高压直流输电系统建模与仿真

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高压直流输电系统的建模与仿真

高压直流输电系统的建模与仿真
在稳 态 工况下 ,高压直 流输 电系 统传 输 的有
系统运 行 和故 障 的各种状 态 ,并进 行 仿真和 分 析
[] 2
功 功率存 在 以下关 系 :
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利 用 MA L T AB 软 件 的 Smui 工 具 箱 及 i lk n SmP weS s m 模 块库 , i o ryt e 能方 便 的对 高压 直流 输
偏微 分方程 。 虽然从 理论 上来 说并没 有什 么 困难 ,
而且 现 已开发 出一些相 应 的计算 程序 ,但 是计 算 工作 量却 很大 【。MA L l J T AB软件 中 的 Smuik给 i l n 用户 提供 了用 方框 图进 行建 模 的模 型接 口,与传 统 的仿真 软件 包括 用微 分方 程和 差分 方程 建模 相 比 ,具 有 更直 观 、 方便 和 灵活 的优 点 。Smui i lk n 中的电力 系统模 块库 ( i o rytm)包含 了 SmPweSs e 各种 交/ 直流 电源 、大量 电气元器 件 和 电工 测量 仪
△ =

由此可 见,改变换流 站极对地 电压 己 、己 ,
即可改变 直流 电流 ,并相 应 改变输 送 的功率 。
改变直 流 电流 ( 功率 ) 以通 过调节整 流器 的触 或 可 发延迟 角 或逆变 器 的越前 触发角 ( 熄弧角 )
来实现 ,这也是直流 输 电系 统 的主要 调节手段 。 整
真结果表明,该方法 能较准确地观测暂态过程中高压直流输 电系统 的动态性能 。 关键 词:高压直流输 电;MA L 仿真;暂态分析 T AB 中图分类号:T 4 文献标 识码 :A 文章编号:17 —4 O (0 00 -0 0 0 M7 3 62 8 l 1)5 8 - 4 2

基于MATLAB_Simulink的高压直流输电系统的建模及仿真研究2222

基于MATLAB_Simulink的高压直流输电系统的建模及仿真研究2222

对 HVDC 系统的启动及直流线路对地短路故障进行了仿真, 动态过
程中整流侧直流线路电压 Ud, 电流 Id 和参考电流 Idref, 触发角 ! 和故障电 流参数仿真曲线见图 3。
( 1) 启动仿真。将逆变侧直流电压置为 236 kV, ! 初值设为 90°。在
0~0.2 s, 给定电流参考值( 标幺值) 从 0.2 线性上升到 1, 通过电流调节器
参考文献 [ 1] 李 尘.基 于 DSP 的 直 流 输 电 系 统 动 态 模 拟 数 字 化 控 制 研 究[ D] .上 海:上海交通大学, 2005. [ 2] 赵畹君.高压直流输电工程技术[ M] .北京: 中国电力出版社, 2004. [ 3] 沈辉.精通 SIMULINK 系统仿真与控制[ M] .北京: 北京大学出版社, 2003.
ABSTRACT: This paper introduces some methods for the online monitoring of the power transformer, indicates the advantages and disadvantages of the online monitoring devices used at present, and looks forward to the prospect of the online monitoring system. KEY WORDS: transformer oil; dissolved gas; online monitoring
2 HVDC 建模
本文利用 Simulink 和 Sim- Power System 相结合的方法, 建立直流输 电 及 其 控 制 系 统 的 仿 真 模 型 , 所 用 模 块 均 为 Simulink 及 Sim Power System 中的标准模块, 见图 2。

