一种基于ADPSS的直流输电系统中电磁暂态仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ADPSS的直流输电系统中电磁暂态仿真方法。本发明专利技术提出了一种电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)的电磁暂态直流建模方式。利用FORTRAN语言编程功能，分别建立各直流基本元件模型、直流电磁暂态模型主电路模型和直流控制电路模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及暂态仿真方法，尤其是一种电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)仿真的电磁暂态直流建模仿真方法。
技术介绍
直流输电系统仿真模型一般根据直流换流器、直流线路、直流控制器系统的详细程度进行划分。电磁暂态仿真模型一般是对直流系统中各元件包括交流滤波器、换流变压器、换流器、避雷器、平波电抗器、直流滤波器、直流输电线路、直流接地极、直流控制与保护系统、直流测量系统及交流等值系统等建模。建立详细的电磁暂态仿真模型用于交直流系统相互作用研究及事故分析是一种有效的方法。电力系统全数字实时仿真系统(AdvancedDigitalPowerSystemSimulator)简称ADPSS，是由中国电力科学研究院研发的基于高性能PC机群的全数字实时仿真系统。该仿真系统利用机群的多节点结构和高速本地通讯网络，采用网络并行计算技术对计算任务进行分解，并对进程进行实时和同步控制，实现了大规模复杂交直流电力系统机电暂态和电磁暂态的实时和超实时仿真以及外接物理装置试验。在ADPSS的电磁暂态仿真程序ETSDAC中建立直流输电系统的详细模型，既可详细模拟HVDC内部快速暂态变化过程，同时模型与用户自定义元件UserDefineModel(UDM)的接口功能提高了以往电磁暂态直流建模的灵活性与应用性，方便对直流模型的研究。
技术实现思路
本专利技术提出了一种电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)的电磁暂态直流建模方式，为交直流系统相互作用研究及事故分析提供一种有效的方法，其包括步骤：(1)利用FORTRAN语言编程功能，建立各直流基本元件模型，具体包括晶闸管元件、三相母线及单相电气节点和单相串联RLC元件；(2)建立直流电磁暂态模型主电路，主电路由换流母线、换流变压器、六脉冲换流器、平波电抗器、直流输电线路阻抗及交流和直流滤波器组构成；(3)建立直流控制电路。其中步骤(2)中所述六脉冲换流器的建模具体包括：1)对所述六脉冲换流器采用六个阀臂元件、2个外部单相电气节点、1个一转三元件、一个三相两绕组换流变压器元件及1个外部母线元件在子电路内搭建；2)对所述六脉冲换流器子电路进行封装并定制图符；3)对所述六脉冲换流器元件封装后，用户将可以通过双击六脉冲换流器元件的图符，进入到子电路中，通过设置开关动作或者添加故障元件的方式，设置换流器内部故障。其中步骤(3)中所述的直流控制电路建模包括：1)所述直流控制电路控制逻辑包含：双侧频率调制MDA、功率大方式调制MDB、功率小方式调制MDC、定电流调节器RG1、定关断角调节器RG2、定电压调节器RG3、定功率调节器RG4、电压电流限制器VCL和阀组电压平衡控制器VBC，对每种控制逻辑分别编写子程序实现；2)对所述直流控制电路封装并设计图符及相应参数页，便于用户使用。步骤(2)和(3)中所述六脉冲换流器与直流控制电路的建模均实现了与UD模型的接口，用户可通过自定义建模实现六脉冲换流器内晶闸管的触发、换流变的抽头调节及直流控制各子模块功能。通过使用本专利技术的电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)的电磁暂态直流建模方式，一次电路采用已有的元件搭建，对六脉冲换流器子电路进行封装和图符定制，界面美观、风格统一且用户操作方便；同时可通过双击进入子电路进行故障和开关动作设置，兼顾模型的功能(模拟内部故障等)、灵活性及可维护性。对所有控制子模块进行封装和图符定制，同时对控制系统整体设计参数页，控制参数简洁明了并易于修改。可与用户自定义UD(User_Defined)建模接口，由用户使用仿真主程序提供的基本功能单元，自行设计、搭建系统元件和控制装置，各个UD模型需通过其输入/输出变量与所连接的直流系统联系在一起，参与系统仿真过程，既保证了直流电磁暂态建模的准确性，又提高了研究的灵活性。