一种交直流混联系统机电‑电磁暂态混合仿真的交接方法

摘要

本发明公开了一种交直流混联系统机电‑电磁暂态混合仿真的交接方法，应用于交流和高压直流混联电力系统的混合仿真计算；在交直流混联系统的混合仿真中，对交流系统采用机电暂态仿真，得到交流系统各个节点的电压电流的基波分量幅值和相位；对高压直流输电系统采用电磁暂态过程的数值仿真，得到直流输电系统各个参量在时域的响应；在交流系统一个步长的仿真计算后，得到直流系统的电磁暂态计算结果；通过对直流系统的电磁暂态计算结果进行基波分量计算，并代入交流系统进行验算，如果验算结果满足误差要求，即完成交流系统一个积分步长的仿真计算；通过设定交接的参量分别为功率和电流，本方法可适用于交流系统对称和不对称故障下的混合仿真。

主权项

一种交直流混联系统机电‑电磁暂态混合仿真的交接方法，其特征在于：将交直流混联电力系统以换流变压器交流侧母线为物理分界点，将交流系统以及换流器交流侧的滤波器划归为交流侧，将整流以及逆变侧换流变压器以及直流输电系统统一划归为直流侧，换流变压器交流侧的母线电压为交流侧和直流侧之间的物理交接点；对交流侧采用机电暂态仿真，对直流侧采用电磁暂态仿真，交流侧的机电暂态仿真以交流侧半个周期为一个仿真步长，记为Δt；直流侧的电磁暂态仿真若采用数值积分方法，则选取微秒级的步长，若采用解析计算方法，不受仿真步长限制；在交直流系统的物理分界点上进行机电‑电磁暂态仿真的物理量交接，物理量为仿真过程中整流侧和逆变侧换流变压器交流母线的电压、电流或者功率；对于交流系统的对称故障，以交流母线电压与视在功率作为交接物理量，采用迭代计算的方法，已知t时刻交直流系统的状态量，求解t+Δt时刻交直流系统的状态量的具体步骤如下：1)给出换流变压器交流侧的视在功率估计值S⁽⁰⁾，代入交流系统，并以t时刻交流系统的状态量为初值，对交流系统进行一个步长的机电暂态仿真，得到换流变压器交流侧母线电压估计值V⁽⁰⁾，设置迭代次数i＝0；2)将换流变压器交流侧母线迭代电压V⁽ⁱ⁾代入直流系统，以t时刻直流系统的状态量为初值，对直流系统进行一个交流步长的电磁暂态仿真，获取直流系统整流和逆变侧状态量的时域解；3)对步骤2)得到的状态量的时域解进行基波分量计算，得到换流变压器交流侧视在功率的基波分量S⁽ⁱ⁺¹⁾；4)如果||S⁽ⁱ⁺¹⁾‑S⁽ⁱ⁾||<ε，ε为设定允许误差，该步长的计算结束；否则，将步骤3)得到的换流变压器交流侧视在功率的基波分量S⁽ⁱ⁺¹⁾代入交流系统进行机电暂态仿真，计算迭代次数为i+1的换流变压器交流侧母线迭代电压V⁽ⁱ⁺¹⁾，然后置i＝i+1，转到步骤2)；对于交流系统的非对称故障，以交流母线三相电压与三相电流作为交接物理量，采用迭代计算的方法，已知t时刻交直流系统的状态量，求解t+Δt时刻交直流系统的状态量的具体步骤如下：1)给出换流变压器交流侧的三相电流估计值代入交流系统，并以t时刻交流系统的状态量为初值，对交流系统进行一个步长的机电暂态仿真，得到换流变压器交流侧母线三相电压估计值设置迭代次数i＝0；2)将换流变压器交流侧母线三相迭代电压代入直流系统，以t时刻直流系统的状态量为初值，对直流系统进行一个交流步长的电磁暂态仿真，获取直流系统整流和逆变侧状态量的时域解；3)对步骤2)得到的状态量的时域解进行基波分量计算，得到换流变压器交流侧注入电流的基波分量4)如果ε为设定允许误差，该步长的计算结束；否则，将步骤3得到的换流变压器交流侧注入电流的基波分量代入交流系统进行机电暂态仿真，计算迭代次数为i+1的换流变压器交流侧母线三相迭代电压置i＝i+1，然后转到步骤2。