基于RTDS的MMC-HVDC系统建模与仿真的开题报告

基于RTDS的MMC-HVDC系统建模与仿真的开题报告

基于RTDS的MMC-HVDC系统建模与仿真的开题报告一、研究背景随着电力系统的发展,交流输电和直流输电技术扮演着不同重要的角色。

高压直流输电(HVDC)已经被广泛应用于长距离电力输送和跨越海洋的越大电力输送。

多级换流器(MMC)作为一种最新的HVDC技术,已经越来越受到关注。

MMC拥有多级微电网结构、短路能力强和高可靠性等特点,可以有效地解决传统HVDC技术中的问题,如换流器失效、并接和逆变器过载等问题。

为了深入了解MMC-HVDC系统的运行机理和优越性能,需要进行系统级建模和仿真。

由于MMC形式的多级结构和大量的开关器件,MMC-HVDC系统的建模和仿真非常复杂。

因此,需要选择合适的建模工具和仿真平台,以实现对MMC-HVDC系统的快速建模和仿真分析。

基于RTDS(Real-Time Digital Simulator)的MMC-HVDC系统建模和仿真是目前应用最广泛的方法之一,该方法可以快速准确地模拟系统电气特性和故障情况。

RTDS是一种真实的数字仿真器,它模拟实际电力系统中的电源、传输线、输电系统和负载等运行状态,可以实现快速仿真和快速故障切除处理。

因此,通过使用RTDS构建MMC-HVDC系统模型,可以对系统进行准确的电气和动态性能分析。

二、研究目的本研究的主要目的是基于RTDS平台构建MMC-HVDC系统模型,包括MMC模型、直流线模型和升压变压器模型,以实现MMC的电气和动态性能仿真分析,并分析MMC的运行机理和优越性能。

三、研究内容本研究的主要内容包括:1. MMC-HVDC系统的基本理论和技术知识的学习和了解2. RTDS平台的学习和使用3. MMC-HVDC系统模型的建立,包括MMC模型、直流线模型和升压变压器模型4. 系统静态和动态性能的仿真分析,包括直流侧电压/电流波形分析、直流电压/电流调节和传输功率分析等5. MMC运行机理和性能优越性分析四、研究意义本研究的意义在于:1. 加深对MMC-HVDC系统的理解和认识,为电力系统运行和控制提供技术支持2. 探索MMC-HVDC技术在大规模电力输送中的应用,为能源高效传输打下基础3. 为电力系统建模和仿真提供参考和借鉴,促进电力系统技术的发展。

基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真

基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真

基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真1. 简介本文档旨在介绍基于Simulink的高压直流(HVDC)输电系统的建模与仿真方法。

