一種適用于psasp的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明設(shè)及一種適用于 PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中大規(guī)模應(yīng)用后，原有的傳統(tǒng)設(shè)備的動態(tài)特性將會發(fā) 生根本改變，會具有電力電子裝置的動態(tài)特性；同時，隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力 電子裝置對電網(wǎng)的潮流和穩(wěn)定性具有很大的影響，使得電網(wǎng)的動態(tài)特性日趨復(fù)雜。目前，我 國電力系統(tǒng)行業(yè)普遍采用電力系統(tǒng)軟件如BPA，PSASP等進(jìn)行相關(guān)潮流、穩(wěn)定性等計算來指 導(dǎo)生產(chǎn)W及規(guī)劃等等，同時，對仿真計算的精度要求越來越高，而該是電力系統(tǒng)模型為基礎(chǔ) 的。
[0003] 2013年，新疆與西北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)第二通道建成，該通道上裝設(shè)4套閥控分級式線路 可控高抗、1套磁控式母線可控高抗、1套分級式母線可控高抗和2套靜止無功補(bǔ)償器SVC。 但是，新疆西北聯(lián)網(wǎng)第二通道沿線網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，缺乏常規(guī)電源支撐，開關(guān)站較多，輸電距 離長，新疆與西北聯(lián)網(wǎng)通道電壓調(diào)整困難，對FACTS設(shè)備依賴程度高。為了更好地研究可控 高抗群之間，W及可控高抗與SVC之間的協(xié)調(diào)控制，必須建立可控高抗及其控制器的模型。
[0004] 根據(jù)可控電抗器構(gòu)成原理的不同，可控高抗可分為基于磁控原理和基于高阻抗變 壓器原理兩種類型?；诖趴卦淼目煽仉娍蛊髂軌?qū)崿F(xiàn)無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)，而基于高 阻抗變壓器原理的可控并聯(lián)電抗器主要是分級可控的方式。
[0005] 圖1為超高壓母線磁控式電抗器的工作原理示意圖，測量系統(tǒng)4和5產(chǎn)生的偏差 信號觸發(fā)控制設(shè)備3,然后控制設(shè)備操作晶閩管整流器2,整流設(shè)備產(chǎn)生直流電流去改變電 抗器的磁飽和度，從而實現(xiàn)對電抗器1的無功平滑調(diào)節(jié)，6和7均為斷路器開關(guān)。
[0006] 一般來說，可控高抗的控制對象為母線電壓。根據(jù)上述工作原理，給出了超高壓母 線磁控式電抗器采用自動恒電壓控制方式時的系統(tǒng)模型，如圖2所示。該模型包含7個部 分；1)電壓測量環(huán)節(jié)；2)電壓偏差環(huán)節(jié)；3)死區(qū)環(huán)節(jié)，當(dāng)電壓偏差的絕對值小于設(shè)定的電 壓誤差的口檻，則輸出為零；當(dāng)電壓偏差大于電壓誤差的口檻，則輸出為正；當(dāng)電壓偏差小 于電壓誤差的口檻，則輸出為負(fù)；4)勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，當(dāng)死區(qū)輸出大于0,則減小勵磁電 流，當(dāng)死區(qū)輸出小于0,則增加勵磁電流，當(dāng)死區(qū)輸出小于0,勵磁電流不變試限幅環(huán)節(jié)；6) 直流內(nèi)部的控制環(huán)節(jié)；7)直流勵磁到交流輸出環(huán)節(jié)。
[0007] 具體而言，圖2中，Tc為電壓量測環(huán)節(jié)的時間常數(shù)；Vt為可控高抗安裝點電壓；Vuf為電壓目標(biāo)值；DBN為負(fù)向死區(qū)值；DBP為正向死區(qū)值；Idetf為可控高抗的勵磁電流初始值； AI為勵磁電流調(diào)節(jié)量；和Idmi。分別為勵磁電流的最大值和最小值；Kpi和Kii分別為比 例和積分控制器參數(shù)；Kfi和T。為反饋控制器的增益和時間參數(shù)；K1和K2為反映裝置特性 的參數(shù)；Ks和K4為勵磁特性參數(shù)。
[000引從理論上講，磁控式可控電抗器可W實現(xiàn)容量的平滑調(diào)節(jié)。從勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) 可W看出，系統(tǒng)中設(shè)置勵磁電流調(diào)節(jié)量AI，實現(xiàn)每次動作容量較小調(diào)節(jié)，已達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0009] 但是，在PSASP軟件中，超高壓母線磁控式電抗器的模型還不完善。當(dāng)PSASP原有 程序內(nèi)部中的固定模型不能滿足研究需要時，它提供了用戶自定義建模模塊扣D模塊）。同 時，在PSASP軟件中，它開發(fā)了用戶程序接口模塊扣PI模塊），在Windows操作系統(tǒng)中，利用 其所提供的動態(tài)連接庫化L支持，使程序W-定方式調(diào)用化L中的函數(shù)或過程，給PSASP的 用戶程序接口提供支持。UD模塊和UPI模塊輸入和輸出的信息表中，都有用戶自約定臨時 信息交換值TM1~TM10,它們用于連接UD模塊和UPI模塊。
