CN105322540B - 一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法 - Google Patents
一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法，该方法包括：为每台发电机建立两套调速控制器和励磁控制器；将全部发电机的频率限制为1±0.002p.u.，阻尼限制为200p.u.；按照发电机发电容量从大到小排序，依次将通用调速控制器切换为实际调速控制器，依次将通用励磁控制器切换为实际励磁控制器；按照直流输电容量从大到小排序，依次解锁直流输电系统；将所有发电机的阻尼系数恢复为实际发电机的阻尼系数；将所有发电机的频率限值恢复为实际发电机的频率限值。本发明采用全网发电机调速和励磁系统的协调控制方法启动大电网，解决了含上百台发电机和多回直流的电磁暂态实时仿真模型难以建立稳态运行方式的问题。
Description
技术领域
本发明涉及大电网电磁暂态仿真领域，具体涉及一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法。
背景技术
随着我国电网的迅速发展，电网规模越来越大，多回交直流特高压投入运行，大区电网的联系也越来越紧密，交直流相互影响越来越复杂，需要通过电磁暂态仿真进行研究。因此需要建立包含上百台发电机和多回直流的大电网电磁暂态仿真模型。
目前的电磁暂态仿真中均是直接启动电网仿真模型，通过自动调节进入稳态。而对有上百台发电机和多回直流输电系统大规模电磁暂态系统，多台发电机同时启动，每台发电机独立调节，会形成正反馈，从而使电网振荡失稳。由于电网潮流电压不稳定，直流系统也无法正常运行，加剧了电网失稳。总之，大电网仿真模型无法通过直接启动自动调节进入稳态方式。
基于上述实际需求，本发明提出了一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法。本发明采用全网发电机调速和励磁系统的协调控制方法启动大电网，解决了含上百台发电机和多回直流的电磁暂态实时仿真模型难以建立稳态运行方式的问题。试验表明，该方法能够调节大电网进入稳态运行方式，为仿真研究提供基础。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法。解决了含上百台发电机和多回直流的电磁暂态实时仿真模型难以建立稳态运行方式的问题。通过试验表明，该方法能够调节大电网进入稳态运行方式，为仿真研究提供基础。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法，所述方法包括：
(1)为每台发电机建立两套调速控制器和励磁控制器；
(2)启动模型前，发电机的调速和励磁控制系统均采用通用调速控制器和通用励磁控制器，将全部发电机的频率限制为1±0.002p.u.，阻尼限制为200p.u.；将潮流计算结果的稳态值赋予通用调速控制器和通用励磁控制器，作为启动的初始状态；
(3)按照发电机发电容量从大到小排序，依次将通用调速控制器切换为实际调速控制器；
(4)按照发电机发电容量从大到小排序，依次将通用励磁控制器切换为实际励磁控制器；
(5)按照直流输电容量从大到小排序，依次解锁直流输电系统；
(6)将所有发电机的阻尼系数恢复为实际发电机的阻尼系数；将所有发电机的频率限值恢复为实际发电机的频率限值。
优选的，所述两套调速控制器和励磁控制器为：通用调速控制器和通用励磁控制器、与发电机实际参数一致的实际调速控制器和实际励磁控制器。
优选的，所述步骤(3)中，每切换一台发电机的调速控制器后，当发电机的功率、电压和频率稳定后再切换下一台发电机的调速控制器。
优选的，所述步骤(4)中，每切换一台发电机的励磁控制器后，当发电机的功率、电压和频率稳定后再切换下一台发电机的励磁控制器。
优选的，所述步骤(5)中，所述解锁为先解锁1极，同时将两端换流站的动态负荷减小一半，再解锁另1极，同时切除换流站两端的动态负荷。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用全网发电机调速和励磁系统的协调控制方法启动大电网，解决了含上百台发电机和多回直流的电磁暂态实时仿真模型难以建立稳态运行方式的问题。
附图说明
图1是本发明的发电机模型图；
图2是本发明的发电机调速控制器面板；
图3是本发明的为发电机励磁控制器面板；
图4是本发明的发电机多质量块面板；
图5是本发明的发电机机端电压(单位：p.u.)；
图6是本发明的发电机频率(单位：p.u.)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
一、稳态建立方案
根据所需建立电网的参数，建立含发电机、变压器、输电线路、负荷和直流输电系统的大规模交直流电网电磁暂态仿真模型。稳态运行方式的建立步骤如下：
1、模型的建立
建立大规模交直流电网电磁暂态仿真模型时，每台发电机需建立两套调速控制器和励磁控制器，一套是内部的缺省的控制器即为通用控制器，内部的控制器可以进行初始化，将潮流计算结果做为初始状态；另一套是外部的和实际发电机实际参数一致的控制器即实际控制器，两套控制器可以切换。
直流输电系统在仿真前处于闭锁状态，送端换流站换流母线上接一个负荷模型，等效直流系统送出的功率。受端换流站换流母线接一个负的负荷模型，等效直流系统发出的功率。