高压直流输电系统是一种通过将电能转换为直流电并通过特殊的高压直流电缆进行传输的电力传输方式。

通过建立准确的模型,并进行仿真分析,可以帮助我们更好地理解和优化HVDC输电系统的性能。

2. 模型建立为了建立HVDC输电系统的模型,我们可以利用Simulink软件进行仿真建模。

Simulink是一种功能强大的矩阵模拟工具,它可以帮助我们建立各种物理和电气系统的模型。

在建立HVDC输电系统模型时,需要考虑以下几个关键要素:2.1 直流电源模型首先,我们需要建立直流电源的模型。

直流电源通常由一个直流发生器和一个滤波电容组成。

我们可以利用Simulink内置的电源模块来建立直流电源的模型,并设置合适的参数和电压限制。

2.2 变流器模型接下来,我们需要建立HVDC输电系统中的变流器模型。

变流器负责将交流电转换为直流电,并通过高压直流电缆进行输送。

Simulink提供了多种变流器模型,可以根据实际情况选择合适的模型。

我们需要设置变流器的输入电压、输出电压和功率等参数。

2.3 直流电缆模型HVDC输电系统中的直流电缆是电能传输的关键组成部分。

为了准确建模,我们需要考虑直流电缆的电阻、电感和电容等参数。

Simulink提供了多种电线模型,可以用于建立直流电缆的模型。

我们需要根据实际情况设置直流电缆的参数。

2.4 稳定器模型为了确保HVDC输电系统的稳定运行,需要在系统中添加稳定器模型。

稳定器可以监测并控制系统的电压和功率等参数,以保证电能的稳定传输。

Simulink提供了各种控制器模型,可以用于建立稳定器的模型。

3. 仿真分析利用建立的模型,在Simulink中进行仿真分析可以帮助我们评估HVDC输电系统的性能。

通过仿真,我们可以观察并分析各个组件的工作状态和系统的稳定性。

在进行仿真分析时,可以考虑以下几个方面:3.1 电压和电流波形分析通过仿真,我们可以获得HVDC输电系统中各个组件的电压和电流波形。

PSCAD教程08-应用PSCAD进行直流输电系统仿真研究

PSCAD教程08-应用PSCAD进行直流输电系统仿真研究
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
多实例化组件(MIM)技术
PSCAD X4之前所有版本中的组件(module)缺乏多实例化能 力,即一个组件定义只能有一个实例。X4版本通过完全重 新设计PSCAD的程序结构,使其成为更朝向以数据为中心 的模型,从而具备了提高多实例化组件的能力。
无插值时的二极管电流
由于时间步长固定,若器件动作处于时间步长间隔中,只 有等到下一时间步长时程序才能体现出此事件。此时将造 成仿真错误 。
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
解决方法: 缩短仿真步长—仿真时间延长、内存需求增大, 不能根本性解决问题。 变步长仿真—检测到开关动作事件时,划分仿真步长为 更小的时间间隔。不能避免虚假电压和电流尖峰。 插值方法—具有更快的速度和更高的精度。能在采用较大时 间步长的情况下更精确地对任何开关事件进行仿真。
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
平波电抗器
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
6. 滤波器(Filter)
减小注入交、直流系统谐波的设备 种类: 交流滤波器, 直流滤波器 有源滤波器; 无源滤波器:单调谐滤波器 双调谐滤波器 高通滤波器
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究进行高压直流输电系统仿真研究应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究主要内容?一高压直流输电系统的主要元件?二相关元件的pscad模型?三高压直流输电系统运行与控制第2页?四高压直流输电系统的pscad仿真应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究交流母线换流站i平波电抗器直流平波电抗器直流滤波器交流母线换流交流母线换流变压器换流站ii换流变压器换流变压器一高压直流输电系统的主要元件第3页交流系统交流系统i无功补偿设备交流滤波器无功补偿设备交流滤波器直流线路vdi滤波器桥i变压器断路器桥ii交流系统交流系统ii无功补偿设备无功补偿设备交流滤波器交流滤波器vdii应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究1

