逆变侧换流器的平波电抗；γ1：第一逆变侧换流器的熄弧角；γ2：第二逆变侧换流器的熄弧角。一种直流机电暂态建模方法，所述方法包括：构建逆变侧换流器模型、整流侧换流器模型和输电线路模型；所述输电线路模型用于连接所述逆变侧换流器模型和整流侧换流器模型；所述逆变侧换流器模型包括第一逆变侧换流器和第二逆变侧换流器；所述第一逆变侧换流器的电压等级大于第二逆变侧换流器的电压等级。一种直流机电暂态模型站间协调方法，所述站间协调方法包括：使用整流站设置电流指令控制电流；协调控制第一逆变站和第二逆变站的电压，使所述第一逆变站和第二逆变站的电压在一定范围内；所述第一逆变站的电压等级大于第二逆变站的电压等级。优选的，所述协调控制第一逆变站和第二逆变站的方法包括：电压控制方法和熄弧角控制方法。优选的，所述电压控制方法包括：下发电压指令，电流指令，负向的电流裕度；所述熄弧角控制方法包括：下发电压指令、正向的电压裕度、电流指令、负向的电流裕度；优选的，所述协调控制第一逆变站和第二逆变站的电压包括：所述第一逆变站和第二逆变站均采用电压控制方法；所述电压控制方法对所述第一逆变站和第二逆变站下发的电压指令的电压和直流输电线路的电压之和为指定阈值。优选的，所述协调控制第一逆变站和第二逆变站的电压包括：所述第一逆变站和第二逆变站均采用熄弧角控制方法；所述熄弧角控制方法对所述第一逆变站和第二逆变站下发的电压指令的电压之和为指定阈值。优选的，所述协调控制第一逆变站和第二逆变站的电压包括，所述第一逆变站和第二逆变站分别采用电压控制方法和熄弧角控制方法；所述电压控制方法下发的电压指令和熄弧角控制方法下发的电压指令的电压之和为电压阈值。一种直流机电暂态模型站间协调系统，所述系统包括电流控制模块和电压控制模块；所述电流控制模块包括：对整流站下发电流指令，用于控制机电暂态模型的电流；所述电压控制模块包括：通过协调方法对第一逆变站和第二逆变站下发指令，用于控制机电暂态模型的电压。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供的分层接入式多端直流输电系统的机电暂态模型及站间协调方法，从基础上建立了分层接入结构的多端直流系统的仿真模型，制定了控制模式与控制方法的框架，基本解决了国内在分层接入式多端直流输电系统建模仿真领域的技术空白。(2)本专利技术提供的分层接入式多端直流输电系统的机电暂态模型及站间协调方法，为分层接入式多端直流输电系统的工程设计，以及含有分层接入式多端直流输电系统的交直流大电网的调度、运行、规划等工作提供仿真手段与技术支撑。附图说明图1为本专利技术的特高压直流分层接入方式拓扑结构示意图；图2为本专利技术的直流输电线路T型等效电路图；图3为本专利技术的直流分层接入系统直流侧系统等效电路模型图；图4为本专利技术的全熄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流机电暂态模型，其特征在于，所述机电暂态模型包括直流侧电路模型；所述直流侧电路模型,将直流输电系统的换流器等效为受控电压源串入直流侧网络的末端；所述直流侧电路模型包括：逆变侧换流器、整流侧换流器和输电线路，用于求取所述逆变侧换流器和整流侧换流器直流电流大小；所述逆变侧换流器包括第一逆变侧换流器和第二逆变侧换流器；所述第一逆变侧换流器的电压等级大于第二逆变侧换流器的电压等级。

【技术特征摘要】
1.一种直流机电暂态模型，其特征在于，所述机电暂态模型包括直流侧电路模型；所述直流侧电路模型,将直流输电系统的换流器等效为受控电压源串入直流侧网络的末端；所述直流侧电路模型包括：逆变侧换流器、整流侧换流器和输电线路，用于求取所述逆变侧换流器和整流侧换流器直流电流大小；所述逆变侧换流器包括第一逆变侧换流器和第二逆变侧换流器；所述第一逆变侧换流器的电压等级大于第二逆变侧换流器的电压等级。2.如权利要求1所述的直流机电暂态模型，其特征在于，所述整流侧换流器的机电暂态模型如下式所示：Udr＝Udr0cosα-dxrIdr(1)式中，Udr为整流侧换流器的直流侧电压；Udr0为整流侧理想空载直流电压；α为整流侧换流器触发角；dxr为整流侧换相电抗；Idr为整流侧直流电流；所述Udr0按下式计算：Udr0＝1.35Er(2)式中，Er为整流侧换流变阀测线电压有效值。3.如权利要求1所述的直流机电暂态模型，其特征在于，所述逆变侧换流器的机电暂态模型如下式所示：Udi＝Udi0cosγ-dxiIdi(3)式中，Udi为逆变侧换流器的直流侧电压；Udi0为逆变侧理想空载直流电压；γ为逆变侧换流器熄弧角；dxi为逆变侧换相电抗；Idi为逆变侧直流电流；所述Udi0按下式计算：Udi0＝1.35Ei(4)式中，Ei为逆变侧换流变阀测线电压有效值。4.如权利要求1所述的直流机电暂态模型，其特征在于，所述输电线路模型如下式所示：式中，Udm：直流节点m处的电压；Uc：电容两端的电压；Rl：输电线路的电阻；Idm：直流节点m处的电流；Ll：输电线路的电感；Udn：直流节点n处的电压；Idn：直流节点n处的电流；C：电容。5.如权利要求1所述的直流机电暂态模型，其特征在于，所述直流侧电路模型的整流侧换流器和逆变侧换流器的直流电压按下式计算：式中，Udr：整流侧换流器的直流侧电压；dxr：整流侧换流器的换相压降电阻；Udi0r：整流侧换流母线电压；α：整流侧换流器触发角；Rd：直流侧输电线路的电阻；Ld：直流侧输电线路的电感；Uc：电容两端的电压；Lsr：整流侧换流器的平波电抗；Idr：整流侧换流器的直流侧电流；Udi1：第一逆变侧换流器的电压；Udi0i1：第一逆变侧换流器的换流母线电压；γ1：第一逆变侧换流器的熄弧角；dxi1：第一逆变侧换流器的换相压降电阻；Idi1：第一逆变侧换流器的换流母线电流；Udi2：第二逆变侧换流器的电压；Udi0i2：第二逆变侧换流器的换流母线电压；γ2：第二逆变侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：万磊，王铁柱，侯俊贤，董毅峰，王毅，魏世霞，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11