[0010] 若當(dāng)僅采用UD模塊或者UPI模塊對電力設(shè)備進(jìn)行建模時，仍然不能滿足研究需 要，則可UD和UPI聯(lián)合的方法進(jìn)行設(shè)備及其控制系統(tǒng)的建模。PSASP能夠?qū)崿F(xiàn)UD模型和 UPI程序之間相互連接，W解決相互組合的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明目的是：為了解決在PSASP軟件進(jìn)行超高壓母線磁控式電抗器建模還不完 善的問題，提供一種適用于PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的模型建立方法，利用用戶 自定義UD模塊和用戶程序接口UPI模塊聯(lián)合建立超高壓母線磁控式電抗器模型，并利用該 模型應(yīng)用到實際電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真。
[0012] 具體地說，本發(fā)明是采用W下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括W下步驟：
[0013] 1)采用PSASP軟件中用戶自定義UD模塊和用戶程序接口UPI模塊聯(lián)合建立超高 壓母線磁控式電抗器的模型，其中，采用用戶自定義UD模塊建立模型的電壓測量、電壓偏 差環(huán)節(jié)、直流內(nèi)部控制環(huán)節(jié)W及直流勵磁到交流輸出環(huán)節(jié)，采用用戶程序接口UPI模塊建 立模型的死區(qū)環(huán)節(jié)和勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；
[0014] 2)利用PSASP軟件中自定義臨時信息交換值TM連接已完成的用戶自定義UD模塊 和用戶程序接口UPI模塊；
[0015] 3)采用電流源的形式將超高壓母線磁控式電抗器注入母線，實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接。
[0016] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟1)的具體過程如下：
[0017] 1-1)采用用戶自定義UD模塊建立模型的電壓測量環(huán)節(jié)和電壓偏差環(huán)節(jié)，形成UD 模塊一M1，采用用戶自定義UD模塊建立模型的直流內(nèi)部控制環(huán)節(jié)W及直流勵磁到交流輸 出環(huán)節(jié)，形成UD模塊二M2 ;
[001引 1-2)采用用戶程序接口UPI模塊建立模型的死區(qū)環(huán)節(jié)和勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，其 中：
[0019] 在死區(qū)環(huán)節(jié)分別設(shè)定正向死區(qū)DBP和負(fù)向死區(qū)DBN，根據(jù)系統(tǒng)允許的母線電壓偏 差進(jìn)行設(shè)定，如果當(dāng)前電壓值Vt和目標(biāo)電壓值Vuf的偏差信號VUf-Vt超出正向死區(qū)DBP和 負(fù)向死區(qū)DBN，則可控高抗需要動作，否則不動作；
[0020] 在勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)不實時判斷死區(qū)環(huán)節(jié)的輸出量AV，而是每隔AT時間進(jìn)行 判別，當(dāng)AV〉〇,則勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出Id=I&ef-AI，當(dāng)AV<〇,則勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) 的輸出信號1<1=I&ef+AI，當(dāng)AV= 0,則勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出保持不變；AT由實際 可控高抗動作特性決定，Iduf為超高壓母線磁控式電抗器的勵磁電流初始值；AI為勵磁電 流調(diào)節(jié)量。
[0021] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟2)具體為；用當(dāng)前電壓值Vt和目標(biāo)電 壓值Vtef的偏差信號Vtef-Vt作為臨時信息交換值TM1，用于UD模塊一和UPI模塊的信息交 互；用勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出信號Id作為臨時信息交換值TM2,用于UD模塊二和UPI模 塊的信息交互。
[0022] 上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟3)具體為，將超高壓母線磁控式電 抗器的輸出/as作為注入母線電流的大小，把注入電流心轉(zhuǎn)換成實部與虛部 Im( /cs?)，實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接：