高压直流输电系统建模导则

高压直流输电系统建模导则

高压直流输电系统建模导则1. 引言高压直流输电系统是一种在电力输电中应用广泛的技术,其具有较高的效率和较低的线路损耗。

为了准确分析和评估高压直流输电系统的性能,建模是必不可少的工作。

本文提供了高压直流输电系统建模的导则,旨在帮助研究人员和实践工程师进行系统的建模和仿真分析。

2. 建模原则2.1精细化建模:高压直流输电系统包括多个组成部分,如换流站、输电线路、换流器等,每个部分都应进行精细化建模,以准确地刻画系统的动态行为。

2.2适度简化:尽管精细化建模对于系统的分析和仿真是必要的,但过于复杂的模型会影响仿真的效率。

因此,在保证精度的前提下,应适度简化模型,提高仿真的效率。

2.3参数可调性:建模过程中应确保模型的参数具有可调性,以便在不同场景下对系统进行仿真和分析。

这有助于研究人员和工程师灵活地调整模型以满足特定需求。

2.4模块化建模:将高压直流输电系统划分为多个模块,并分别对每个模块进行建模,然后将其集成为完整的系统模型。

模块化建模有助于提高模型的可复用性和可扩展性。

3. 建模步骤3.1 确定系统范围:确定高压直流输电系统的边界和组成部分,包括换流站、输电线路、换流器等。

3.2 收集系统参数:收集与系统相关的参数,如输电线路的电阻、电抗、换流器的控制参数等。

3.3 建立模块化模型:对每个部分进行建模,如换流站模型、输电线路模型、换流器模型等。

3.4 集成系统模型:将所有模块集成为完整的高压直流输电系统模型。

3.5 仿真分析:使用建立的系统模型进行仿真分析,包括系统响应、稳定性评估、负荷仿真等。

3.6 参数调整:根据需要,调整模型的参数以满足具体仿真要求。

4. 结论本文提供了高压直流输电系统建模导则,旨在帮助研究人员和实践工程师进行系统的建模和仿真分析。

通过合理的建模和仿真分析,可以准确评估高压直流输电系统的性能,为实际应用提供指导和参考。

基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真

基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真

编号 2018180240B 研究类型基础研究分类号 TP273.6 学士学位论文(设计)Bachelor’s Thesis论文题目基于MATLAB的高压直流输电系统的建模与仿真作者姓名罗俊学号2014118010240所在院系机电与控制工程学院学科专业名称电气工程及其自动化导师及职称韩涛讲师论文答辩时间2018年5月12日学士学位论文(设计)诚信承诺书目录1绪论 (5)1.2高压直流输电系统的优势和不足 (5)1.3高压直流输电的应用 (6)2 高压直流输电系统的原理 (6)2.1高压直流系统的元件与接线 (7)2.2换流器的工作原理 (12)2.3十二脉动换流器 (17)2.4直流输电系统的基本控制原理 (19)2.5直流输电系统的基本控制 (19)3高压直流输电系统仿真建模 (21)3.1单个最大接地回路直流输电系统基本结构(正极) (21)3.2 建模与仿真工具MA TLAB/Simulink 简介 (22)3.3高压直流输电系统建模 (23)4高压直流输电系统仿真结果分析 (27)4.1高压直流输电系统的起停和逐步仿真 (27)总结 (31)参考文献 (31)基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真罗俊(指导教师,韩涛)(湖北师范大学机电与控制工程学院,中国黄石 435002)摘要:高压直流输电系统(HVDC)是一种成本低,耗能少,稳定性高,并且利用长距离线路来进行大容量输电的技术。

这种技术一般运用在海底电缆等长距离大容量的输电线路中。

本篇论文对高压直流输电系统(HVDC)的结构和概况进行论述。

运用Matlab仿真软件中的Simulink对其进行建模和系统的仿真得到相应的仿真波形,验证其有效性。

关键字:高压直流输电系统;Matlab仿真;Simulink模块库中图分类号:TP273.6Modeling and Simulation of HVDC Transmission System Based onMATLABLuo Jun(tutor: Han Tao)(College of Mechatronics and Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi, China, 435002)Abstract :HVDC (HVDC) is a low cost, low energy consumption, high stability, and the use of long distance lines for large capacity transmission technology. This technique is commonly used in long-distance, large-capacity transmission lines such as submarine cables. This paper discusses the structure and general situation of HVDC. Simulink of Matlab simulation software is used to simulate the simulation of the simulation and verify its effectiveness.Key words:HVDC transmission system;The Matlab simulation;Simulink module library基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真罗俊(指导教师,韩涛)(湖北师范大学机电与控制工程学院中国黄石 435002)1绪论1.1高压直流输电系统的发展概况在现如今这个时代,用电在日常的生活中不可或缺,那么输电系统就显得更加重要,传输系统可分为直流传输和交流传输与交流传输相比,高压直流传输具有低功耗,低成本和高传输容量的优点,直流传输更加稳定。

基于MMC的多端直流输电系统简化建模与仿真研究

基于MMC的多端直流输电系统简化建模与仿真研究

基于MMC的多端直流输电系统简化建模与仿真研究摘要:模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)以其独特的技术优势,已成为未来电压源换流器高压直流输电领域的发展趋势。

