基于直流系统故障响应特征的机电暂态建模方法

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2016.02.003

电力建设 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (2): 18-24.doi: 10.3969/j.issn.1000-7229.2016.02.003

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基于直流系统故障响应特征的机电暂态建模方法

朱林1，陈宇川1，蔡泽祥1，苏海林1，杨欢欢1，金小明2，周保荣2，张东辉2

1.华南理工大学电力学院，广州市 510640；2.南方电网科学研究院，广州市 510080

出版日期:2016-02-01
作者简介:朱林（1979）, 男,通讯作者, 副教授, 硕士生导师, 主要研究方向为电力系统保护、控制与自动化；陈宇川（1991）, 男,硕士研究生,主要研究方向为电力系统保护、控制与自动化；蔡泽祥（1960）, 男, 教授,博士生导师，主要研究方向为电力系统保护、控制与自动化；苏海林（1992）, 男, 硕士研究生，主要研究方向为电力系统保护、控制与自动化；杨欢欢（1987）, 男, 博士研究生, 主要研究方向为电力系统保护、控制与自动化；金小明（1963）, 男, 教授级高级工程师, 主要研究方向为电力系统规、分析与直流输电技术；周保荣（1974）, 男, 博士, 高级工程师，主要研究方向为电力系统规划与分析；张东辉（1984）, 男，硕士, 工程师，主要研究方向为电力系统稳定分析、控制与规划。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51407079）

Electromechanical Transient Modeling Method Based on HVDC Fault Response Characteristics

ZHU Lin1,CHEN Yuchuan1, CAI Zexiang1, SU Hailin1, YANG Huanhuan1, JIN Xiaoming2, ZHOU Baorong2, ZHANG Donghui2

1. School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China；2. Electric Power Research Institute of China Southern Power Grid, Guangzhou 510080, China

Online:2016-02-01
Supported by:
Project supported by National Natural Science Foundation of China （71271082）

摘要/Abstract

摘要：

针对机电暂态下直流及其控制系统模型不能反映实际系统动态特性的问题，提出了一种基于直流电压故障响应特征的直流系统建模新方法。分析了直流系统机电暂态模型与电磁暂态模型的差异，确定了影响直流系统动态特性的关键性因素。进而提出利用直流系统电磁暂态模型在故障期间的特征，来改善机电暂态模型的关键思路。最后，借助PSCAD/EMTDC下的详细仿真，提炼了直流电压故障响应特征，并以交流系统故障类型和换流母线电压跌落情况为条件，将该响应特征引入机电暂态直流换流器模型中。利用所提方法在PSS/E环境下搭建了直流系统的自定义模型，相关仿真结果验证了建模方法的实用性。

关键词: 直流系统, 故障响应特征, 自定义建模, 机电暂态, PSS/E

Abstract:

Aiming at the dynamic characteristics of HVDC and its control model in electromechanical transient simulation unable to correspond accurately with the ones of actual systems, this paper proposes a HVDC modeling method based on DC voltage fault response characteristics. Firstly, we analyze the differences between the electromechanical transient model and electromagnetic transient model of DC system, and identify the key factor that influences HVDC dynamic characteristics. Secondly, we present the key idea which utilizes the characteristics of HVDC electromagnetic transient model under fault to improve the electromechanical transient model. Finally, based on the detailed simulation in PSCAD/EMTDC, we extract the fault response characteristics of DC voltage, and introduce the response characteristics into the electromechanical transient model of DC converter according to AC system fault type and converter bus voltage variation. Based on the method, a user-defined HVDC model has been built in PSS/E, and the simulation results verify the practicality of the modeling method.

Key words: DC system, fault response characteristics, user-defined modeling, electromechanical transient, PSS/E

中图分类号:

TM 743

朱林，陈宇川，蔡泽祥，苏海林，杨欢欢，金小明，周保荣，张东辉. 基于直流系统故障响应特征的机电暂态建模方法[J]. 电力建设, 2016, 37(2): 18-24.

