一種適用于psasp的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力系統建模與仿真技術領域，更準確地說，本發明設及一種適用于 PSASP的超高壓母線磁控式電抗器的建模方法。
【背景技術】
[0002] 當電力電子技術在電力系統中大規模應用后，原有的傳統設備的動態特性將會發 生根本改變，會具有電力電子裝置的動態特性；同時，隨著電力電子裝置的廣泛應用，電力 電子裝置對電網的潮流和穩定性具有很大的影響，使得電網的動態特性日趨復雜。目前，我 國電力系統行業普遍采用電力系統軟件如BPA，PSASP等進行相關潮流、穩定性等計算來指 導生產W及規劃等等，同時，對仿真計算的精度要求越來越高，而該是電力系統模型為基礎 的。
[0003] 2013年，新疆與西北主網聯網第二通道建成，該通道上裝設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套靜止無功補償器SVC。 但是，新疆西北聯網第二通道沿線網架結構薄弱，缺乏常規電源支撐，開關站較多，輸電距 離長，新疆與西北聯網通道電壓調整困難，對FACTS設備依賴程度高。為了更好地研究可控 高抗群之間，W及可控高抗與SVC之間的協調控制，必須建立可控高抗及其控制器的模型。
[0004] 根據可控電抗器構成原理的不同，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。基于磁控原理的可控電抗器能夠實現無功功率的連續調節，而基于高 阻抗變壓器原理的可控并聯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4和5產生的偏差 信號觸發控制設備3,然后控制設備操作晶閩管整流器2,整流設備產生直流電流去改變電 抗器的磁飽和度，從而實現對電抗器1的無功平滑調節，6和7均為斷路器開關。
[0006] 一般來說，可控高抗的控制對象為母線電壓。根據上述工作原理，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模型，如圖2所示。該模型包含7個部 分；1)電壓測量環節；2)電壓偏差環節；3)死區環節，當電壓偏差的絕對值小于設定的電 壓誤差的口檻，則輸出為零；當電壓偏差大于電壓誤差的口檻，則輸出為正；當電壓偏差小 于電壓誤差的口檻，則輸出為負；4)勵磁電流調節環節，當死區輸出大于0,則減小勵磁電 流，當死區輸出小于0,則增加勵磁電流，當死區輸出小于0,勵磁電流不變試限幅環節；6) 直流內部的控制環節；7)直流勵磁到交流輸出環節。
[0007] 具體而言，圖2中，Tc為電壓量測環節的時間常數；Vt為可控高抗安裝點電壓；Vuf為電壓目標值；DBN為負向死區值；DBP為正向死區值；Idetf為可控高抗的勵磁電流初始值； AI為勵磁電流調節量；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；Kfi和T。為反饋控制器的增益和時間參數；K1和K2為反映裝置特性 的參數；Ks和K4為勵磁特性參數。
[000引從理論上講，磁控式可控電抗器可W實現容量的平滑調節。從勵磁電流調節環節 可W看出，系統中設置勵磁電流調節量AI，實現每次動作容量較小調節，已達到連續調節。
[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PSASP原有 程序內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，它開發了用戶程序接口模塊扣PI模塊），在Windows操作系統中，利用 其所提供的動態連接庫化L支持，使程序W-定方式調用化L中的函數或過程，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] 若當僅采用UD模塊或者UPI模塊對電力設備進行建模時，仍然不能滿足研究需 要，則可UD和UPI聯合的方法進行設備及其控制系統的建模。PSASP能夠實現UD模型和 UPI程序之間相互連接，W解決相互組合的問題。
【發明內容】
[0011] 本發明目的是：為了解決在PSASP軟件進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模塊聯合建立超高壓母線磁控式電抗器模型，并利用該 模型應用到實際電網進行數據仿真。
[0012] 具體地說，本發明是采用W下技術方案實現的，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 差環節、直流內部控制環節W及直流勵磁到交流輸出環節，采用用戶程序接口UPI模塊建 立模型的死區環節和勵磁電流調節環節；
[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，實現與電網的連接。
[0016] 上述技術方案的進一步特征在于，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節和電壓偏差環節，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部控制環節W及直流勵磁到交流輸 出環節，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環節和勵磁電流調節環節，其 中：
[0019] 在死區環節分別設定正向死區DBP和負向死區DBN，根據系統允許的母線電壓偏 差進行設定，如果當前電壓值Vt和目標電壓值Vuf的偏差信號VUf-Vt超出正向死區DBP和 負向死區DBN，則可控高抗需要動作，否則不動作；
[0020] 在勵磁電流調節環節不實時判斷死區環節的輸出量AV，而是每隔AT時間進行 判別，當AV〉〇,則勵磁電流調節環節的輸出Id=I&ef-AI，當AV<〇,則勵磁電流調節環節 的輸出信號1<1=I&ef+AI，當AV= 0,則勵磁電流調節環節的輸出保持不變；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 流調節量。
[0021] 上述技術方案的進一步特征在于，所述步驟2)具體為；用當前電壓值Vt和目標電 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；用勵磁電流調節環節的輸出信號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] 上述技術方案的進一步特征在于，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，把注入電流心轉換成實部與虛部 Im( /cs?)，實現與電網的連接：
[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轉換成實部民)-與虛部妃乂/as)，實現與電網的連接：
【主權項】
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 節、直流內部控制環節以及直流勵磁到交流輸出環節，采用用戶程序接口 UPI模塊建立模 型的死區環節和勵磁電流調節環節； 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，實現與電網的連接。
2. 根據權利要求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節和電壓偏差環節，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部控制環節以及直流勵磁到交流輸出環 節，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環節和勵磁電流調節環節，其中： 在死區環節分別設定正向死區DBP和負向死區DBN，根據系統允許的母線電壓偏差進 行設定，如果當前電壓值Vt和目標電壓值V 的偏差信號V Mf-Vt超出正向死區DBP和負向 死區DBN，則可控高抗需要動作，否則不動作； 在勵磁電流調節環節不實時判斷死區環節的輸出量△￥，而是每隔ΛΤ時間進行判別， 當Δν>0,則勵磁電流調節環節的輸出Id= Ifcrf-A I，當Δν〈0,則勵磁電流調節環節的輸出 信號Id= I I，當Δν = 0,則勵磁電流調節環節的輸出保持不變；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為勵磁電流調節 量。
3. 根據權利要求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：用當前電壓值V t和目標電壓值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；用勵磁電流調節環節的輸出信 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. 根據權利要求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轉換成實部Re(^csfi)與虛部實現與電網的連接：
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，屬于電力系統建模與仿真技術領域。本發明以PSASP軟件為平臺，利用用戶自定義UD模塊和用戶程序接口UPI功能聯合建立超高壓母線磁控式電抗器模型，將該模型應用到實際電網仿真數據。本發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，能夠滿足電網生產運行部門進行電網仿真計算的要求。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104866643
【申請號】CN201510145426
【發明人】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