高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法、系统及设备，等效模型建立方法包括以下步骤：构建高压直流输电系统整流侧PI控制环节的等效电路；构建高压直流输电系统整流器越前触发角余弦函数的等效函数；根据所述等效电路的电路参数、所述等效函数以及整流器的外特性函数构建高压直流输电系统整流侧等效模型。本发明专利技术的目的在于提供一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法、系统及设备，能够更准确的等效故障后高压直流输电系统整流侧的动态特性，提升故障分析的精确性，有利于保障高压直流输电系统和大电网的安全稳定运行。稳定运行。稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及直流输电系统保护
，尤其涉及一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]高压直流输电系统输电容量大、输电距离远、传输损耗低，可以有效解决新能源送出、负荷中心电力供应的迫切需求，是我国电力工业发展的必由之路。目前，我国东北、华北、西北、华中、华东、南方6个大型区域电网已通过超/特高压交、直流输电线路实现互联(其中直流占比超70％)，已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网。高压直流输电的基本原理是：在高压直流输电系统的送电端用换流器进行整流，将三相交流电转换为直流电，电能经过高压直流输电线路传输，再在高压直流输电系统的受电端用换流器进行逆变，将直流电转换为三相交流电，电能送入受电端的交流系统。
[0003]从高压直流输电系统整体来看，整流侧相当于逆变侧的电源，在直流线路或逆变侧发生故障后，合理等效整流侧的等值电源特性对于故障分析尤为重要。正常工况下，高压直流输电系统整流侧的控制系统负责维持直流电流恒定，基于测量的直流电流偏差来调节换流器的触发角。因此常用的故障后整流侧等效方法有两种：
[0004]1)假设故障后瞬间整流器触发角维持不变，整流侧可以视为恒定电压源，直流电流由整流、逆变两侧电压差决定；
[0005]2)假设整流侧的电流控制是理想的，整流侧可视为恒定电流源，直流电流等同于整流侧电流控制目标。
[0006]然而，上述等效均只考虑了理想条件，实际上在发生外部扰动后，整流侧的电流控制器将迅速参与调节，但又短时间内难以达到理想的调节效果。在此动态过程中，如果不能对整流侧的控制作用进行合理等效，将对故障特性分析等带来显著的误差，大大降低分析结论的准确性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法、系统及设备，能够更准确的等效故障后高压直流输电系统整流侧的动态特性，提升故障分析的精确性，有利于保障高压直流输电系统和大电网的安全稳定运行。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0009]在本申请的一个方面中，提供了一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法，包括以下步骤：
[0010]构建高压直流输电系统整流侧PI控制环节的等效电路；
[0011]构建高压直流输电系统整流器越前触发角余弦函数的等效函数；
[0012]根据所述等效电路的电路参数、所述等效函数以及整流器的外特性函数构建高压直流输电系统整流侧等效模型。
[0013]常用的故障后整流侧等效方法有两种：(1)假设故障后瞬间整流器触发角维持不变，整流侧可以视为恒定电压源，直流电流由整流、逆变两侧电压差决定；(2)假设整流侧的电流控制是理想的，整流侧可视为恒定电流源，直流电流等同于整流侧电流控制目标。然而，上述等效均只考虑了理想条件，实际上在发生外部扰动后，整流侧的电流控制器将迅速参与调节，但又短时间内难以达到理想的调节效果。在此动态过程中，如果不能对整流侧的控制作用进行合理等效，将对故障特性分析等带来显著的误差，大大降低分析结论的准确性。基于此，在本方案中，提供了一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法，在构建等效模型时，并非简单地将整流侧视为理想电压源或者理想电流源，而是有效考虑了整流侧电流控制器的控制作用的影响，从而降低了故障分析的误差，有助于高压直流输电系统运行分析、保护控制等有效开展。
[0014]优选地，所述等效电路为串联的RC电路，且电路参数为：
[0015][0016]其中，β为高压直流输电系统整流器的越前触发角；U
equ
为等效电路两端的电压；I
err
为等效电路上流过的电流，同时也是PI控制器的输入电流偏差；R
equ
为等效电路中电阻的阻值，C
equ
为等效电路中电容的容值，k
p
为PI控制环节的比例增益，1/k
i
