一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法和系统，属于大电网安全仿真分析技术领域。所述方法具体包括：步骤一，确定高压直流输电系统换流站内双极直流换流单元与交流场和直流场之间采用多个解耦单元进行解耦的解耦拓扑结构；步骤二，根据替代定理确定换流站内解耦单元中解耦元件的电路结构；步骤三，分别对于双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元确定稳定元件的电路结构；步骤四，对双极直流换流单元与直流场极母线之间的稳定元件，确定参数范围；本发明专利技术实现了双极直流换流单元与交流场和直流场之间的解耦，使得超/特高压直流输电系统可以实现小步长电磁暂态实时仿真。

A Decoupling Method and System for UHVDC Real-time Simulation Converter Station

The invention discloses a decoupling method and system in an UHVDC real-time simulation converter station, belonging to the field of large power grid security simulation analysis technology. The method comprises the following steps: first, determining the decoupling topology structure of the bipolar DC converter unit in the converter station of HVDC system, using multiple decoupling units to decouple the AC and DC fields; second, determining the circuit structure of the decoupling elements in the decoupling unit of the converter station according to the substitution theorem; and third, determining the circuit structure of the decoupling elements in the bipolar DC converter unit and the AC field, respectively. The decoupling unit between the bipolar DC converter unit and the DC field determines the circuit structure of the stabilizing element; the fourth step determines the parameter range of the stabilizing element between the bipolar DC converter unit and the DC field bus; the present invention realizes the decoupling between the bipolar DC converter unit and the AC field and the DC field, so that the UHVDC transmission system can achieve a small step size. Real-time simulation of electromagnetic transient.

【技术实现步骤摘要】
一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法和系统
本专利技术涉及大电网安全仿真分析
，更具体地涉及一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法。
技术介绍
随着我国经济社会的迅速发展进步，能源安全、气候变化、可持续发展已经成为我国经济社会发展的重大战略问题。为了适应经济社会发展，近年来国家电网公司持续推动特高压电网的快速发展，特高压直流成为支撑特高压电网建设的主要技术手段之一。大量超/特高压直流接入电网后，形成了交直流并列运行、受端直流多馈入等新型电网格局，直流输电系统的运行和响应特性会对交直流混联电网的运行特性带来很大影响。为了对大量超/特高压直流工程接入电网的规划、建设、运行提供技术支持，必须有一种可靠有效的仿真手段。采用接入实际直流控保装置的数模混合仿真技术，是对交直流混联电网进行准确仿真的可靠技术手段。数模混合仿真最关键的技术是实现仿真电网的实时化，方可实现与物理直流控保装置的连接。且通常情况下仿真步长越小，实时仿真精度越高，但同时对实时化的要求越高。因此，采用数模混合仿真方式实现对交流电网的仿真，首先是要实现超/特高压直流输电系统仿真模型在小步长下的实时化。实现实时化的基本手段为模型解耦，就是把一个较大的计算模型通过相应技术手段分为多个可以并行计算的小模型，再通过超级服务器的并行计算实现实时化。仿真步长越小，解耦的难度越高。通常的解耦手段是通过长输电线解耦，该解耦方法存在解耦不失真、解耦后稳定性好的优点，缺点是只能在具备一定长度的输电线处解耦，解耦方式不灵活。对于超/特高压直流输电系统，两个换流站之间可以通过直流输电线路自然解耦，但是由于换流站内并不存在输电线路，其解耦是一个技术难题。