基于Matlab／Simulink的直流输电系统的建模与仿真

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1、第33卷第1期四川I电力技术Vo1．33，No．12010年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．。2010基于Matlab／Simulink的直流输电系统的建模与仿真赵晓娜，方玉，李天明(1．电子科技大学，四川成都610054；2．四川电力试验研究院，四川成都610072)摘要：介绍了高压直流输电(HVDC)系统的结构与原理。利用Matlab中的Simulink对HVDC系统进行建模，分析其稳态特性，并对几种常见故障进行了仿真，得出相应的仿真波形，验证了模型的有效性。关键词

2、：高压直流输电系统；Matlab／Simulink；仿真模型Abstract：Thebasicstructureandprincipleofhigh—voltagedirectcurrent(HVDC)transmissionsystemareintroducedbrief-ly．ThenasimulationmodelofHVDCsystemusingMatlab／Simulinkisestablished．Withthismodel，theperformancesofitssteadystatearean

3、alyzedandseveralcommonfaultsarestudied．Simulationresultsshowthevalidityofthemode1．Keywords：HVDCtransmissionsystem；Matlab／Simulink；simulationmodel中图分类号：TM743文献标志码：A文章编号：1003—6954(2010)O1—0022—032009年单极投运，线路工程在2009年完工。0引言可以看到，直流输电将成为中国电网的重要组成部分j。在此背景下，研究HVDC的

4、结构、运行原理与交流输电相比，高压直流输电(HVDC)具有线及控制方法，对HVDC进行建模与仿真，分析系统的路输送容量大、造价低、损耗小、电力系统间的非同步稳态、动态特性等显得非常重要。下面利用Matlab联网能力强等优点，而且，直流输电不存在交流输电中的Simulink对HVDC进行建模，并在此模型基础的稳定问题，有利于远距离大容量送电¨J。上进行了系统的稳态、直流线路故障、逆变器交流侧自从20世纪80年代末以来，中国高压直流输电a相接地故障及a、b两相接地故障仿真，得出相应的技术的研究和发展取得了突飞猛进

5、的提高，目前已投仿真波形，验证了HVDC模型的有效性。运l0个直流输电工程，包括舟山、葛南、天广、三常等工程。为实现“西电东送”的战略规划，中国正在积1HVDC的结构与原理极推进包括4-660kV、4-800kV、4-1000kV特高压HVDC工程的建设。近期中国规划发展的HVDC工HVDC自1954年诞生以来，其基本的工作原理程主要包括内蒙及陕甘宁地区的煤电通过高压直流变化不大，如图l所示的简单两端HVDC输电系统或特高压直流向京津塘、山东等地输电，四川水电向包括两个换流站、直流输电线路及两端交流系统I和华

6、东、华中地区特高压直流输电等。Ⅱ。当系统I向系统Ⅱ送电时，换流站l运行于整流值得一提的是，德阳一宝鸡4-500kV直流输电状态，把系统I送来的三相交流电变换成直流电，经工程为四川电网与西北电网的联网工程，已作为国家直流线路送到换流站2。换流站2则运行于逆变状电网公司支援四川灾后重建的重点项目，预计在态，把直流电变换为三相交流电送人系统Ⅱ。直流输童流输电境酶h习l_r_JI．．．_—一1图1HVDC输电的基本原理·22·第33卷第1期四川电力技术Vo1．33。No．12010年2月SichuanElectric

7、PowerTechnologyFeb．。2010平波电抗器直流缝路，电缆换流鞭I⋯-j-交流母线厂(卜一Z={：专r一器_功漉补f尝调毫安器图2基于晶闸管换流站的基本结构电两端的直流电压及其间的直流电流可以通过控制作用是抑制换流器产生的注人直流线路的谐波电流。换流站内的换流器来进行快速调节，通常是由逆变站(5)无功补偿：通常由静电电容器(包括滤波器控制直流电压，整流站控制直流电流(或功率)，从而电容)、静止无功补偿器供给，为直流线路提供无功实现可控的输送功率。直流输电线路不传输无功功补偿。率，但基于晶闸管的整

8、流器和变换器在进行换流时，无论是整流器还是逆变器，适当地控制整流器的均需一定量的无功功率。触发延迟角和逆变器的触发越前角便可以得到换流站是HVDC输电系统的核心部分，图2所各种电压一电流特性。HVDC系统中可通过调节Ot和示为一个基于晶闸管阀换流站的基本结构，主要包括口来控制线路上的电压、电流和传输的功率。一般情以下几个部分。况下，换流站的控制方式是整流侧采用定直流电流控(1)换流器：由晶闸管组成，