修正预测熄弧角建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了修正预测熄弧角建模方法及系统，该建模方法的实现步骤如下：在仿真软件PSCAD/EMTDC中首先搭建直流系统的主电路，在逆变侧控制电路中采用修正预测熄弧角建模方法建立控制模型，本发明专利技术采用银东±660kV直流系统模型进行了验证，结果表明本建模方法的正确性；本发明专利技术可以解决熄弧角无法实际测量的问题，并且保证了逆变侧控制曲线为一正斜率曲线，该建模方法简单实用，可以较好地为仿真研究直流系统的动态特性服务，是无法实测熄弧角直流系统详细建模的必要条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种预测熄弧角方法及系统。尤其涉及一种修正预测熄弧角建模方法及系统。
技术介绍
直流系统动态特性长期以来一直是直流工程关注的重点，而且随着直流工程规模越来越大，直流输送容量越来越高，其重要性日益凸显。直流动态特性分析内容极其广泛， 所有直流侧的研究都可以包含在内，而且其中每一个方面都值得单独进行细致的研究。按照直流系统的结构，从系统角度出发，与电磁暂态过程相关的研究方向可以归纳为1.直流输电引起的次同步谐振问题；2.与换流站相连的发电机的自励磁问题；3.用于电磁暂态仿真的交流系统等值问题；4.不同交流系统强度以及不同交流侧故障下，直流系统的响应问题；5.变压器的饱和以及偏磁问题；6.换流变压器的铁磁谐振问题；7.直流输电引起的谐波以及低次谐振问题；8.直流输电换流站的暂态过电压(TOV)问题；9.直流输电控制保护系统的特性分析以及新控制策略；10.直流输电系统故障响应特性以及故障恢复问题；11.换相失败以及多馈入直流输电的换相失败；12.直流输电线路故障以及与交流线路的电磁耦合；13.直流输电的通讯干扰问题。以上研究都属于直流输电动态特性分析，每个课题之间并非独立，而是相互关联。 如上所述，每个课题都值得投入精力去深入研究，而且针对以上研究课题，无论工程界还是学术界都已经或多或少的涉及，但因为各自关注重点不同，因此具体研究内容和方法也存在差异。无论直流系统还是交流系统，故障是不可避免的。而不同故障下逆变换流站的响应特性也存在差异。例如，交流侧三相故障导致换流母线电压跌落，接地电阻大小将影响到电压跌落的幅度，从而决定了逆变站是否会发生换相失败，而换相失败将直接导致直流输送功率的中断；单相接地故障不仅会引起电压复制跌落，同时由于三相不对称，其过零点偏移也会导致直流的换相过程受到影响。在同样类型的故障下，又会因为交流系统强弱的不同，所联结的直流系统的特性也存在很大差异。故障本身无法避免，如何避免直流系统故障无疑重要，但是如何能使得直流系统快速从故障中恢复，从而恢复功率输送，同样也是人们一直关注的问题。对于仿真技术而言，如前所述电力系统仿真可以分为机电暂态仿真和电磁暂态仿真两个大类，其研究目的和建模方法都存在很大差异。机电暂态仿真一般采用PSS/E或BPA，其关注点在于大电网的暂态稳定，不可能也不需要对直流系统进行细致的工程模拟。 而要对含有电力电子元器件的系统，如直流输电或者FACTS进行特性分析，必须依赖电磁暂态仿真分析。ABB和SIEMENS都曾试图采用一种软件来覆盖机电暂态和电磁暂态仿真，但由于技术以及其他原因最终放弃该路线，转而使用PSS/E进行机电暂态仿真，使用PSCAD/ EMTDC进行电磁暂态仿真。PSCAD/EMTDC，作为一款电力系统电磁暂态仿真软件，已经得到全世界工程界的认可，尤其是其在处理电力电子元器件领域更是独树一帜。除了利用PSCAD/EMTDC进行仿真以外，直流系统动态特性研究还可借助于RTDS进行实时仿真。无疑，RTDS仿真更为接近于工程实际，但其硬件投资很大，一般运行单位和学校很难具备实验条件。因此采用PSCAD/EMTDC对直流系统建模仿真，是研究其电磁暂态特性的一个重要方法。直流系统的核心是控制系统，通常整流侧控制系统多采用定电流控制，逆变侧控制系统控制方式较多，主要有定熄弧角控制和定电压控制等。这两种方式各有优缺点，定熄弧角控制能维持恒定的熄弧角，有效防止换相失败，定电压控制能稳定交直流电压，有效防止电压崩溃或者促进故障电压恢复。