ZHU Lin,CHEN Yuchuan, CAI Zexiang, SU Hailin, YANG Huanhuan, JIN Xiaoming, ZHOU Baorong2, ZHANG Donghui. Electromechanical Transient Modeling Method Based on HVDC Fault Response Characteristics[J]. Electric Power Construction, 2016, 37(2): 18-24.

参考文献

［1］王忠敏, 王江敏, 杜冠军, 等. 电力系统机电暂态-电磁暂态混合仿真接口技术研究［J］. 华北电力大学学报, 2010, 37（6）: 34-38.
WANG Zhongmin, WANG Jiangmin, DU Guanjun, et al. Study of interfacing technology of electromechanical electromagnetic transient hybrid simulator in power system ［J］. Journal of North China Electric Power University, 2010, 37（6）: 34-38.
［2］朱旭凯, 周孝信, 田芳, 等. 基于电力系统全数字实时仿真装置的大电网机电暂态-电磁暂态混合仿真［J］. 电网技术, 2011, 35（3）: 26-31.
ZHU Xukai, ZHOU Xiaoxin, TIAN Fang, et al. Hybrid electromechanical-electromagnetic simulation to transient process of large-scale power grid on the basis of ADPSS ［J］. Power System Technology, 2011, 35（3）: 26-31.
［3］朱雨晨, 赵冬梅, 刘世良, 等. 基于机电暂态-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统［J］. 电力系统保护与控制, 2012, 40 （23）: 73-79.
ZHU Yuchen, ZHAO Dongmei, LIU Shiliang, et al. Loop closing analytical calculation system based on electromagnetic-electromechanical transient simulation for power network ［J］. Power System Protection and Control, 2012, 40 （23）: 73-79.
［4］孙慧平, 王西田, 李秀君, 等. 高压直流输电动态相量模型的改进［J］. 电力系统保护与控制, 2013, 41（4） : 21-25.
SUN Huiping, WANG Xitian, LI Xiujun, et al. Improved dynamic phasor model of HVDC ［J］. Power System Protection and Control, 2013, 41（4）: 21-25.
［5］朱浩骏, 蔡泽祥, 刘皓明, 等. 基于动态相量模型的交直流系统混合仿真［J］. 华南理工大学学报, 2006, 34（10）: 83-88.
ZHU Haojun, CAI Zexiang, LIU Haomin, et al. Hybrid simulation of AC /DC power system based on dynamic phasor model ［J］. Journal of South China University of Technology, 2006, 34（10）: 83-88.
［6］CHEN J, CROW M. A variable partitioning strategy for the multirate method in power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems, 2008, 23（ 2） : 58- 266.
［7］ESTEP D, GINTING V, TAVENER S. A posteriori analysis of a multirate numerical method for ordinary differential equations ［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2012（223）:10-27.
［8］胡涛，朱艺颖，李芳, 等. 适应电网与仿真技术发展的交直流电网动态等值［J］. 电力建设, 2015, 36（12）: 36-41.
HU Tao, ZHU Yixin, LI Fang, et al. AC /DC grid dynamic equivalence adapted to power system and simulation technology development ［J］. Electric Power Construction, 2015, 36（12）: 36-41.
［9］宋新立, 吴小辰, 刘文焯, 等. PSD-BPA暂态稳定程序中的新直流输电准稳态模型［J］. 电网技术, 2010, 34（1）: 62-67.
SONG Xinli, WU Xiaochen, LIU Wenzhuo, et al. New quasi-steady-state HVDC models for PSD-BPA power system transient stability simulation program ［J］. Power System Technology, 2010, 34（1）: 62-67.
［10］徐英新, 王西田, 陈陈, 等. HVDC换流器采样-数据模型的改进［J］. 电力系统自动化, 2009, 33（8）: 20-25.
XU Yinxin, WANG Xitian, CHEN Chen, et al. Improvement on sample-data model of HVDC converter ［J］. Automation of Electric Systems, 2009, 33（8）: 20-25.
［11］黄莹, 徐政, 贺辉. 电力系统仿真软件PSS/E的直流系统模型及其仿真研究［J］. 电网技术, 2004, 28（5）: 25-29.
HUANG Yin, XU Zheng, HE Hui. HVDC models of PSS/E and their applicability in simulations［J］. Power System Technology, 2004, （5）:25-29.
［12］ARABI S, KUNDER P, SAWADA J H. Appropriate HVDC transmission simulation models for various power system stability studies ［J］. IEEE Transaction on Power System, 1998, 13（4）: 1292-1297.
［13］LEFEBVRE S, GOLE A M, REEVE J, et al. Working group on dynamic performance and modeling of DC systems and power electronics for transmission systems-report on test systems for AC/DC interaction studies ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery, 1995, 10（2）: 2027-2034.
［14］KUNDER P. Power system stability and control［M］. New York: McGraw-Hill, Inc, 1994.
［15］浙江大学直流输电科研组. 直流输电［M］. 北京:中国电力出版社, 1982.