为PI控制环节的积分时间常数。
[0017]优选地，所述等效函数为：
[0018]cosβ＝kβ+b β∈[β
l
,β
u
]；
[0019]其中，k为系数，β
l
为β变化范围的下限，β
u
为β变化范围的上限，b为常数。
[0020]优选地，所述高压直流输电系统整流侧等效模型为：
[0021][0022]其中，U
d1
为高压直流输电系统整流侧直流电压，k为系数，N为系统每一极中六脉动换流器的个数，U1为整流侧换流变压器阀侧空载线电压有效值，I
ref
为直流电流控制参考值，I
d
为直流电流实测值，X
r1
为换相电抗。
[0023]在本申请的第二个方面中，提供了一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立系统，包括：
[0024]等效电路构建模块，用于构建高压直流输电系统整流侧PI控制环节的等效电路；
[0025]等效函数构建模块，用于构建高压直流输电系统整流器越前触发角余弦函数的等效函数；
[0026]等效模型构建模块，用于根据所述等效电路的电路参数、所述等效函数以及整流器的外特性函数构建高压直流输电系统整流侧等效模型。
[0027]常用的故障后整流侧等效方法有两种：(1)假设故障后瞬间整流器触发角维持不变，整流侧可以视为恒定电压源，直流电流由整流、逆变两侧电压差决定；(2)假设整流侧的电流控制是理想的，整流侧可视为恒定电流源，直流电流等同于整流侧电流控制目标。然
而，上述等效均只考虑了理想条件，实际上在发生外部扰动后，整流侧的电流控制器将迅速参与调节，但又短时间内难以达到理想的调节效果。在此动态过程中，如果不能对整流侧的控制作用进行合理等效，将对故障特性分析等带来显著的误差，大大降低分析结论的准确性。基于此，在本方案中，提供了一种高压直流输电系统整流侧等效模型建立系统，在构建等效模型时，并非简单地将整流侧视为理想电压源或者理想电流源，而是有效考虑了整流侧电流控制器的控制作用的影响，从而降低了故障分析的误差，有助于高压直流输电系统运行分析、保护控制等有效开展。
[0028]优选地，所述等效电路构建模块构建的等效电路为串联的RC电路，且电路参数为：
[0029][0030]其中，β为高压直流输电系统整流器的越前触发角；U
equ
为等效电路两端的电压；I
err
为等效电路上流过的电流，同时也是PI控制器的输入电流偏差；R
equ
为等效电路中电阻的阻值，C
equ
为等效电路中电容的容值，k
p
为PI控制环节的比例增益，1/k
i
为PI控制环节的积分时间常数。
[0031]优选地，所述等效函数构建模块构建的等效函数为：
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法，其特征在于，包括以下步骤：构建高压直流输电系统整流侧PI控制环节的等效电路；构建高压直流输电系统整流器越前触发角余弦函数的等效函数；根据所述等效电路的电路参数、所述等效函数以及整流器的外特性函数构建高压直流输电系统整流侧等效模型。2.根据权利要求1所述的高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法，其特征在于，所述等效电路为串联的RC电路，且电路参数为：其中，β为高压直流输电系统整流器的越前触发角；U
equ
为等效电路两端的电压；I
err
为等效电路上流过的电流，同时也是PI控制器的输入电流偏差，R
equ
为等效电路中电阻的阻值，C
equ
为等效电路中电容的容值，k
p
为PI控制环节的比例增益，1/k
i
为PI控制环节的积分时间常数。3.根据权利要求1所述的高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法，其特征在于，所述等效函数为：cosβ＝kβ+b β∈[β
l
,β
u
]；其中，k为系数，β
l
为β变化范围的下限，β
u
为β变化范围的上限，b为常数。4.根据权利要求1所述的高压直流输电系统整流侧等效模型建立方法，其特征在于，所述高压直流输电系统整流侧等效模型为：其中，U
d1
为高压直流输电系统整流侧直流电压，k为系数，N为系统每一极中六脉动换流器的个数，U1为整流侧换流变压器阀侧空载线电压有效值，I
ref
为直流电流控制参考值，I
d
为直流电流实测值，X
r1
为换相电抗。5.高压直流输电系统整流侧等效模型建立系统，其特征在于，包括：等效电路构建模块，用于构建高压直流输电系统整流侧PI控制环节的等效电路；等效函数构建模块，用于构建高压直流输电系统整流器越前触发角余弦函数的等效函数；等效模型构建模块，用于根据所述等效电路的电路参数、所述等效函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，李小鹏，滕予非，张纯，张华杰，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：