本文通过对MMC拓扑结构和数学模型进行推导和化简,在保证了仿真精度的前提下,应用了提高MMC仿真效率的理论和方法,基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了三端MMC-HVDC输电系统的简化模型,仿真结果具有较好的动态性能。

关键词:模块化多电平换流器;柔性直流输电;电磁暂态仿真一、引言相比于传统电网换相的高压直流输电技术(LCC-HVDC),基于电压源换流器的高压直流输电技术(VSC-HVDC)具有不存在换相失败、有功无功功率的快速解耦控制等优势 [1-2]。

模块化多电平(Modular Multilevel Convertor,MMC)以其模块化设计、可拓展性好、单个器件开关频率低、谐波性能好等诸多优点已经成为电压源换流站技术的首选技术方案[3]。

目前已投运的MMC-HVDC工程有美国的Trans Bay Cable工程、中国的上海南汇风电场示范工程和南澳三端柔性直流输电工程[4,5]。

其中在我国广东建立的南澳多端柔性直流输电工程为世界首个投运的多端直流工程[6]。

相关研究表明,MMC-HVDC系统将在风电场联网、电网异步互联、城市中心供电等领域得到广泛应用[7]。

当MMC换流阀从低电压等级、小容量发展到高电压等级、大容量时,每个桥臂串联的子模块数急剧增加。

采用PSCAD/EMTDC等电磁暂态软件仿真时,大量IGBT快速的导通、关断将使得主电路形成的节点导纳矩阵不断变化。

由于每次变化后形成的节点导纳矩阵规模较大,矩阵求逆将特别耗时,给研究高电压等级、大容量MMC-HVDC的并网仿真分析带来了巨大的困难。

因此,在考虑能反映换流器基本运行特性的同时,若能提高仿真速度,将对多端MMC-HVDC的并网仿真分析起到至关重要的作用。

二、MMC等效计算模型1.1桥臂的等效电路模块化多电平逆变器MMC的每个桥臂由N个半桥子模块串联而成,桥臂的工作状态有闭锁状态和解闭锁状态。

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高压直流输电系统建模与仿真
【摘要】本文介绍了高压直流输电系统的基本原理,整流测采用定电流控制方式,建立了基于MATLAB/Simulink的高压直流输电系统仿真模型,对高压直流输电系统正常运行时电压、电流进行仿真分析,同时通过对交流系统以及直流线路短路故障的仿真分析,验证了所建立仿真模型的合理性。

仿真结果表明,该方法能较准确地观测暂态过程高压直流输电系统的动态性能。

【关键词】高压直流输电HVDC MATLAB建模与仿真暂态分析
一、引言
高压直流输电技术是电力电子技术在电力系统输电领域中应用最早同时也是较为成熟的技术。

高压直流输电由整流器、高压直流输电线路以及逆变器三部分构成。

到目前为止,工程上绝大部分直流输电的换流器由半控型的晶闸管器件组成,称采用这种换流器的直流输电为常规高压直流输电。

在高压直流输电系统中有三个原因使得他的暂态过程变的非常复杂:工程实际中每个换流阀的触发角
为离散变量;触发角和换相电压在高压直流输电系统的暂态过程中不断变化;长距离直流输电线路具有分布参数特性,需要考虑他的电压、电流过程。

所以,如果要准确的计算直流输电系统的暂态过程,就必须要求解包含连续变量和离散变量的常微分方程和偏微分方程。

这个过程原理很简单,但是计算的工作量却非常大[1]。

传统的仿真软件主要包括微分方程和差分方程,MATLAB 软件中的Simulink 给用户提供了用方框图进行建模的模型接口,和传统的仿真软件相比具有更直观、灵活和方便的优点。

