CN105488299A - 基于DIgSILENT搭建新疆地区电网仿真模型的方法 - Google Patents

基于DIgSILENT搭建新疆地区电网仿真模型的方法 Download PDF

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Abstract

<b>本发明涉及电力系统数字仿真技术领域,是一种基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其按照下述步骤执行:确定新疆电网参数;将变压器模型、线路模型放入DIgSILENT的数据管理中的library中,将双馈风机模型、火力发电机模型、无功发生器模型放入library中的template下;根据新疆电网运行数据,在DIgSILENT的数据工作页面下建立主网模型;电网搭建好并设置参数,进行潮流计算。本发明结构合理而紧凑,使用方便,其提供了一种基于DIgSILENT建立符合新疆电网实际的电网模型的方法,能够准确快速的对新疆新疆电网静态及暂态稳定性分析,能够计算仿真出新疆各地风电场及光伏电站静态稳定曲线以及电网发生N-1、N-2故障时的暂态仿真,为分析新疆电网稳定性,提供了依据。</b>

Description

基于DI gS I LENT搭建新疆地区电网仿真模型的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及电力系统数字仿真技术领域,是一种基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法。
背景技术
[0002]新疆作为西部大开发的重点地区和主要的能源生产基地之一,有着丰富的风能和太阳能资源,是我国八大千万千瓦风电基地之一。但是新疆风电场和光伏电站建设地点大都远离负荷中心,和负荷中心的地理位置差异较大,呈现逆向分布的特点。该特点决定了新疆风电/光伏开发的模式是以大规模集中开发,大量风电场、光伏电站汇集至同一母线,由变压器升至高电压后,远距离输送至负荷中心进行消纳为主。目前,对于上千公里的中间无落点的电力输送来说,直流输电相对于交流输电是一种更可靠、经济的输电方式,其输送距离可达到2500km以上,能满足风电和光伏基地远距离输送电能至负荷中心的需要。DIgSILENT (Digital Simulat1n and Electrical NeTwork 数字仿真和电网计算软件),是一款具备潮流计算、短路计算、稳定性分析、谐波分析、最优潮流、暂态稳定性分析等功能的软件,可用于分析输配电网、发电、工业、铁路系统、新能源发电和智能电网的分析研究。此外DIgSIELENT具有丰富的元件库、面向程序化的编程语言(DPL)、面向连续运行过程的动态仿真语言(DSL)和丰富的电力电子元件库,DIgSILENT软件还具有快速自定义模块,在已自定义好的模型中,放入Template选项中,在后续工作中可直接拖入使用,大大简化了研究人员的工作量。此外,一旦DIgSILENT仿真中出现错误,软件能够准确的提示出错原因,是研究人员快速的发现问题所在,以上这些功能,使得DIgSILENT软件不仅能够仿真局部模型,同样也适合做大网架的仿真。因此,如何使用DIgSILENT进行大电网搭建工作,例如搭建新疆电网以及后续的对新疆电网进行电压静态、暂态稳定分析,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0003]本发明提供了一种基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,克服了上述现有技术之不足,其能使用DIgSILENT搭建新疆电网以及后续的对新疆电网进行电压静态、暂态稳定分析。
[0004]本发明的技术方案是通过以下措施来实现的:一种基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,按照下述步骤执行:
步骤101,确定新疆电网参数,包括确定风电场的装机容量、光伏电站的装机容量、火电厂的装机容量,确定线路长度、线路电压等级、线路阻值大小,确定变压器、换流站;
步骤102,将变压器模型、线路模型放入DIgSILENT的数据管理中的library中,将双馈风机模型、火力发电机模型、无功发生器模型放入library中的template下;
步骤103,根据新疆电网运行数据,在DIgSILENT的数据工作页面下建立主网模型,将新疆各地区电网在新建的工作页面下另建,通过节点、变压器及线路与主网相连; 步骤104,电网搭建好并设置参数,进行潮流计算。
[0005]下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进:
上述在步骤104之后,执行步骤105,采用DPL编程计算P-V/Q-V,在study case中选择相应的风电场运行DPL。
[0006] 上述在步骤105中,按照下述步骤执行:
步骤1051,建立General set模块;
步骤1052,在Study case下建立DPL语言模块;
步骤1053,基于步骤1052中的DPL脚本,在脚本下新建result模块,存放执行脚本后的计算结果;
步骤1054,选择编辑DPL脚本,选择Execute命令执行脚本。
[0007] 上述在步骤1051中,按照下述步骤执行:
步骤10511,在Study case目录下新建一个General set模块,对General set模块编辑以地区命名;
步骤10512,在建好的General set模块目录下进行添加,将该地区所含的风电场在网络中找到并全部添加到该地区的General set模块中。