但对于小步长实时仿真，仅靠换流站之间的解耦是难以满足实际应用需求的，必须探索一种换流站内的实用解耦方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于用以实现超/特高压直流的小步长实时仿真，以实现与物理仿真装置的连接的同时提高电力系统实时仿真精度，适用于交直流电网数模混合实时仿真研究，提出了一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法，具体包括：步骤一，确定超/特高压直流输电系统换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间采用解耦单元进行解耦的解耦拓扑结构；所述双极直流换流单元包括：极I换流单元和极II换流单元；步骤二，根据替代定理确定换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元中解耦元件的电路结构；步骤三，分别对于换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元确定稳定元件的电路结构；步骤四，对双极直流换流单元与直流场之间的稳定元件，确定参数范围；可选的，交流场包括:稳定元件和换流母线；极I换流单元包括：极I换流变和换流阀；极II换流单元包括：极II换流变和换流阀；直流场包括：稳定元件、极I直流滤波器、极II直流滤波器、极I极母线、极II极母线、极I中性母线、极II中性母线、极I冲击电容和极II冲击电容；极I换流阀和极I换流变二次侧连接，极II换流阀和极II换流变二次侧连接；交流场中稳定元件和换流母线连接，交流场中换流母线与双极直流换流单元中极I换流变和极II换流变之间各有一解耦元件，解耦元件与交流场中换流母线连接的稳定元件构成交流场解耦单元；直流场中稳定元件与极I极母线和极II极母线连接，直流场中冲击电容与极I中性母线和极II中性母线连接，直流场中极I中性母线和极I极母线与极I换流单元中换流阀间各有一个解耦元件，极II极母线和极II中性母线和极II换流单元中换流阀间各有一个解耦元件，稳定元件和解耦元件构成一组解耦单元，冲击电容和解耦元件构成一组解耦单元；可选的，换流站内解耦元件是将解耦元件表示为I侧和V侧，I侧和V侧分别与解耦元件外部的电路进行连接，将与解耦元件V侧相连的电路在I侧表示为一个电流源，电流源数值取流入V侧的电流值，将与解耦元件I侧部分相连的电路在V侧表示为一个电压源，电压源数值取I侧母线的对地电压；可选的，稳定元件包括：双极直流换流单元与交流场之间解耦元件I侧加入的稳定电容和无功补偿负荷；双极直流换流单元极母线与直流场之间的解耦元件I侧加入的阻尼电阻和稳定电容；双极直流换流单元中性母线与直流场之间的解耦元件所利用的中性母线处的冲击电容；可选的，参数范围是有效稳定电容取值范围在0.1uF～0.5uF之间和阻尼电阻的取值范围在百欧姆数量级。可选的，换流站包括，双十二脉动结构直流换流站、单十二脉动结构直流换流站、双十二脉动结构多端直流换流站和双十二脉动结构分层接入直流换流站。可选的，交流场包括N个稳定元件和N组换流母线，一组换流母线连接一个稳定元件和N个解耦元件，其中N大于或等于1。可选的，直流场中冲击电容做为连接极I中性母线和极II中性母线的稳定元件。可选的，还包括交流场中交流滤波器，直流场中极I直流滤波器、极II直流滤波器和接地极，交流滤波器和极I换流变与极II换流变一次侧连接至换流母线，接地极连接在极I中性母线和极II中性母线之间。可选的，还包括极I平波电抗器和极II平波电抗器，极I平波电抗器连接在极I换流阀和稳定元件之间，极II平波电抗器连接在极II换流阀和稳定元件之间。本专利技术还提供一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦系统，其特征在于：包括，拓扑确定单元，确定超/特高压直流输电系统换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间采用解耦单元进行解耦的解耦拓扑结构；所述双极直流换流单元包括：极I换流单元和极II换流单元；解耦元件确定单元，根据替代定理确定换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元中解耦元件的电路结构；稳定元件确定单元，分别对于换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元确定稳定元件的电路结构；参数确定单元，对双极直流换流单元与直流场之间的稳定元件，确定参数范围；所述交流场包括:稳定元件和换流母线；极I换流单元包括：极I换流变和换流阀；极II换流单元包括：极II换流变和换流阀；直流场包括：稳定元件、极I直流滤波器、极II直流滤波器、极I极母线、极II极母线、极I中性母线、极II中性母线、极I冲击电容和极II冲击电容；所述极I换流阀和极I换流变二次侧连接，极II换流阀和极II换流变二次侧连接；所述交流场中稳定元件和换流母线连接，交流场中换流母线与双极直流换流单元中极I换流变和极II换流变之间各有一解耦元件，解耦元件与交流场中换流母线连接的稳定元件构成交流场解耦单元；所述直流场中稳定元件与极I极母线和极II极母线连接，直流场中冲击电容与极I中性母线和极II中性母线连接，直流场中极I中性母线和极I极母线与极I换流单元中换流阀间各有一个解耦元件，极II极母线和极II中性母线和极II换流单元中换流阀间各有一个解耦元件，稳定元件和解耦元件构成一组解耦单元，冲击电容和解耦元件构成一组解耦单元；所述换流站内解耦元件是将解耦元件