国内大部分直流系统可以依据实际按照这两种控制方式在 PSCAD/EMTDC中建模。但是也有一些直流系统(如银东士660kV直流系统)由于其换流阀和控制系统不是一个单位生产，出现一定程度的不匹配，造成无法实测熄弧角，这就难以采用定熄弧角控制，而逆变侧交流系统较为稳定，采用定电压控制效果也不好，所以需要一种新的控制方式，这就是预测熄弧角控制方式，但是采用该方式逆变侧熄弧角控制曲线不一定为正斜率，不利于系统的稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为解决上述问题，提出一种修正预测熄弧角建模方法及系统， 它可以为直流系统建模服务，为实际工程运作提供一定的理论指导。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种修正预测熄弧角建模方法，它包括的步骤如下1)在仿真环境软件为PSCAD/EMTDC搭建直流系统的主电路；所述主电路包括逆变侧部分；2)针对主电路中逆变侧部分，搭建逆变侧控制电路，与步骤1)所述的主电路一起形成直流系统电路；3)通过逆变侧控制电路，在电路中修正预测熄弧角，获得用来控制逆变侧阀的触发脉冲的超前触发角；由此，通过超前触发角大小的控制使熄弧角维持在正常的15°至 20°区间额定角度内。所述修正预测熄弧角包括的具体实现步骤为a)通过逆变侧控制电路中设有的测量环节模块I中的电流互感器，对主电路单极直流电流进行测量，将测量所得的电流值与定值6/ π、逆变侧设有的换流变压器漏抗&、逆变侧设有的换流变压器变比值T经乘法器模块I相乘得到数值A ；b)通过逆变侧控制电路中设有的测量环节模块II中的电压互感器，对主电路中单极直流电压进行测量，与定值模块II提供的定值3▲经乘法器模块II相乘得到数值B ；c)通过逆变侧控制电路中设有的测量环节模块I中的电流互感器，对主电路单极直流电流进行测量，将测量所得的电流值经加法器模块II与定值模块III提供的定值1相力口，相加的结果与修正系数模块提供的系数K，经乘法器模块III相乘得到数值C ；所述k在不同的直流系统中取值不同，取值范围为0. 5-2之间；d)上述步骤a)、b)得到的数值A和B通过除法器模块相除，其结果与数值C、定值模块VI提供的定值COSY经加法器模块I相加，所述Y取值区间为15°至20° ；所得的和通过限值环节模块，反余弦变换环节模块arccos变换后，经加法器模块III与定值模块V 提供的定值η相加，最终通过逆变侧超前触发角输出模块得到逆变侧超前触发角，该超前触发角用来控制逆变侧阀的触发脉冲；所述限值环节模块进行最大、最小值限定，，取值区间为cosllO。-COS155° ；所述最大、最小值对通过该环节的数值进行限制，如果数值低于限值环节最小值，按最小值输出，如果数值大于限制环节最大值，按最大值输出，其余情况按实际数值输出，e)利用最终得到逆变侧超前触发角，用来控制逆变侧阀的触发脉冲；从而间接控制系统正常工作所需熄弧角大小，使其保持在15°至20°合理范围内。修正预测熄弧角系统中包括逆变侧控制电路，所述逆变侧控制电路中设有一个用于测量主电路中单极直流电流的测量环节模块I，所述测量环节模块I为电流互感器，所述测量环节模块I将测量的电流值与定值模块I提供的定值6/ π、逆变侧换流变压器漏抗模块提供的漏抗值)(τ，逆变侧换流变压器模块提供的变比值T分别输入到乘法器模块I，所述乘法器模块I将乘法运算得到的乘积数值A输出到除法器模块；逆变侧控制电路中设有用于测量主电路中单极直流电压的测量环节模块II，所述测量环节模块II为电压互感器，测量环节模块II所得测量值与定值模块II提供的定值分别输入到乘法器模块II，所述乘法器模块II运算得到的乘积数值B输出到除法器模块；所述测量环节模块I将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于大洋，郭启伟，任敬国，孙东磊，黄海丽，周利梅，于强强，雷宇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：