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1、PSCAD理念下電力體系機(jī)電暫態(tài)及電磁暫態(tài)混合模擬第一章緒論1.1高壓直流輸電的歷史與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀電能的輸送最早是通過(guò)直流實(shí)現(xiàn)的，但由于當(dāng)時(shí)直流電源和負(fù)荷均采用串聯(lián)方法，運(yùn)行方式復(fù)雜，可靠性較差，直流輸電沒(méi)有得到進(jìn)一步的發(fā)展。隨著三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的快速發(fā)展，交流輸電逐漸占據(jù)了統(tǒng)治地位。上世紀(jì)70年代以后，電力電子技術(shù)學(xué)科的迅猛發(fā)展，使得高壓大功率晶閘管、光電傳輸、微機(jī)控制和保護(hù)等新技術(shù)在直流輸電工程中得到廣泛應(yīng)用，從而推動(dòng)了直流輸電技術(shù)的發(fā)展。直流輸電和交流輸電相比在某些方面有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。第一，經(jīng)
2、濟(jì)性:直流輸電線路的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用比交流輸電低，而換流站的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用高于交流變電所，所以對(duì)于同樣的輸電容量，越遠(yuǎn)的輸電距離越能體現(xiàn)直流輸電的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。通常情況下，架空線路長(zhǎng)度大于600-700km時(shí)，采用直流輸電更為經(jīng)濟(jì)。第二，互連性:在交流系統(tǒng)中，輸送能力受到同步發(fā)電機(jī)功角穩(wěn)定與否的限制，而直流輸電可以在設(shè)備容量及受端系統(tǒng)容量允許的情況下，大容量輸送電力。另外，直流輸電可以實(shí)現(xiàn)非同步電網(wǎng)的互聯(lián)運(yùn)行，這里的非同步可以是頻率不同，也可以是頻率相同而非同步運(yùn)行，對(duì)實(shí)現(xiàn)全國(guó)電網(wǎng)安全穩(wěn)定聯(lián)網(wǎng)有著巨大的意義。第三，快速控制特
3、性:直流輸電是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)改變換流器的觸發(fā)角來(lái)實(shí)現(xiàn)的，響應(yīng)速度很快，具有潮流快速可控的特點(diǎn)，可根據(jù)交流系統(tǒng)的要求快速改變系統(tǒng)輸送的有功和無(wú)功，從而提高交流系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。這些特點(diǎn)使得直流輸電比較適用于以下領(lǐng)域:長(zhǎng)距離大容量輸電，海底電纜輸電，非同步運(yùn)行的交流系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，向大城市送電的直流地下電纜工程，還可作為限制短路電流的措施。從1954年瑞典果特蘭島高壓直流輸電工程投入運(yùn)行以來(lái)，全世界投入運(yùn)行的高壓直流輸電工程總數(shù)已超過(guò)100個(gè)，總?cè)萘砍^(guò)70000M公司引進(jìn)仿真系統(tǒng)就屬于典型的數(shù)?；旌蠈?shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。
4、三、數(shù)字實(shí)時(shí)仿真電力系統(tǒng)數(shù)字實(shí)時(shí)仿真基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)，采用多CPU并行處理，由系統(tǒng)仿真時(shí)下載到該CPU的軟件來(lái)決定該CPU模擬什么電力系統(tǒng)元件。加拿大RTDS技術(shù)公司研制的RTDS[6]是國(guó)際上投入商業(yè)化應(yīng)用最早的數(shù)字實(shí)時(shí)仿真裝置。HYPERsIM是加拿大魁北克TEQsIM公司開(kāi)發(fā)的一種基于并行計(jì)算技術(shù)、采用模塊化設(shè)計(jì)、面向?qū)ο缶幊痰碾娏ο到y(tǒng)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。除此之外，還有法國(guó)電力公司EDF開(kāi)發(fā)的ARENE，中國(guó)電科院開(kāi)發(fā)的叨Pss(AdvancedoigitalPosimulator)，以及中國(guó)殷圖科技
5、發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)的ooRTs(oigitalDynamicReal-Timesimulator)。第二章機(jī)電暫態(tài)仿真與電磁暫態(tài)仿真本章簡(jiǎn)要介紹傳統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)仿真與電磁暫態(tài)仿真所用的模型和方法，為后面混合仿真算法的研究和實(shí)現(xiàn)提供理論基礎(chǔ)。2.1電力系統(tǒng)機(jī)電仿真在正常的穩(wěn)態(tài)情況下，電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組輸出的電磁轉(zhuǎn)矩和原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩平衡，因此所有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度保持恒定。當(dāng)系統(tǒng)遭受一些大干擾的沖擊時(shí)，會(huì)形成一個(gè)以各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)和電磁功率變化為主體的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。暫態(tài)穩(wěn)定，是指遭受?chē)?yán)重的暫態(tài)故障時(shí)，如輸電線路故障、大
6、容量負(fù)荷的突然斷開(kāi)等，系統(tǒng)仍然保持同步的能力。系統(tǒng)對(duì)這些故障的反應(yīng)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子搖擺角、潮流、節(jié)點(diǎn)電壓等系統(tǒng)變量的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。一般情況下，如果各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)角度呈振蕩狀態(tài)，而且幅值隨著時(shí)間的變化逐步衰減，系統(tǒng)平穩(wěn)地過(guò)渡到一個(gè)新的運(yùn)行狀態(tài)并能穩(wěn)定運(yùn)行，則稱(chēng)電力系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的;反之，若某些發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的角度越來(lái)越大，失去了同步，則系統(tǒng)是暫態(tài)不穩(wěn)定的，通常這在故障發(fā)生后2-3、內(nèi)就會(huì)明顯表現(xiàn)出來(lái)。由于擾動(dòng)后系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程實(shí)際上很復(fù)雜，在暫態(tài)穩(wěn)定性分析中常常采用以下簡(jiǎn)化，忽略發(fā)電機(jī)定子繞組和電網(wǎng)中電磁暫態(tài)過(guò)程的影
7、響，只考慮交流系統(tǒng)中基頻電壓、電流和功率以及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中非周期分量的變化。另外，對(duì)于不對(duì)稱(chēng)故障，略去發(fā)電機(jī)定子回路基頻負(fù)序分量電壓、電流對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響。至于基頻零序分量電流，由于一般不能流過(guò)定子繞組，故無(wú)需考慮。這樣，定子電壓方程和網(wǎng)絡(luò)方程均為代數(shù)方程，可以用穩(wěn)態(tài)關(guān)系式描述，全系統(tǒng)的微分方程大為減少，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定分析的效率。第三章直流輸電及其控制的基本原理......................25-323.1直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)......................25-273.2直流輸電系統(tǒng)的基
8、本控制方式......................27-303.2.1直流輸電系統(tǒng)基本控制原理......................27-283.2.2換流器控制方式......................28-293.2.3直流輸電系統(tǒng)基本控制特性......................29-303.3直流輸電