[0008] 上述在步骤1052中,按照下述步骤执行:
步骤10521,在Study case下新建DPL语言模块,按地区命名;
步骤10522,在DPL语言模块的基本选项目录中,设置仿真对象、输入参数类型、名称及大小、外部对象类型及名称;
步骤10523,在高级选项中设置仿真的结果名称及变量类型;
步骤10524,在编程目录下,进行编程。
[0009]上述在步骤105之后,执行步骤106,将DSL模块加入到电网各个元器件中,设置电网中的故障元器件或部位,仿真电网暂态运行状态。
[0010]上述在步骤101中,换流站包括整流站和逆变站,整流站采用定有功功率设置,有功功率设置为1000MW;逆变站采用定消弧角设置,消弧角设置为18°。
[0011]本发明提供了 一种基于DIgSILENT建立符合新疆电网实际的电网模型的方法,能够准确快速的对新疆新疆电网静态及暂态稳定性分析,能够计算仿真出新疆各地风电场及光伏电站静态稳定曲线(P-V曲线)以及电网发生Ν-1、Ν-2故障时的暂态仿真,为分析新疆电网稳定性,提供了依据。解决了新能源分布广泛、交直流混连、送端交流系统脆弱等对新疆电网的影响的问题,具有安全、省力、简便、高效的特点。
附图说明
[0012]附图1为本发明最佳实施例的流程框图。
[0013]附图2为本发明最佳实施例进行暂态仿真的流程图。
[0014]附图3为本发明最佳实施例的换流站的分层控制模型。
[0015]附图4为本发明最佳实施例的触发角控制出力控制模型。
具体实施方式
[0016]本发明不受下述实施例的限制,可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0017]下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述:
如附图1、2、3、4所示,该基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法按照下述步骤执行:
步骤101,确定新疆电网参数,包括确定风电场的装机容量、光伏电站的装机容量、火电厂的装机容量,确定线路长度、线路电压等级、线路阻值大小,确定变压器、换流站;
步骤102,将变压器模型、线路模型放入DIgSILENT的数据管理中的library中,将双馈风机模型、火力发电机模型、无功发生器模型放入library中的template下;
步骤103,根据新疆电网运行数据,在DIgSILENT的数据工作页面下建立主网模型,将新疆各地区电网在新建的工作页面下另建,通过节点、变压器及线路与主网相连;
步骤104,电网搭建好并设置参数,进行潮流计算;
步骤105,采用DPL编程计算P-V/Q-V,在study case中选择相应的风电场运行DPL;
步骤106,将DSL模块加入到电网各个元器件中,设置电网中的故障元器件或部位,仿真电网暂态运行状态。
[0018]可根据实际需要,对上述基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法作进一步优化或/和改进:
上述在步骤105中,按照下述步骤执行:
步骤1051,建立General set模块;
步骤1052,在Study case下建立DPL语言模块;
步骤1053,基于步骤1052中的DPL脚本,在脚本下新建result模块,存放执行脚本后的计算结果;
步骤1054,选择编辑DPL脚本,选择Execute命令执行脚本。
[0019] 上述在步骤1051中,按照下述步骤执行:
步骤10511,在Study case目录下新建一个General set模块,对General set模块编辑以地区命名;
步骤10512,在建好的General set模块目录下进行添加,将该地区所含的风电场在网络中找到并全部添加到该地区的General set模块中。
[0020] 上述在步骤1052中,按照下述步骤执行:
步骤10521,在Study case下新建DPL语言模块,按地区命名;
步骤10522,在DPL语言模块的基本选项目录中,设置仿真对象、输入参数类型、名称及大小、外部对象类型及名称;
步骤10523,在高级选项中设置仿真的结果名称及变量类型;
步骤10524,在编程目录下,进行编程。
[0021 ]上述在步骤101中,换流站包括整流站和逆变站,整流站采用定有功功率设置,有功功率设置为1000MW;逆变站采用定消弧角设置,消弧角设置为18°
本发明提供了一种基于DI gS ILENT建立符合新疆电网实际的电网模型的方法,能够准确快速的对新疆新疆电网静态及暂态稳定性分析,能够计算仿真出新疆各地风电场及光伏电站静态稳定曲线(P-V曲线)以及电网发生Ν-1、Ν-2故障时的暂态仿真,为分析新疆电网稳定性,提供了依据。解决了新能源分布广泛、交直流混连、送端交流系统脆弱等对新疆电网的影响的问题。
[0022]以上技术特征构成了本发明的最佳实施例,其具有较强的适应性和最佳实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。
[0023]本发明最佳实施例的使用过程包括六个方面:
第一方面,如附图1所示,用系统内置模型风力发电机(wind generator)作为风电场模型,在风电场模型设置中可以根据新疆电网实际情况添加风力发电机组台数、风电场出力、风电场节点类型等;光伏电站模型主要集中在哈密地区石城子光伏电站,光伏电站采用软件内置的静止发电机(static generator)模型作为光伏电站模型,在光伏电站模型中可以根据新疆电网实际情况选择容量、节点类型、控制方式等;新疆电网中的火电厂模型采用系统内置的同步发电机模型节点类型为PV节点,火电厂的火电机组所采用的PSS、G0V及AVR是以PSASP提供的实际数据,在DIgSILENT中建立的模型,具体步骤如下:
