高壓直流輸電小信號模型建立的方法
2023-07-23 20:13:11
專利名稱：高壓直流輸電小信號模型建立的方法
高壓直流輸電小信號模型建立的方法技術領域
本發明屬於電力系統動態穩定性頻域法分析的建模方法。交流/直流互聯電力大系統自發的低頻振蕩使系統無法正常運行，這類小信號穩定性本質上是機電振蕩，宜用系統狀態方程線性化及頻域法特徵值分析進行判斷。本發明涉及高壓直流輸電(HVDC)系統 (整流站及主控系統、逆變站及主控系統和直流線路)的線性化模型建立。
背景技術：
國際和國內進行電力系統低頻振蕩分析的軟體有上海交通大學的SSAP、加拿大 Powertech Labs (PTL)的 DSA、德國 Siemens 的 Neva、瑞典 ABB 的 SIMPOW 和中國電力科學院的BPA等。電力系統聯網發電機已達千臺以上，除SSAP外規模能合適的軟體包有DSA和 BPA，其中DSA所具直流輸電HVDC及控制系統建模功能介紹如下
加拿大PTL公司的DSA 8. 0軟體(2008年5月版本)中SSAT為小信號分析工具， 詳見用戶手冊。其直流輸電系統模型和暫態穩定分析工具TSAT通用，將所有直流輸電系統集中在「用戶定義控制(UDC)」模塊中，和交流網絡聯結進行P、Q功率交換。如
圖1所示。
HVDC模型有詳細模型；功能模型(響應，行為等)；及簡化模型三類。
電網互聯規模越來越大，穩定性分析需要HVDC及其控制系統和附加控制系統的詳細模型，以便採用HVDC雙側調製，乃至協調控制提高對低頻振蕩的阻尼。DSA軟體中的 HVDC模型對於現今小信號穩定分析有以下不足
1.將所有直流輸電集中於一個多換流器區域，模型中的變量採用全值(圖2所示)。初始化後系統各自分開，以降低裝置狀態方程的規模。當系統所含直流輸電工程數很多時可能受到限制。
2.簡化模型常用代數方程表示，直流輸電線簡化成電阻。而直流輸電線路長達 1000-2000公裡，忽略電感、平波電抗和對地電容帶來誤差。
3.即使建立了包含動態過程的詳細模型，很多情況在計算過程中也自動轉化為簡化模型，工作點附近有功P保持不變(圖3所示)。而低頻振蕩屬於機電振蕩，不宜忽略有功P的變化。發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種高壓直流輸電小信號模型建立的方法，可以很好的解決上述背景技術中存在的問題。
本發明高壓直流輸電小信號模型的建立方法，包括以下幾個方面
(1)在面向對象及模塊化的軟體SSAP中建模，每一直流輸電工程獨立封裝成一個模塊，和每臺同步發電機模型平等地接入系統的總增廣狀態方程。軟體和模型可擴充性達最高水平。
(2)直流輸電系統以換流站(整流站與逆變站)準穩態方程及直流輸電線路微分方程描述。對穩態運行平衡點各電量的增量，建立小信號線性化模型。
(3)直流輸電系統主控制系統包括整流站定電流控制(或定功率控制)，逆變站定熄弧角Y控制(或定電壓控制)。控制器均以傳遞函數描述。
整流器和逆變器分別建模得到兩組線性化代數方程；
步驟2 直流線路的T型等效電路中，Rd、Ld、Cd分別為線路電阻、電感與對地電容的集中參數，其中Ld包括平波電抗器。Vdffl為線路中點電壓。'MdΔ/,a bCdAa
二e fghAVxAVdJ jkm_ a _
直流線路模型的線性化小信號狀態方程為Rdr10Δ4Ldr 11
AVdm=1 c~0權利要求
1.一種高壓直流輸電小信號模型建立的方法，其特徵在於(1)在面向對象及模塊化的軟體SSAP中建模，每一直流輸電工程獨立封裝成一個模塊，和每臺同步發電機模型平等地接入系統的總的增廣狀態方程；(2)直流輸電系統以換流站準穩態方程及直流輸電線路微分方程描述，對穩態運行平衡點各電量的增量，建立小信號線性化模型；(3)直流輸電系統主控制系統包括整流站定電流控制或定功率控制，逆變站定熄弧角Y控制或定電壓控制，控制器均以傳遞函數描述。
2.根據權利要求1所述的高壓直流輸電小信號模型建立的方法，其特徵在於具體實現包括如下步驟步驟1 穩態運行時，換流器的交直流兩側電量基本關係式如下
全文摘要
本發明公開一種高壓直流輸電小信號模型建立的方法，其中(1)在面向對象及模塊化的軟體SSAP中建模，每一直流輸電工程獨立封裝成一個模塊，和每臺同步發電機模型平等地接入系統的總的增廣狀態方程；(2)直流輸電系統以換流站包括整流站與逆變站準穩態方程及直流輸電線路微分方程描述，對穩態運行平衡點各電量的增量，建立小信號線性化模型；(3)直流輸電系統主控制系統包括整流站定電流控制或定功率控制，逆變站定熄弧角γ控制或定電壓控制，控制器均以傳遞函數描述。本發明系統規模不受限制，適合電力系統低頻振蕩或稱小幹擾穩定性的分析，適用於探索抑制低頻振蕩的措施。
文檔編號G06F17/50GK102545201SQ20111044683
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者彭波, 楊帆, 金勇 , 金小明, 陳陳 申請人:上海交通大學, 南方電網科學研究院有限責任公司