[0023] 將超高壓母線磁控式電抗器的輸出作為注入母線電流的大小，把注入電流 /as轉(zhuǎn)換成實部民)-與虛部妃乂/as)，實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接：
【主權(quán)項】
1. 一種適用于PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法，其特征在于，包括以下 步驟： 1) 采用PSASP軟件中用戶自定義UD模塊和用戶程序接口 UPI模塊聯(lián)合建立超高壓母 線磁控式電抗器的模型，其中，采用用戶自定義UD模塊建立模型的電壓測量、電壓偏差環(huán) 節(jié)、直流內(nèi)部控制環(huán)節(jié)以及直流勵磁到交流輸出環(huán)節(jié)，采用用戶程序接口 UPI模塊建立模 型的死區(qū)環(huán)節(jié)和勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)； 2) 利用PSASP軟件中自定義臨時信息交換值TM連接已完成的用戶自定義UD模塊和用 戶程序接口 UPI模塊； 3) 采用電流源的形式將超高壓母線磁控式電抗器注入母線，實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法，其特 征在于，所述步驟1)的具體過程如下： 1-1)采用用戶自定義UD模塊建立模型的電壓測量環(huán)節(jié)和電壓偏差環(huán)節(jié)，形成UD模塊 一 M1，采用用戶自定義UD模塊建立模型的直流內(nèi)部控制環(huán)節(jié)以及直流勵磁到交流輸出環(huán) 節(jié)，形成UD模塊二M2 ; 1-2)采用用戶程序接口 UPI模塊建立模型的死區(qū)環(huán)節(jié)和勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，其中： 在死區(qū)環(huán)節(jié)分別設(shè)定正向死區(qū)DBP和負(fù)向死區(qū)DBN，根據(jù)系統(tǒng)允許的母線電壓偏差進(jìn) 行設(shè)定，如果當(dāng)前電壓值Vt和目標(biāo)電壓值V 的偏差信號V Mf-Vt超出正向死區(qū)DBP和負(fù)向 死區(qū)DBN，則可控高抗需要動作，否則不動作； 在勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)不實時判斷死區(qū)環(huán)節(jié)的輸出量△￥，而是每隔ΛΤ時間進(jìn)行判別， 當(dāng)Δν>0,則勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出Id= Ifcrf-A I，當(dāng)Δν〈0,則勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出 信號Id= I I，當(dāng)Δν = 0,則勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出保持不變；ΛΤ由實際可控高 抗動作特性決定，Iteif為超高壓母線磁控式電抗器的勵磁電流初始值；△ I為勵磁電流調(diào)節(jié) 量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法，其特 征在于，所述步驟2)具體為：用當(dāng)前電壓值V t和目標(biāo)電壓值V 的偏差信號V Mf-Vt作為臨 時信息交換值TM1，用于UD模塊一和UPI模塊的信息交互；用勵磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出信 號I d作為臨時信息交換值TM2,用于UD模塊二和UPI模塊的信息交互。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法， 其特征在于，所述步驟3)具體為，將超高壓母線磁控式電抗器的輸出作為注入母線電 流的大小，把注入電流Jcsk轉(zhuǎn)換成實部Re(^csfi)與虛部實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接：
上式中，Vt為超高壓母線磁控式電抗器安裝點的電壓。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法，屬于電力系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以PSASP軟件為平臺，利用用戶自定義UD模塊和用戶程序接口UPI功能聯(lián)合建立超高壓母線磁控式電抗器模型，將該模型應(yīng)用到實際電網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)。本發(fā)明建立的模型能正確模擬實際超高壓母線磁控式電抗器的動作邏輯，能夠滿足電網(wǎng)生產(chǎn)運行部門進(jìn)行電網(wǎng)仿真計算的要求。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104866643
【申請?zhí)枴緾N201510145426
【發(fā)明人】牛拴保, 霍超, 程林, 王吉利, 李碧君, 李威, 李兆偉, 周霞, 崔曉丹, 呂亞洲
【申請人】國家電網(wǎng)公司西北分部, 國電南瑞科技股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月30日