表示为I侧和V侧，I侧和V侧分别与解耦元件外部的电路进行连接，将与解耦元件V侧相连的电路在I侧表示为一个电流源，电流源数值取流入V侧的电流值，将与解耦元件I侧部分相连的电路在V侧表示为一个电压源，电压源数值取I侧母本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法，其特征在于：包括，步骤一，确定超/特高压直流输电系统换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间采用解耦单元进行解耦的解耦拓扑结构；所述双极直流换流单元包括：极I换流单元和极II换流单元；步骤二，根据替代定理确定换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元中解耦元件的电路结构；步骤三，分别对于换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元确定稳定元件的电路结构；步骤四，对双极直流换流单元与直流场之间的稳定元件，确定参数范围。

【技术特征摘要】
1.一种超/特高压直流实时仿真换流站内解耦方法，其特征在于：包括，步骤一，确定超/特高压直流输电系统换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间采用解耦单元进行解耦的解耦拓扑结构；所述双极直流换流单元包括：极I换流单元和极II换流单元；步骤二，根据替代定理确定换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元中解耦元件的电路结构；步骤三，分别对于换流站内双极直流换流单元与交流场之间和双极直流换流单元与直流场之间的解耦单元确定稳定元件的电路结构；步骤四，对双极直流换流单元与直流场之间的稳定元件，确定参数范围。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的交流场包括:稳定元件和换流母线；极I换流单元包括：极I换流变和换流阀；极II换流单元包括：极II换流变和换流阀；直流场包括：稳定元件、极I极母线、极II极母线、极I中性母线、极II中性母线、极I冲击电容和极II冲击电容；所述极I换流阀和极I换流变二次侧连接，极II换流阀和极II换流变二次侧连接；所述交流场中稳定元件和换流母线连接，交流场中换流母线与双极直流换流单元中极I换流变和极II换流变之间各有一解耦元件，解耦元件与交流场中换流母线连接的稳定元件构成交流场解耦单元；所述直流场中稳定元件与极I极母线和极II极母线连接，直流场中冲击电容与极I中性母线和极II中性母线连接，直流场中极I中性母线和极I极母线与极I换流单元中换流阀间各有一个解耦元件，极II极母线和极II中性母线和极II换流单元中换流阀间各有一个解耦元件，稳定元件和解耦元件构成一组解耦单元，冲击电容和解耦元件构成一组解耦单元。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的换流站内解耦元件是将解耦元件表示为I侧和V侧，I侧和V侧分别与解耦元件外部的电路进行连接，将与解耦元件V侧相连的电路在I侧表示为一个电流源，电流源数值取流入V侧的电流值，将与解耦元件I侧部分相连的电路在V侧表示为一个电压源，电压源数值取I侧母线的对地电压。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的稳定元件包括：双极直流换流单元与交流场之间解耦元件I侧加入的稳定电容和无功补偿负荷；双极直流换流单元极母线与直流场之间的解耦元件I侧加入的阻尼电阻和稳定电容；双极直流换流单元中性母线与直流场之间的解耦元件所利用的中性母线处的冲击电容。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的参数范围是有效稳定电容取值范围在0.1uF～0.5uF之间和阻尼电阻的取值范围在百欧姆数量级。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的换流站包括，双十二脉动结构直流换流站、单十二脉动结构直流换流站、双十二脉动结构多端直流换流站和双十二脉动结构分层接入直流换流站。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述交流场包括N个稳定元件和N组换流母线，一组换流母线连接一个稳定元件和N个解耦元件，其中N大于或等于1。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述直流场中冲击电容做为连接极I中性母线和极II中性母线的稳定元件。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括交流场中交流滤波器，直流场中极I直流滤波器、极II直流滤波器和接地极，交流滤波器和极I换流变与极II换流变一次侧连接至换流母线，接地极连接在极I中性母线和极II中性母线之间。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括极I平波电抗器和极II平波电抗器，极I平波电抗器连接在极I换流阀和稳定元件之间，极II平波电抗器连接在极II...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡涛，朱艺颖，于钊，李亚楼，郭强，李柏青，董鹏，刘翀，习工伟，王薇薇，王亮，王华伟，李芳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11