基于PSCAD／EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真分析

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1、第24卷第9期电力科学与工程VO1_24．NO．9lO2o08年11月ElectricPowerScienceandEngineeringNOv一2008基于PSCAD／EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真分析陈勇，吴艳辉(武汉大学电气工程学院，湖北武汉43o072)摘要：利用电磁暂态仿真软件PscAD／EMTDc搭建了一个背靠背直流输电系统模型，并在稳态运行和故障运行两种状态下进行仿真分析，给出了仿真波形和结论分析。仿真结果表明，在PscAD／EMTDc环境下建立的直流控制系统具有较好的调节性，可以为实际工程以及研究工作提供参考。关键词：高压直流输电；PScA

2、D；控制特性；仿真分析中图分类号：TM74文献标识码：A由图2等值电路可求出稳态运行时直流电流为O引言厶=一—==_一¨(1)电力需求越来越大，对电能质量也提出了更高的要求。由于高压直流输电具有电能损耗小，可控式中为整流器的触发滞后角；为逆变器的触发越性强和稳定性高等特点和优势，使其在远距离大容前角。且有量输电、海底电缆输电、系统互联等领域中得到了_1．35丘=_1．35E(2)广泛的应用”。鉴于此，高压直流输电必将在我国西电东送以及电力系统全国联网工程中发挥重要式(1)，(2)表明，调节整流器的触发滞后的作用。因此，采用计算机仿真的方法，研究直流角或逆变器的触发

3、越前角，调节加到换流阀控制极输电系统的运行状态和控制方法就显得极为必要。或栅极的触发脉冲的相位，可以达到调节输送的直本文采用电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDc搭建流电流和直流功率的目的，从而实现对直流输电系了典型背靠背(BTB)换流站，给出了正常运行及统的控制。逆变侧交流系统发生故障时的整流侧和逆变侧的电流、电压波形，为进一步分析直流输电系统的运行和控制提供了可靠的依据。l直流输电系统的结构及其控制原理图l典型直流输电系统的构成一个典型直流输电系统如图l所示，其工作过程如下：交流系统l的电能通过变压后，由整流站将交流功率变为直流功率，通过直流输电线路将直流功率

4、送至逆变站，再由逆变站将直流功率变成交co鲫cOs流功率送至变压器2变压后，送至交流系统2川。对于图1所示的典型直流输电系统，其等效电路图如图2所示。图2典型直流输电系统的等效电路收稿日期：2008—06—28．作者简介：陈勇(1985一)，男，武汉大学电气工程学院硕士研究生第9期陈勇，等基于PScAD／EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真分析l1当交流侧发生严重故障时，交流电压将降到很2直流输电控制系统的控制方式低的水平，这时逆变器发生换相失败是不可避免的。为此整流侧增加了图4中∞段特性，使低电高压直流输电与交流输电相比，一个显著特点压时电流下降，防止发生上述

5、情况。逆变侧也设置是可以通过对两端换流器的快速调节，控制直流线段，使两侧的特性曲线不相交。DG和肘段路输送功率的大小和方向，以满足整个交直流联合是低电压时最小电流限制特性。有了这段特性，在系统运行要求直流线路短路故障时，两侧换流器仍能保持适当的整流器的基本控制特性是定电流控制方式，如电流，保持交流电压在合适范围内。图3所示。由式(1)和(2)可知：定6c角特性为向右下方倾斜的直线，随院角的增大，直线平行下3模型搭建与仿真移。定电流的控制特性为一段与横轴垂直的直线，当交流侧电压有变化时，通过调整角，使运行点沿本文交流侧输电系统采用cIGRE提供的高压这段直线上下移动

6、，以保持电流恒定。直流输电标准模型，其基本参数如下：脉冲数为12，直流线路的额定电压为500kV，额定电流为2kA，直流线路电感(包括平波电抗器)为O．5968H，直运行点流线路电阻为2．5Q，逆变器换流电抗为9．522Q，整流器换流电抗为21．4245Q，无功装置为固定电容器，滤波器采用阻尼滤波器(限于篇幅，将不列出其结构图)。直流侧采用上述直流控制模型建模，其结构如图3整流器基本控制特性图图5所示。利用仿真软件PSCAD搭建模型后，进站逆变器既由定y(熄弧角)角控制，也由定电流行了下列仿真实验。在模型搭建过程中，对所有的控制。稳定运行时，采用的是定角控制，逆变

7、侧输出值进行了标幺化处理。本次仿真时间设置为的触发角)，可以通过比较熄弧角测量值和额定值之1．0s，EMTDc迭代时间设置为0．06s。输出量为崎间的差异，然后再以一个PI控制器来控制输出。整流侧直流电流、电压，逆变侧直流电流、电压。但是当实测直流电流与电流整定值之差较大时，逆对进行正常运行、单相接地故障、三相接地故障3变器的电流控制器将会取代定)，角控制。在交流电种情形的仿真分析。压异常的情况下，逆变侧获得电流控制权。此时整上层传递整流侧直流电流测量值流侧运行由％控制。的电流整在整流侧的控制中还加入了低压限流环节定值信号VDCL(VoltageDependent

8、Curre