适用于大电网机电暂态分析的宁东直流模型探讨

它的拓扑结构 复杂，运行原 理也 不同于传 统输 电线路。而且， 算 的重要工具之一。
直流输 电系统的惯性环节少 ，响应 时间常数 远小 于交流电网。
２备仿 真软件 Ｉ流模 型
基于 以上 特征 ，含高压直流输 电线路的系统仿真对仿真软件
的模型搭 建提 出了新的需求。
■ ２．１ＰＳＡＳＰ直流模型
实 现了 双极投 运 ，总 输 电功率 ４００万千 瓦。 该工 程 的接入 用 的 ＢＰＡ程 序，是由中国 电力科学研究院在美国 ＢＰＡ程序
对 山东电网的安全 稳定运行带来了挑战 ，尤其是交直流线路 基础上 研发 的，在我 国电力系统规划设计、调度运行和试验
间的交互 影响。高压直流输电线路不同于传统的输 电线路 ， 研 究等各￣＝１３ｔ－］得到了广泛的应用 ，成为我国 电力系统分析计
ＷＷＷ．ｅｌｅ１６９．ｃｏｍ Ｉ ６７
电子测量
ＰＳＡＳＰ设计 了一种直流 输 电环 节的模型 ，即具 有实际
有 以下几种模型
调节器的准稳态模型 （１型 ）。 在 ｌ型直流输电系统模型中，换流器 （整流器和逆变器）
ａ．双端直流详细模型 逆 变器 与整流 器需要 一 张 Ｄ卡进 行支 持，这种 模型可
换 流阀工 作的影响等 问题 ，在 该模型 中无 法进行 详细模拟。
多端直流模型采用 Ｂ角控制方式 ，使用多端直流操作卡 ，
（２）直流线路模型
进行模拟多端直流系统故障与操作。
图 ２给 出了 ＰＳＡＳＰ中直流线路的暂态等值电路。
（２）Ｉ流控制器模型
其微 分方程 如下 ：
电流控制方式 （哪个电流控制器起作用）的确定 ，用控
关键词 ：宁东直流 ；机 电暂 态仿真；直流输电模型 ；Ｐ
引言
电网数据库 、用户 自定义模型库 以及固定模型库 的支持 ，可
我 国是 能源大国，但能源分布不均 ，煤 电主要分布在北 进行电力系统的各种计算分析，如稳态分析、故障分析以及
部 ，而水 电主 要在 西南部 ；另一方面，能源的分布与需求也 机 电暂 态分析。
存在不一致性 ，我 国能源需求最大的地区是东南部沿海发达 一 １．２ ＢＰＡ
城市。这 就决定 了在我国发展特高压直流输 电的必要性。宁
该程序 系统是 由美国邦纳维 尔电力局计算方法开发组潜
夏 一山东 ±６６０ｋＶ直 流输 电工 程于 ２００８年开工 ，目前已经 心研发 的大 型电力离线分析 系统。 目前 ，多数 电力单位所使
（３）直流控制器模型
当整流侧控制器达到其上限时 ，点燃角 ｏ【 为最小值 （定
在 ＰＳＡＳＰ中 ，直流输 电系统 调节器功能及配置如 下所 点燃角 ＣｌＡ控制） ，逆变侧的 电流控制器进行控制。
示 ：
Ｃ．过渡控制模式 （ＣＩＡ．ＣＥＡ控制 ）
ａ．整流 站：
当两端控制器都处于极限 （整流器 ＣＩＡ，逆变侧 ＣＥＡ）
ＰＳＡＳＰ，ＢＰＡ。 各仿 真 软 件
对直 流线 路 的模 型处 理 以及
换相 失 败判 据各 有 不同。 在
对 宁东 直流 的仿 真工 具 选择
上 ，需要 通 过对 比 ，选择 最
适合 包 含高 压直 流输 电的 电
网仿真研究的工具。
ｌ仿真软件简介
■ １．１ ＰＳＡＳＰ
电力 系统 分析 综 合 程序 图 ｌ ＰＳＡＳＰ中直流 系统稳态运行示 意及等值 电路 （ｐｓａｓｐ）是中国 电科院开发 的 一 套历 史 长久 、功 能 强大、 使 用方 便 的 电力系 统分 析程 序 ，是 高度 集成 和 开放 的大 型 软件 包。 具 有简 洁、 方便 友好 的人机互 动界面，例如 ： 自定义 模 型和 基 于 曲线、 图 形、 报 表 的数 据输 出，基 于 图 ２ ＰＳＡＳＰ中直流线路暂 态等值 电路
分方程。 由于直流 系统 的换流过程 ，具有复杂、速度快等特 关以及定熄弧 角控 制都 可用 ，但 线路故 障操作和调 制， 目前
性 ，而暂态稳定计算 需要 的考虑 时间内，难 以准确模拟 电磁 还无 法用 于该 模型。
暂态 的变换过程。所 以，逆变器 的换相失败 、不对称 故障对
Ｃ．多端直流系统详细模型
电力 系统 的暂态 过程 主要 包括 机 电暂态和 电磁 暂态。 （１）Ｉ流系统模型
对 于包 含高 压直 流输 电线路 系统 的仿真 ，主要 研究 对象是
ＰＳＡＳＰ中直流 系统稳态运行示 意和等值 电路如图 工所
机 电暂 态过 程。 目前针 对机 电暂态 的主流 仿 真工具 主要有 示 。
础＝心 警＋矾＋厶 ＋ ＋ ＋ ｃ。ｓ 制器稳态特性来解决。如下所示 ，有三种 基本运行组合 ： ａ．整 流器控制模式 （ＣＣ．Ｃ 流侧控 制器 控制线 路 电流
Ｉ ｉ ＣＯＳａ－ ｃ。ｓ ＋Ｒｊ＋ ）
（ＣＯ控制），逆变器控制器保持熄 弧角 Ｖ；恒 定 （ＣＥＡ控 制）。 ｂ．逆变器控制模式 （ＣｌＡ．ＣＣ控制）
功 率调 节器 ，调节 ｏ【角保持 Ｐ 为定值 ；
时 ，就是这种模式，在这期间的线路的动态过程唯一地由直
电手涓■
适用于大 电网机 电暂态分析的宁东直流模型探讨
作者 ／周生奇、贾旭 ，国网 山东省 电力公 司青 岛供 电公司 ；陈立征 ，山东大学电气工程 学院
文章摘要 ：宁东直 流高压输电的接入在解决 能源分布问题的同时 ，也给 电网的 安全稳定 带来 了挑战。对包含高压直流输电系统的电力系统 暂态仿真变得 至关重要。文章分析了在 当前主 流机 电暂态仿真软件 中直流输 电系统 的模 型，并比较了各仿真软件的直流换相失败判据。为 后续项 目研究 工具 的选择提 供了理论依据。
本身 的暂态过程可 以忽略不计 ，以稳态 方程式表达 ，考虑直 采用 定熄 弧角控制 （ＣＥＡ）和余裕开关。
流输 电调节 系统 的作用 ，调节器动态特性用微分 方程进行表
ｂ．双 端 直 流 简 化 模 型
示。考虑直流输 电线路 电流 的动态 变化 ，得 出直流线路 的微
假设 ，该 模型直流 端具 有一 个理 想的控制 系统 。余 裕开