2、启动仿真
启动仿真前，发电机的调速和励磁控制系统均采用通用控制器。将全部发电机的频率限制为1±0.002p.u.，阻尼为200p.u.。
进行潮流计算，将潮流计算结果的稳态值赋予发电机内部控制器，作为启动的初始状态。
启动电网仿真模型，由于阻尼很大，频率定值波动范围很小，控制系统逻辑简单，发电机快速调节，电网进入稳定状态。
3、切换发电机调速控制器
按照发电机发电容量从大到小排序，依次将通用调速控制器切换为实际控制器。每切换一台发电机的调速控制器后延时一定时间，当发电机的功率、电压和频率稳定后再切换下一台发电机的调速控制器。
4、切换发电机励磁控制器
按照发电机发电容量从大到小排序，依次将通用励磁控制器切换为实际控制器。每切换一台发电机的励磁控制器后延时一定时间，当发电机的功率、电压和频率稳定后再切换下一台发电机的励磁控制器。
5、解锁直流输电系统
按照直流输电容量从大到小排序，依次解锁直流输电系统。针对每个直流输电系统，先解锁1极，同时将两端换流站的动态负荷减小一半，再解锁另1极，同时切除换流站两端的动态负荷。
6、修改阻尼和频率限值参数
将所有发电机的阻尼系数恢复为实际发电机的阻尼系数。将发电机的频率限值恢复为实际发电机的频率限值。
仿真电网进入稳定运行状态，其稳态和动态特性满足仿真所需要求。
二、仿真验证：
在全电磁暂态仿真软件HYPERSIM中，建立了2015水平年华东电网的等值电网模型。仿真电网包括上海、江苏、浙江、安徽和福建5个省的7个1000kV特高压变电站、164个500kV变电站，235台发电机和7回直流输电系统。仿真模型含1447个三相节点。按照本发明所提步骤：
1、建立模型
建立发电机模型如图1所示，图中左侧Gen_general为发电机本体及含通用控制器的模型，右侧Controller为发电机实际调速和励磁控制器。图2为发电机调速控制器面板，图3为发电机励磁控制器面板，图4为发电机多质量块面板。启动仿真前，图2中的Modellingof Turbine为Internal，图3中的Modelling of exciting circuit为Internal，即调速和励磁系统均为内部的通用控制器模型。图4中的频率限值wmin为0.998p.u.，wmax为1.002p.u.。阻尼d1为200p.u.。
2、启动仿真
进行潮流计算，将计算结果赋予发电机内部控制器即通用控制器，作为启动的初始状态。
3、切换发电机调速控制器
将电网的235台发电机按照发电容量从大到小排序，依次将图2中的Modelling ofTurbine切换为External，即调速系统切换为实际调速控制器。
4、切换发电机励磁控制器
将电网的235台发电机按照发电容量从大到小排序，依次将图3中的Modelling ofexciting circuit切换为External，即励磁系统切换为实际励磁控制器。
5、解锁直流输电系统
按照直流输电容量从大到小排序，依次解锁直流输电系统。容量相同的直流可不分先后，解锁顺序如下表：
针对每个直流输电系统，先解锁极1，同时将两端换流站的动态负荷减小一半，再解锁极2，同时切除换流站两端的动态负荷。
6、修改阻尼和频率限值参数
将图4中的频率限值wmin和wmax以及阻尼d1改为实际参数。
仿真电网进入稳定运行状态，其稳态和动态特性满足仿真所需要求。如图5为华东电网安徽、福建、上海、江苏和浙江部分发电机机端电压。图6为华东电网安徽、福建、上海、江苏和浙江部分发电机频率。
从左至右：第1列为安徽发电机、第2列为福建发电机、第3列为上海发电机、第4列为江苏发电机、第5列为浙江发电机。
从左至右：第1列为安徽发电机、第2列为福建发电机、第3列为上海发电机、第4列为江苏发电机、第5列为浙江发电机。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种交直流大电网电磁暂态模型的稳态运行方式建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)为发电机建立两套调速控制器和励磁控制器；
(2)启动模型前，发电机的调速和励磁控制系统采用通用调速控制器和通用励磁控制器，所述发电机的频率为1±0.002p.u.，阻尼为200p.u.；
将潮流计算结果的稳态值赋予通用调速控制器和通用励磁控制器，作为启动的初始状态；
(3)按发电机发电容量的大小顺序排序，并依次将所述通用调速控制器切换为实际调速控制器；
(4)按发电机发电容量的大小顺序排序，并依次将通用励磁控制器切换为实际励磁控制器；
(5)按直流输电容量的大小顺序排序，依次解锁直流输电系统；
(6)将所有发电机的阻尼系数恢复为实际发电机的阻尼系数；将所有发电机的频率限值恢复为实际发电机的频率限值；
所述两套调速控制器和励磁控制器为：通用调速控制器和通用励磁控制器、与发电机实际参数一致的实际调速控制器和实际励磁控制器；
所述步骤(3)中，切换发电机的调速控制器后，发电机的功率、电压和频率稳定后再切换下一台发电机的调速控制器；
所述步骤(4)中，切换发电机的励磁控制器后，发电机的功率、电压和频率稳定后再切换下一台发电机的励磁控制器；
所述步骤(5)中，所述解锁为先解锁1极，同时将两端换流站的动态负荷减小一半后，再解锁另1极，同时切除换流站两端的动态负荷。
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