[发明专利]用于直流馈入电网直流系统暂态响应的简化求解方法

摘要

本发明公开了一种用于直流馈入电网直流系统暂态响应的简化求解方法，可用于交直流系统混合仿真中，其结果可作为直流系统换相失败的判断的依据；在该发明中，高压直流输电系统的数学模型包含了直流主设备系统的模型以及直流控制系统的模型；直流设备中计及了换流变压器、换流器、直流滤波器和直流线路；直流控制系统涉及换流器的不同控制方式；对于直流主设备系统中整流侧的模型进行简化，将整个整流侧表示为幅值可变的直流电源，其电压为控制角的函数；通过对简化直流设备系统与控制系统进行暂态仿真，得到全周期的高压直流输电系统的响应。

主权项

一种用于直流馈入电网直流系统暂态响应的简化求解方法，其特征在于：将高压直流输电系统的整流侧交流电源、换流变压器和换流器简化为幅值可变的直流电压源，利用触发角与整流侧交流电压求出等值电压，降低直流系统暂态响应求解的复杂度；具体如下：1)直流主设备系统的状态方程按照如下方法形成：将整流侧的交流电源、换流变压器和换流器简化为幅值可变的直流电压源；结合直流主设备系统的其他元件，即逆变侧换流变压器、平波电抗器、直流滤波器以及直流输电线路，根据逆变器中换流阀的不同导通与关断状态，使用各元件的电阻、电感及电容参数，按照电路原理形成不同电路结构下直流主设备系统的状态方程：x·=Aix+Biu+B‾uR---(1)]]>其中x为直流主设备系统的状态变量，输入u为逆变侧的三相电压瞬时值；为整流侧的输入矩阵；Ai、Bi分别为第i个工况下的状态矩阵以及逆变侧输入矩阵；uR为整流侧的等值直流电压；2)对于直流控制系统，按照其控制逻辑，列出其微分方程：y·=f(x,y)---(2)]]>式中y表示直流控制系统的状态变量；x为直流主设备系统的状态变量；直流控制系统的输出为整流侧的触发延迟角α与逆变侧的触发超前角β；3)式(1)中整流侧的等值直流电压uR将随着直流控制系统计算过程中，整流侧的触发延迟角α而变化；利用准稳态公式，uR表示为：uR=32πnTkTURcos(α)-3πnTXcId---(3)]]>其中nT为整流侧换流器的桥数，UR为整流器交流侧的线电压有效值，Xc与kT分别为整流侧换流变压器的等值电抗与变比，Id为直流线路电流；4)在交流系统的一个仿真步长TAC内，对直流系统按照如下步骤进行暂态响应计算：4.1)按照式(2)形成描述直流控制逻辑的直流控制系统方程；4.2)给定交流侧的电压以及直流控制系统和直流主设备系统的初值，设定仿真的起始时刻t＝t0，设置i＝0；4.3)根据该时刻的直流主设备系统运行工况，按照式(1)得到该时刻直流主设备系统的方程；4.4)联立直流主设备系统和直流控制系统的方程，以第i个工况起始时刻ti时的状态量x(ti)和y(ti)作为初值进行直流主设备系统和直流控制系统的暂态过程计算，根据换流器的换相电流以及触发角的信息，确定该工况的结束时刻ti+1；4.5)利用4.4)的结果得到整流侧的触发延迟角α，代入式(3)得到下一工况下的整流侧的等值直流电压uR；4.6)设置i＝i+1,继续进行直流主设备系统和直流控制系统下一个运行工况下的暂态过程计算，直至该时段即时长为TAC的仿真结束。