第一步,确定2014年新疆电网参数,包括风电场、光伏电站、火电厂等装机容量,线路参数包括线路长度、线路电压等级、线路阻抗值大小等,此外电网的元器件还包括变压器、换流站等。
[0024]第二步,可将搭建电网模型中常用的变压器、线路等模型放入DIgSILENT的数据管理中的library中,将常使用的复合模型如双馈风机、火力发电机、无功发生器(SVS)放入library中的template下,这样可以用简单的步骤实现建模工作中重复的工作;
第三步,根据2014年新疆电网冬季大方式运行数据,在DIgSILENT工作页面下建立主网模型,将新疆各地区电网在新建的工作页面下另建,通过节点、变压器及线路与主网相连,搭建电网模型的同时需要设置参数;
上述第二步中需要建立电网中所需的模型,如:风电场、火电机组、直流输电系统等模型可在template的目录下选用并设置参数;
第四步,电网搭建好并设置完参数后可实现潮流计算,潮流计算的实现在一定程度上能够反映建模的数据合理性。
[0025]第二方面,在计算P-V曲线时,程序流程图如附图2所示,脚本执行之前设置三个输入变量:有功功率仿真起始值PGstart、有功功率终止值PGstop、有功功率每次迭代计算步长PCst(3P。外部母线电压选择风电场并网点处35KV母线电压。将迭代计算的结果放在Ptclt中,每次迭代补偿PGstep可取0.1MW (迭代步长在程序中是可以自定义的),初始值PGstart取0MW (也可以自定义),迭代最终值PCstc^l据实际单台风电机出力取值,在仿真P-V曲线时,先将所要仿真的风电场功率初始化为0,计算一次节点电压,将结果分别存储在Ptclt与母线电压中,之后通过加风电场出力,计算一次仿真的节点处的P、V将结果再一次存储。当使用判断语言得出PCstart超出之前设定值后或者潮流计算不收敛时,仿真停止。具体实现步骤如下:
步骤I,建立General set模块,其目的是为了实现DPL语言能够计算相应风电场的静态稳定曲线;
步骤Π,在Study case下建立DPL语言模块;
步骤ΙΠ,基于上述步骤Π中的DPL脚本,在脚本下需新建result模块,存放执行脚本后的计算结果;
步骤IV,右键选择编辑DPL脚本,选择Execute命令即可执行脚本。
[0026] 在上述步骤I中,建立执行脚本需要的General set模块需要包括以下步骤: 步骤S101,在Study case目录下可新建一个General set模块,对General set模块编辑可以地区命名,功能选择一般(General);
步骤S102,在建好的General set模块目录下进行添加,将该地区所含的风电场可在网络中找到并全部添加到该地区的General set模块中;
在上述步骤Π中,在Study case下建立DPL语言模块需要包括以下步骤:
S201,首先在Study case下新建DPL语言模块,可以按地区命名;
S202,在DPL语言模块的基本选项(Basic opt1ns)目录中,可设置仿真对象、输入参数类型、名称及大小、外部对象类型及名称;
S203,在高级选项(Advanced opt1ns)中可设置仿真的结果名称及变量类型;
S204,在编程目录(Script)下,按照附图2的思路进行编程。
[0027]第三方面,通过框架定义被控元件和控制模型之间的信号连接关系如附图3所示,该框架只是反应信号传递关系。整流换流站侧控制主要由电压采集模块Ud用来采集直流线路上直流电压,直电流采集模块Id用来采集直流线路上的电流。为实现分层控制,即需要测量汇集到整流侧的功率,使用采集模块Pwind用来采集疆电送出的有功功率、无功功率,采集点设置在烟墩750-220的线路中,将测量的数据以及相对电流参考量Id-rrf送到整流站控制模块,整流器控制系统中主要采用低压限流模块(VDC0L),整流控制系统送出直流电流量参考值Idrrf送往逆变站控制系统,同时还送出整流站控制角alpha_I^,将控制角送往整流站连接模块上。
[0028]第四方面,逆变站控制系统采用闭环控制,其中输入量有直流电流参考值Idrrf,直流电流测量值Im■,以及从逆变站反馈过来的熄弧角。逆变站内部控制主要实现定熄弧角控制,将熄弧角输入至逆变模块。
[0029]第五方面,换流站的稳压方式主要是通过调节变压器分接头来实现稳压控制,换流站变压器分接头控制系统如附图4所示,通过测量整流站的触发角,通过分接头控制器,来调整整流站母线电压分接头实现调整换流站电压的目的。
[0030] 第六方面,电网模型中风电场出力调整的实现可在DIgSILENT中学习案例(studycase)中选择 others 选择 Set tings,再选择 Current Trigger,将所选的Current Trigger 指向所调风电场,并设置参数,参数的范围去0-1之间。
[0031 ]根据第一方面可搭建出新疆电网模型(含风电场模型、火电场模型、光伏电站模型);根据第三方面至第五方面中定义的框架建立直流输电复合模型,将控制模型和步骤103至104中已经建立好的内置模型添加至复合模型中,最终完成新疆电网至郑州输电模型建模。根据第六方面可实现全疆风电场出力调整;所搭建好的新疆电网模型可进行静态稳定计算,若进行静态稳定计算采用P-V/Q-V曲线需在study case中选择相应的脚本执行即可,若进行暂态仿真,需设置故障类型、仿真时间、故障发生线路等。

