交直流混合電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真模型構(gòu)建和研究

《交直流混合電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真模型構(gòu)建和研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、交直流混合電網(wǎng)電磁暫態(tài)仿真模型構(gòu)建和研究摘要：交直流混合輸電為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)在技術(shù)上的更新與管理上的模式帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。文章分析交直流混合輸電模式，對(duì)其電磁暫態(tài)仿真模型進(jìn)行構(gòu)建與分析，首先進(jìn)行交流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型分析，包括數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與錄入以及電磁暫態(tài)仿真模型的搭建，然后對(duì)直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：交直流混合電網(wǎng)；電磁暫態(tài)仿真；模型構(gòu)建中圖分類號(hào)：TM743文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374(2013)26-0107-041概述我國(guó)的能源需求在地理分布上并不均勻，因此建設(shè)特高壓以及超高壓的骨干網(wǎng)架，是電力系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前,隨著電力建設(shè)進(jìn)程的發(fā)

2、展，髙壓直流輸電已經(jīng)逐步被引入到跨區(qū)域的輸電系統(tǒng)之中，交直流混合電網(wǎng)項(xiàng)目也逐步在全國(guó)各地上馬動(dòng)工。然而應(yīng)該看到的是：這種輸電的模式一方面能夠?yàn)閲?guó)家經(jīng)濟(jì)與電網(wǎng)企業(yè)帶來(lái)明顯的效益，另一方面也使得電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜化，并為其在技術(shù)上的發(fā)展與管理上的模式帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。在交直流混合電網(wǎng)中，直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)最大的區(qū)別就在于其特殊的運(yùn)行特性，例如基于直流的輸電模式，其控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間普遍短于交流系統(tǒng)，j流輸電往往能夠在毫秒級(jí)別的時(shí)間之內(nèi)完成響應(yīng)，因此在交流系統(tǒng)的交織下，可以把直流輸電模式看作一個(gè)典型的大負(fù)荷。正是由于直流輸電具備與眾不同的運(yùn)行特點(diǎn)，并且能夠傳輸相對(duì)較大的功率，

3、因此在交直流混合電網(wǎng)中由于交流和直流的互相作用，便可能面臨各類難以解決的技術(shù)難點(diǎn)。包括：如果處于直流輸電網(wǎng)絡(luò)范圍之內(nèi)的交流部分出現(xiàn)故障或者障礙時(shí)，便有可能導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)中換流器無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常換相。在換相的過(guò)程里，涉及到復(fù)雜度比較高的電氣量變化，會(huì)在很大程度上影響其附近的繼保設(shè)備，甚至使之誤動(dòng)。因此，如何提高大規(guī)模交直流電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。本文以山東電網(wǎng)為例，分析其在納入直流輸電模式之后，一旦電網(wǎng)中的直流系統(tǒng)發(fā)生故障，有可能為交流帶來(lái)何種影響。并以含國(guó)家電網(wǎng)公司達(dá)標(biāo)投產(chǎn)的重點(diǎn)工程，也是全國(guó)第一條±660千伏電壓等級(jí)的輸電工程寧東至山東±660千

4、伏的交直流混合電網(wǎng)為例，對(duì)其電磁暫態(tài)仿真模型進(jìn)行構(gòu)建與分析，首先進(jìn)行交流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型分析，包括數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與錄入以及電磁暫態(tài)仿真模型的搭建，然后對(duì)直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型進(jìn)行分析，包括直流系統(tǒng)基本概況的介紹以及各類設(shè)備參數(shù)的選擇，最后在此基礎(chǔ)上闡述了電網(wǎng)混合系統(tǒng)潮流、短路電流的調(diào)節(jié)的思路。本文的成果可以給交直流混合輸電網(wǎng)絡(luò)中的故障瞬態(tài)特征分析提供比較好的理論支持與實(shí)踐借鑒。2交流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型分析對(duì)交直流混合電網(wǎng)進(jìn)行仿真，首先應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)源格式的統(tǒng)一化，然后搭建電磁暫態(tài)仿真模型。本研究是基于PSCAD/EMTDC環(huán)境的，因此所有的數(shù)據(jù)均應(yīng)能符合該環(huán)境之下的

5、要求。本部分關(guān)注的是電網(wǎng)中一旦發(fā)生直流輸電系統(tǒng)的障礙或者故障，以其瞬態(tài)特征為研究對(duì)象，評(píng)估當(dāng)直流換相不成功的時(shí)候會(huì)為交流保護(hù)帶來(lái)怎樣的影響，為其構(gòu)建仿真模型。所以，首先應(yīng)該把基于PSASP的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之成為基于PSCAD的數(shù)據(jù)，從而便于在電力系統(tǒng)仿真分析軟件的環(huán)境中進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真模型的搭建。此類模型的搭建目前的研究成果和實(shí)踐案例并不多，因此結(jié)合山東電網(wǎng)的特點(diǎn)以及交直流混合輸電的具體方案，本文通過(guò)以下的思路進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真模型的構(gòu)建：第一步：進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，把基于電力系統(tǒng)分析綜合程序的數(shù)據(jù)映射為基于電力仿真軟件PSCAD的數(shù)據(jù)。第二步：結(jié)合電網(wǎng)的具體情

6、況，以典型的電網(wǎng)方案為基準(zhǔn)，構(gòu)建交流仿真模型。在進(jìn)行不同環(huán)境之下格式轉(zhuǎn)換的時(shí)候，需要考慮的電器參數(shù)包括網(wǎng)內(nèi)的電源、變壓設(shè)備以及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備等。第三步：對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，使所構(gòu)建的仿真模型開始運(yùn)行，同時(shí)對(duì)于電網(wǎng)中潮流和短路電流分布進(jìn)行調(diào)整，使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后的電氣環(huán)境保持一致。2.1數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與錄入2.1.1變壓設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程。在PSCAD環(huán)境中，涉及到變壓器設(shè)備電磁暫態(tài)環(huán)境的數(shù)據(jù)，需要轉(zhuǎn)換的有：變壓器的容量、變壓器工作頻率、變壓器繞組方式等等。采用的具體方法為：(1)對(duì)于基于電力系統(tǒng)分析綜合程序的變壓設(shè)備所有繞組的短路電壓參數(shù)，可以將其直接轉(zhuǎn)換為基于PSCAD環(huán)境的中

7、漏電抗。(2)對(duì)于變壓設(shè)備由磁滯損耗和渦流損耗組成鐵耗與銅耗，應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)換，將有名值映射到標(biāo)幺值。舉例來(lái)講，電力系統(tǒng)分析綜合程序中，若鐵耗值為24725kW,便能夠映射為PSCAD環(huán)境中的標(biāo)幺值01003495p.u.。如果是將PSASP電力系統(tǒng)分析綜合程序中的銅耗映射到基于PSCAD的環(huán)境，方法是首先將三組短路損耗進(jìn)行求和并除二，獲取其有名值，然后將此有名值映射為標(biāo)幺值。2.1.2輸電線路的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程：(1)確定輸電線路模型。由于本研究主要針對(duì)的是輸電線路在動(dòng)態(tài)方面的屬性，所以確定以分布參數(shù)的模型來(lái)描述輸電線路。由于是研究電磁暫態(tài)下的屬性，因此經(jīng)過(guò)綜合比較，P