[1]	汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰. 基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 32-39.
[2]	杨林超，楼伯良，徐政，周华，华文. 适用于交直流系统电磁暂态仿真的三序网络动态等值方法及其在华东电网的应用[J]. 电力建设, 2019, 40(7): 57-64.
[3]	崔康生，文俊，赵晓斌，李蓉，闫涵，段锐敏. 一种适用于MTDC输电的直流系统阻抗扫描方法[J]. 电力建设, 2017, 38(8): 17-.
[4]	张利东，曹昕，韩民晓. 一种基于转移矩阵的交直流系统小信号建模方法[J]. 电力建设, 2017, 38(8): 123-.
[5]	赵坚鹏，宋洁莹，赵成勇，陆锋，许建中，宋方方，刘云. 静止同步串联补偿器的机电暂态建模[J]. 电力建设, 2017, 38(7): 139-.
[6]	程林，汪莹，宋福龙，罗金山，刘满君. 柔性交直流混联电网系统级可靠性评估[J]. 电力建设, 2017, 38(3): 55-.
[7]	康义，陆韶琦，陈凌云，程改红，徐政. 适用于电磁暂态仿真的大电网简化方法及在南方电网的应用[J]. 电力建设, 2017, 38(1): 31-.
[8]	李子寿，周密，徐箭，兰天楷. 考虑交流电网调节能力的VSC-MTDC改进下垂控制方法[J]. 电力建设, 2016, 37(6): 79-85.
[9]	郑超，杨金刚，滕予非，李惠玲，吕思卓. LCC与VSC型直流馈入对弱受端电网特性的影响[J]. 电力建设, 2016, 37(4): 84-90.
[10]	李鹏，温渤婴. 背靠背高压直流系统稳态运行参数计算[J]. 电力建设, 2015, 36(9): 30-34.
[11]	李亚男，卢亚军，刘心旸，邹欣. 逆变侧控制策略对换相失败的影响及恢复特性优化研究[J]. 电力建设, 2015, 36(9): 112-116.
[12]	王森，周晓宇，吴宁，廖卉莲. 特高压中州换流站保护三取二逻辑优化分析[J]. 电力建设, 2015, 36(2): 104-109.
[13]	朱亚楠，郭琦，张树卿，欧开健，刘志飞，李伟，胡云. SMRT在交直流大电网分析中的应用模式及实践[J]. 电力建设, 2015, 36(12): 29-35.
[14]	侯俊贤，王小海，陶向宇，齐军，张石，张红光. 基于实测数据的双馈风电机电暂态仿真模型参数识别方法[J]. 电力建设, 2015, 36(12): 48-56.
[15]	余世峰，马为民，聂定珍，李亚男，蒋维勇. 舟山多端柔性直流工程过电压与绝缘配合[J]. 电力建设, 2014, 35(3): 7-12.

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Electromechanical Transient Modeling Method Based on HVDC Fault Response Characteristics

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