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突发不对称大扰动下LCC–HVDC直流输电系统实时单端暂态等值建模研究

批准号:
52077116
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
王宾
依托单位:
学科分类:
电力系统与综合能源
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王宾

项目摘要

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中文摘要
LCC–HVDC高压直流输电在交直流混联电网中承担着端对端大容量输电的重要职能,其暂态响应直接影响着混联电网的整体特性。由于无法给出高阶非线性时变微分方程的解析解,目前分析直流系统只能采用电磁暂态数值扫描,或者对关键电气量做出低阶近似假设,求解动态相量等值模型。这种低阶近似及采用的频域算法,使得对故障暂态的仿真精度和速度都无法满足要求;特别是现有模型为双端电压受控电流源模型,无法与交流系统的单端等值模型相匹配。因此,本项目提出了逆变侧动态相量精细模型+整流侧准稳态模型相融合的单端实时等值方案;逆变侧以时域计算代替频域分析,提出大扰动下开关函数时域解析表达及修正方法,保证换相失败暂态特征仿真的高精度、实时性;整流侧保证外特性准确,理清各环节的等值误差及传递过程,提出抑制方法;最终实现不对称大扰动下直流系统的实时单端暂态等值建模,满足交直流混联电网控保系统整定校核、稳定分析等在线应用需求。
英文摘要
LCC-HVDC plays the important function of point-to-point power transmission in AC-DC hybrid power grid, and its transient response directly affects the overall characteristics of the hybrid power grid. Because the analytical solution of high-order nonlinear time-varying differential equation cannot be given, at present, only electromagnetic transient numerical scanning can be used to analyze the LCC-HVDC system, or the dynamic phasor equivalent model is used on the assumption of low-order approximation to the key electrical quantities. This low-order approximation and used frequency-domain calculation make the simulation accuracy and speed of the fault transient unable to meet the requirements; especially the existing LCC-HVDC transmission models are two terminal voltage controlled current source models, which cannot match the widely applied single terminal equivalent model in AC power grid. In order to solve this problem, a single terminal real-time equivalent scheme is proposed in this application which combines the improved dynamic phasor model at the inverter side with the quasi steady model at the rectifier side; the frequency-domain analysis is replaced with the time-domain calculation at the inverter side, the time-domain analytical expression and correction method of the switch function under the large disturbance will be put forward, so as to ensure the high accuracy and real-time performance of the transient characteristics simulation of the commutation failure; the external characteristics will be guaranteed in the simulation at the rectifier side with full consideration of the equivalent error suppression. Finally, the real-time single terminal transient equivalent modeling of LCC-HVDC system under asymmetric large disturbance is realized to meet the application requirements of online verification, analysis for AC-DC hybrid power grid control and protection system.
LCC–HVDC高压直流输电在交直流混联电网中承担着端对端大容量输电的重要职能,其暂态响应直接影响着混联电网的整体特性。由于无法给出高阶非线性时变微分方程的解析解,目前分析直流系统只能采用电磁暂态数值扫描,或者对关键电气量做出低阶近似假设,求解动态相量等值模型。这种低阶近似及采用的频域算法,使得对故障暂态的仿真精度和速度都无法满足要求;特别是现有模型为双端电压受控电流源模型,无法与交流系统的单端等值模型相匹配。因此,本项目分析了不对称工况下电压开关函数与电流开关函数的参数化时域解析表达,推导了基于动态相量法的开关函数参数化动态相量解析表达,解决了传统对称工况下开关函数解析表达于不对称工况或故障大扰动下等值精度较低的难题;提出了逆变侧动态相量精细模型+整流侧准稳态模型相融合的单端实时等值方案;逆变侧以时域计算代替频域分析,提出了考虑锁相环的换流阀换相电压相移的触发延迟角修正方法,提出了兼顾判断精度和判断速度的换相失败判断方法,保证了换相失败暂态特征仿真的高精度、实时性;整流侧采用考虑送端交流电源短路比的准稳态模型,理清各环节的等值误差及传递过程;提出了非基于频域卷积的调制信号的高速计算方法;最终实现不对称大扰动下直流系统的实时单端暂态等值建模,开发了混合仿真平台,多个不对称大扰动场景以及高阻故障场景仿真验证了算法的精准性。依托本项目理论成果,进一步开展了受端交流输电线路继电保护与智能重合闸技术研究。申报了国家发明专利8项;出版学术专著3部,发表了IEEE Trans. on Power Delivery、中国电机工程学报等行业期刊12篇,主办了2024中韩继电保护论坛、2021人工智能与交直流混联电网国际会议等2次,担任了IET RPG、IEEE Powercon等国际会议的Session Chair;在电力系统保护与控制、IET Cyber-Systems and Robotics等知名期刊上主办了专刊2期;颁布了行标、团标3部;获2023年安徽省、2022年北京市、2022年中国电机工程学会、2022年福建省科技进步一等奖等科研奖励6项。
基于多时间断面信息的T接风电场并网线路单相接地故障单端测距研究
  • 批准号:
    51477084
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    79.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王宾
  • 依托单位:
配电线路高阻接地暂态故障分析及检测技术研究
  • 批准号:
    51007045
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王宾
  • 依托单位:
国内基金
海外基金