附图说明图1：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的可控硅换流阀臂模型；图2：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的双极直流输电系统主电路模型；图3a：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的六脉冲换流器的图符；图3b：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的六脉冲换流器子电路内接线图；图4：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的晶闸管元件参数页；图5：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的换流变抽头调节参数页；图6:本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的直流输电系统控制逻辑框图；图7a：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的直流控制系统模型封装图符；图7b：本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的直流控制系统模型参数设计页；图8:本专利技术ADPSS(全数字实时仿真系统)使用的定电流调节器参数页。具体实施方式结合附图详细表述本专利技术提供的电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)的电磁暂态直流建模方法，该方法包括以下步骤：步骤(1)：利用FORTRAN语言编程功能，建立直流输电电磁暂态仿真的基本元件模型；实际直流输电工程的主要由换流器、换流变压器、交流滤波器、直流滤波器、平波电抗、直流输电线、接地极等构成，在电磁暂态仿真中，需要的基础元件包括：晶闸管元件(构成换流器)、三相两绕组变压器(换流变压器)、三相/单相RLC元件(交直流滤波器、平波电抗、接地极等)、直流输电线元件等。在电磁暂态仿真中，对上述基础元件分别编写后台计算程序；图1为换流阀臂的电路设计模型示意图，其采用可控硅开关模型，并考虑缓冲(Snubber)电路的影响，采用晶闸管模型、单相RLC元件用子电路功能来搭建阀臂，模型设计有触发脉冲、解锁信号的输入端子和关断角、阀电流过零点脉冲的输出端子，可用于后述六脉冲换流器模型的搭建。步骤(2)：建立直流电磁暂态模型主电路和控制电路；主电路由交流侧整流逆变换流母线、换流变压器、六脉冲换流器、平波电抗器、直流输电线路、及交/直流滤波器组构成。图2为800kV直流输电系统的结构，在ETSDAC中建立双极直流输电系统的详细主电路拓扑结构，直流每极由2个(对应于500kV直流输电系统)或4个(对应于800kV直流输电系统)六脉冲换流器构成。两极的六脉冲换流器间通过电感与中性点接地电阻连接后接地；同时每极的换流器两端还分别通过平波电抗器、直流输电线路电阻与另一侧的平波电抗器串接；母线并联若干个补偿电容和若干组交流滤波器。其中，六脉冲换流器采用子电路封装的形式，同时将直流系统中必须的换流变压器搭建到子电路中，达到减少建模元件，清晰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)电磁暂态仿真的直流输电系统建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)利用FORTRAN语言编程功能，建立直流输电系统建模所需基本元件模型，具体包括晶闸管元件、三相母线、变压器、单相电气节点和三相/单相串并联RLC元件；(2)建立直流输电系统电磁暂态模型的主电路，主电路由换流母线、换流变压器、6脉冲换流器、平波电抗器、直流输电线路阻抗及交流和直流滤波器组构成；(3)建立易于扩展的直流控制保护系统，与(2)集成，构成直流输电系统电磁暂态仿真模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)电磁暂态仿真的直流输电系统建
模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)利用FORTRAN语言编程功能，建立直流输电系统建模所需基本元件模型，具
体包括晶闸管元件、三相母线、变压器、单相电气节点和三相/单相串并联RLC元件；
(2)建立直流输电系统电磁暂态模型的主电路，主电路由换流母线、换流变压器、6
脉冲换流器、平波电抗器、直流输电线路阻抗及交流和直流滤波器组构成；
(3)建立易于扩展的直流控制保护系统，与(2)集成，构成直流输电系统电磁暂态仿真
模型。
2.如权利要求1所述的基于电力系统ADPSS(全数字实时仿真系统)电磁暂态仿真的
直流输电系统建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中涉及6脉冲换流器的建模具体包
括：
1)对所述六脉冲换流器采用晶闸管元件、单相电气节点、三相两绕组换流变压器元
件、单相RLC元件等在子电路内搭建，与实际六脉冲换流器元件的结构保持一致，且无
需增加新的算法和程序；
2)对所述六脉冲换流器子电路进行封装后定制图符，并定制参数输入、功能控制等
菜单，作为整体元件使用；
3)对所述六脉冲换流器元件定制后，用户将可以通过双击或右键单击元件图符等界
面操作，既可以对六脉冲换流器的元件参数、仿真功能等进行修改，也可以直接进入到
子电路接线图中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺璇，陈绪江，张星，林毅，孙丽香，林章岁，彭红英，杨晓东，王祥旭，蒋朋博，黄夏，吴威，陈堃，赵勇，洪潮，陈雁，张帆，徐得超，王峰，郑伟杰，徐树文，刘子新，张艳，徐翌征，王玭，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11