Simulink中的电力系统模块库包含了多种交/直流电源、大量电工测量仪表和电元器件以及各种分析工具等。

利用这些模块我们就可以模拟电力系统运行和故障的每个状态,从而进行仿真和分析。

[2]
本文建立了基于MATLAB 的HVDC 仿真模型,整流侧采用定电流调节方式,并附加了最小触发角限制,对高压直流输电系统正常运行模式进行仿真分析,并针对逆变器交流侧发生单相接地、两相接地、三相短路故障以及直流线路发生接地故障的情形,分别进行了仿真和分析。

二、HVDC系统仿真模型
在MATLAB/Simulink环境下,利用电力系统模块
(SimPowerSystem)中的仿真模块对HVDC系统及控制器建立仿真模型。

这里用双桥12脉动晶闸管变换器实现对HVDC系统的建模[2]。

其中,500kV、5000MV A、60Hz的交流系统通过1000MW的直流联络线与345kV、10000MV A、50Hz 的交流系统相连。

两个交流系统相角均为,均含有3次谐波。

送端频率为60Hz,受端频率为50Hz。

两个变换器通过300km的线路和0.5H的平波电抗器连接起来。

其中线路每公里电阻值为,电感值为0.792mH,电容值为。

四个断路器模块通过1欧姆电阻接地,分别用来整流器直流侧故障和逆变器交流侧故障。

“滤波器”子系统中,交流滤波器电路由150Mvar 的无功补偿设备,高Q值(100)的11次和13次单调谐滤波器,低Q值(3)的高通滤波器组成。

整流器模型中,换流变压器采用三相绕组变压器,整流测绕组一个为星型接线,另一个为三角形接线,从而使两个六脉动换流器的交流侧得到相位差为的换相电压。

输出的直流电流换算为标幺值表示。

逆变器模型与整流器模型类似。

三、HVDC仿真结果分析
基于所建模型,分别对系统稳态、直流线路接地故障、逆变侧a相接地故障,两相接地(a、b相接地)
和三相接地故障的情况进行仿真,仿真时间为1.4s,结果如下。

(一)稳态系统波形
运行仿真后,经过观察系统启动经过一段时间后能够稳定运行。

稳态后,直流电压为1.0 p.u.,直流电流为1.0 p.u.。

稳态情况下,在0.7s时刻设定电流指令值跌倒0.8 p.u.,0.8秒时恢复至1.0 p.u.。

直流侧电流在0.7s开始跌落至0.8p.u.,0.8s开始上升至1.0p.u.,实际电流值按照电流指令值响应的变化。

(二)直流线路故障
首先把直流侧断路打开,设置其在0.8s时导通,0.85s时断开,接地时间是0.05s,接地的电阻是1欧姆。

接下来进行故障设置,发生故障时直流侧电流会激增到2.2p.u.,直流侧电压会降为0。

通过调制VDCOL 的子系统,参考电流就会下降到0.3p.u.,所以在故障发生时,直流侧仍然有电流通过。

当t=0.87s时,整流器的运行为逆变状态。

在此之后直流侧电压为负值,把线路上的能量反送到交流系统,这样直接导致故障电流在通过零点时很快熄灭。

当t=0.92s时,解除触发延迟角的强制值,额定电流电压就会在0.5s后恢复正常了。

四、总结
随着高压直流输电技术在电网中发挥的作用越来越重,如何提高系统运行的安全性和可靠性也成为亟待解决的问题。

因此,对HVDC系统的暂稳态仿真对电力系统的研究、规划、设计和运行等起着重要作用。

本文利用MATLAB的Simulink及PSB对高压直流输电系统进行仿真,能方便准确的反应HVDC系统的稳态特性和暂态过程的动态特性并可实时显示系统各参数的变化,且仿真时间段,仿真效果比较理性。

参考文献:
[1]夏道止.电力系统分析(下册)[M].北京:水利电力出版社,1995
[2]王晶,翁国庆,张有兵.电力系统的
MATLAB/SIMULINK仿真与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008
[3]韩民晓,文俊,徐永梅.高压直流输电原理与运行(第2版).北京:机械工业出版社,2012。

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