交直流混合电网电磁暂态仿真模型构建和研究

《交直流混合电网电磁暂态仿真模型构建和研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、交直流混合电网电磁暂态仿真模型构建和研究摘要：交直流混合输电为电网运营在技术上的更新与管理上的模式带来新的挑战。文章分析交直流混合输电模式，对其电磁暂态仿真模型进行构建与分析，首先进行交流系统电磁暂态仿真模型分析，包括数据的转换与录入以及电磁暂态仿真模型的搭建，然后对直流系统电磁暂态仿真模型进行分析。关键词：交直流混合电网；电磁暂态仿真；模型构建中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1009-2374(2013)26-0107-041概述我国的能源需求在地理分布上并不均匀，因此建设特高压以及超高压的骨干网架，是电力系统发展的大趋势。当前,随着电力建设进程的发

2、展，髙压直流输电已经逐步被引入到跨区域的输电系统之中，交直流混合电网项目也逐步在全国各地上马动工。然而应该看到的是：这种输电的模式一方面能够为国家经济与电网企业带来明显的效益，另一方面也使得电网结构日趋复杂化，并为其在技术上的发展与管理上的模式带来了新的挑战。在交直流混合电网中，直流系统与交流系统最大的区别就在于其特殊的运行特性，例如基于直流的输电模式，其控制系统的响应时间普遍短于交流系统，j流输电往往能够在毫秒级别的时间之内完成响应，因此在交流系统的交织下，可以把直流输电模式看作一个典型的大负荷。正是由于直流输电具备与众不同的运行特点，并且能够传输相对较大的功率，

3、因此在交直流混合电网中由于交流和直流的互相作用，便可能面临各类难以解决的技术难点。包括：如果处于直流输电网络范围之内的交流部分出现故障或者障碍时，便有可能导致直流输电系统中换流器无法实现正常换相。在换相的过程里，涉及到复杂度比较高的电气量变化，会在很大程度上影响其附近的继保设备，甚至使之误动。因此，如何提高大规模交直流电网的可靠性和经济性，是一个亟待解决的问题。本文以山东电网为例，分析其在纳入直流输电模式之后，一旦电网中的直流系统发生故障，有可能为交流带来何种影响。并以含国家电网公司达标投产的重点工程，也是全国第一条±660千伏电压等级的输电工程宁东至山东±660千

4、伏的交直流混合电网为例，对其电磁暂态仿真模型进行构建与分析，首先进行交流系统电磁暂态仿真模型分析，包括数据的转换与录入以及电磁暂态仿真模型的搭建，然后对直流系统电磁暂态仿真模型进行分析，包括直流系统基本概况的介绍以及各类设备参数的选择，最后在此基础上阐述了电网混合系统潮流、短路电流的调节的思路。本文的成果可以给交直流混合输电网络中的故障瞬态特征分析提供比较好的理论支持与实践借鉴。2交流系统电磁暂态仿真模型分析对交直流混合电网进行仿真，首先应进行数据源格式的统一化，然后搭建电磁暂态仿真模型。本研究是基于PSCAD/EMTDC环境的，因此所有的数据均应能符合该环境之下的

5、要求。本部分关注的是电网中一旦发生直流输电系统的障碍或者故障，以其瞬态特征为研究对象，评估当直流换相不成功的时候会为交流保护带来怎样的影响，为其构建仿真模型。所以，首先应该把基于PSASP的所有数据进行转换，使之成为基于PSCAD的数据，从而便于在电力系统仿真分析软件的环境中进行电磁暂态仿真模型的搭建。此类模型的搭建目前的研究成果和实践案例并不多，因此结合山东电网的特点以及交直流混合输电的具体方案，本文通过以下的思路进行电磁暂态仿真模型的构建：第一步：进行数据格式的转换，把基于电力系统分析综合程序的数据映射为基于电力仿真软件PSCAD的数据。第二步：结合电网的具体情

6、况，以典型的电网方案为基准，构建交流仿真模型。在进行不同环境之下格式转换的时候，需要考虑的电器参数包括网内的电源、变压设备以及无功补偿设备等。第三步：对程序进行调试，使所构建的仿真模型开始运行，同时对于电网中潮流和短路电流分布进行调整，使数据转换前后的电气环境保持一致。2.1数据的转换与录入2.1.1变压设备的数据转换过程。在PSCAD环境中，涉及到变压器设备电磁暂态环境的数据，需要转换的有：变压器的容量、变压器工作频率、变压器绕组方式等等。采用的具体方法为：(1)对于基于电力系统分析综合程序的变压设备所有绕组的短路电压参数，可以将其直接转换为基于PSCAD环境的中

7、漏电抗。(2)对于变压设备由磁滞损耗和涡流损耗组成铁耗与铜耗，应通过转换，将有名值映射到标幺值。举例来讲，电力系统分析综合程序中，若铁耗值为24725kW,便能够映射为PSCAD环境中的标幺值01003495p.u.。如果是将PSASP电力系统分析综合程序中的铜耗映射到基于PSCAD的环境，方法是首先将三组短路损耗进行求和并除二，获取其有名值，然后将此有名值映射为标幺值。2.1.2输电线路的数据转换过程：(1)确定输电线路模型。由于本研究主要针对的是输电线路在动态方面的属性，所以确定以分布参数的模型来描述输电线路。由于是研究电磁暂态下的属性，因此经过综合比较，P