Claims (10)

1.一种基于DIgSILENT搭建新疆地区电网仿真模型的方法,其特征在于按照下述步骤执行: 步骤101,确定新疆电网实际参数,包括确定风电场的装机容量、光伏电站的装机容量、火电厂的装机容量,确定线路长度、线路电压等级、线路阻值大小,确定变压器、换流站; 步骤102,将变压器模型、线路类型放入DIgSILENT的数据管理中的library中,将双馈风机模型、火力发电机模型、无功发生器模型放入library中的template下; 步骤103,根据新疆电网运行数据,在DIgSILENT的数据工作页面下建立主网模型,将新疆各地区电网在新建的工作页面下另建,通过节点、变压器及线路与主网相连; 步骤104,电网搭建好并设置参数,进行潮流计算。
2.根据权利要求1所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤104之后,执行步骤105,采用DPL编程计算P-V/Q-V,在study case中选择相应的风电场运行DPL。
3.根据权利要求2所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤105中,按照下述步骤执行: 步骤1051,建立General set模块; 步骤1052,在Study case下建立DPL语言模块; 步骤1053,基于步骤1052中的DPL脚本,在脚本下新建result模块,存放执行脚本后的计算结果; 步骤1054,选择编辑DPL脚本,选择Execute命令执行脚本。
4.根据权利要求3所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤1051中,按照下述步骤执行: 步骤10511,在Study case目录下新建一个General set模块,对General set模块编辑以地区命名; 步骤10512,在建好的General set模块目录下进行添加,将该地区所含的风电场在网络中找到并全部添加到该地区的General set模块中。
5.根据权利要求3或4所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤1052中,按照下述步骤执行: 步骤10521,在Study case下新建DPL语言模块,按地区命名; 步骤10522,在DPL语言模块的基本选项目录中,设置仿真对象、输入参数类型、名称及大小、外部对象类型及名称; 步骤10523,在高级选项中设置仿真的结果名称及变量类型; 步骤10524,在编程目录下,进行编程。
6.根据权利要求3或4所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤105之后,执行步骤106,将DSL模块加入到电网各个元器件中,设置电网中的故障元器件或部位,仿真电网暂态运行状态。
7.根据权利要求5所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤105之后,执行步骤106,将DSL模块加入到电网各个元器件中,设置电网中的故障元器件或部位,仿真电网暂态运行状态。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤101中,换流站包括整流站和逆变站,整流站采用定有功功率设置,有功功率设置为1000MW;逆变站采用定消弧角设置,消弧角设置为18°。
9.根据权利要求5所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤101中,换流站包括整流站和逆变站,整流站采用定有功功率设置,有功功率设置为1000MW;逆变站采用定消弧角设置,消弧角设置为18°。
10.根据权利要求6所述的基于DIgSILENT搭建新疆电网仿真模型的方法,其特征在于在步骤101中,换流站包括整流站和逆变站,整流站采用定有功功率设置,有功功率设置为1000MW;逆变站采用定消弧角设置,消弧角设置为18°。
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