08-应用PSCAD进行直流输电系统仿真研究课件.ppt

1、应用应用PSCAD进行进行高压高压直流输电系统仿真研究直流输电系统仿真研究武汉大学电气工程学院武汉大学电气工程学院乐乐 健健2012.06 应用应用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第 2 页主要内容主要内容l 一、高压直流输电系统的主要元件一、高压直流输电系统的主要元件l 二、相关元件的二、相关元件的PSCAD模型模型l 三、高压直流输电系统运行与控制三、高压直流输电系统运行与控制 l 四、高压直流输电系统的四、高压直流输电系统的PSCAD仿真仿真应用应用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第 3 页交流母线交流母线交流交流系统系

2、统 I无功补无功补偿设备偿设备交交 流流滤波器滤波器直流线路直流线路Vd I 换流站换流站I平波电抗器平波电抗器直直 流流滤波器滤波器桥桥I交流母线交流母线换换 流流变压器变压器断路器断路器桥桥II换流站换流站II 交流系交流系统统 I I无功补无功补偿设备偿设备交交 流流滤波器滤波器换换 流流变压器变压器Vd II 一、高压直流输电系统的主要元件一、高压直流输电系统的主要元件应用应用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第 4 页 1. 晶闸管（晶闸管（ Thyristor ） 特点：特点： o 单向导电单向导电o 可控导通可控导通KAG 导通的充要条件导通的充要

3、条件： 正向电压正向电压 0 0 控制电流脉冲控制电流脉冲 可靠关断的充要条件可靠关断的充要条件： 正向电流正向电流 0 0 正向电压正向电压 0 0， 且持续一段时间且持续一段时间应用应用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第 5 页- 8kV (-9kV)- 2kA- 5 inch wafer晶闸管晶闸管应用应用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第 6 页桥臂晶闸管串联，需要均压桥臂晶闸管串联，需要均压 晶闸管（串）并联，需要均压均流晶闸管（串）并联，需要均压均流晶闸管晶闸管MA电压：电压：5.59kV电流：电流：1.23.5k

4、AT AM2. 阀单元阀单元应用应用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第 7 页均压示意图均压示意图C1R2R1R2R1C1避避雷雷器器L1C2R3R4应用应用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第 8 页均流示意图均流示意图MA电抗器均流示意图电抗器均流示意图电阻均流示意图电阻均流示意图MRAR应用应用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第 9 页 阀单元阀单元应用应用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第 10 页3. 换流器（换流器（converter）：将交流电转换

5、成直流电，：将交流电转换成直流电，或者将直流电转换成交流电的设备。或者将直流电转换成交流电的设备。整流器（整流器（Rectifier）-将交流电转换成直流电的换流器将交流电转换成直流电的换流器。逆变器（逆变器（Inverter）-将直流电转换成交流电的换流器。将直流电转换成交流电的换流器。单桥单桥Graetz桥桥V3三相全波桥式换流电路原理图三相全波桥式换流电路原理图MNV1V5V4V6V2ABC正正 极极共阴极共阴极负负 极极共阳极共阳极桥臂桥臂/阀臂阀臂/阀阀桥交流端桥交流端上上 半半 桥桥 / 共阴极半桥共阴极半桥下下 半半 桥桥 / 共阳极半桥共阳极半桥应用应用PSCAD进行高压直流输

6、电系统仿真研究进行高压直流输电系统仿真研究第 11 页作用作用:使使HVDC系统建立自己的对地参考点；系统建立自己的对地参考点；减小注入系统的谐波。减小注入系统的谐波。 4. 换流变压器换流变压器(Converter Transformer) 向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备特点特点:接线方式：接线方式： Y0/Y, Y0/， Y0/Y/短路电抗大：短路电抗大： 1520%噪声大噪声大应用应用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第 12 页换流变压器换流变压器应用应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究进行高压

7、直流输电系统仿真研究第 13 页作用作用: 减小注入直流系统的谐波；减小注入直流系统的谐波； 减小换相失败的几率减小换相失败的几率 限制直流短路电流峰值限制直流短路电流峰值 防止轻载时直流电流间断防止轻载时直流电流间断5. 平波电抗器（平波电抗器（Smoothing Reactor）参数参数: 0.271.5H (架空线架空线) 12200mH (电缆线电缆线)应用应用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第 14 页平波电抗器平波电抗器应用应用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第 15 页种类种类:交流滤波器，交流滤波器， 直流滤波

8、器直流滤波器有源滤波器；有源滤波器；6. 滤波器（滤波器（Filter） 减小注入交、直流系统谐波的减小注入交、直流系统谐波的设备设备无源滤波器：单调谐滤波器无源滤波器：单调谐滤波器 双调谐滤波器双调谐滤波器 高通滤波器高通滤波器应用应用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第 16 页直流滤波器直流滤波器应用应用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第 17 页种类种类:无源类：无源类： 电容器电容器有源类：有源类： （同步）调相机，（同步）调相机，SVC7. 无功补偿设备（无功补偿设备（Reactive Power Campensit

9、or）作用作用: : 提供换流器所需要的无功功率，减小换流提供换流器所需要的无功功率，减小换流器与系统的无功交换。器与系统的无功交换。换流器吸收无功功率：换流器吸收无功功率： 3050%Pd (整流器整流器)4060%Pd (逆变器逆变器)应用应用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第 18 页种类种类: :架空线路架空线路电缆线路电缆线路8. 直流线路（直流线路（DC Line） 9. 交流断路器（交流断路器（Breaker）作用：作用：使使HVDC完全退出运行完全退出运行应用应用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第 19 页二、

10、相关元件的二、相关元件的PSCAD模型模型l 2.1 电力电子器件模型电力电子器件模型 l 2.2 阀模型阀模型l 2.3 换流桥模型换流桥模型l 2.4 换流变模型换流变模型 l 2.5 线路模型线路模型l 2.6 交流系统交流系统l 2.7 其它元件模型其它元件模型应用应用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第 20 页2.1 电力电子器件模型电力电子器件模型类型选择类型选择缓冲电路缓冲电路插值脉冲插值脉冲应用应用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第 21 页应用应用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

11、研究第 22 页无插值时的二极管电流无插值时的二极管电流 PSCAD软件中的软件中的EMTDC采用了固定时长近些暂态采用了固定时长近些暂态一旦选定就保持不变。一旦选定就保持不变。 由于时间步长固定，若器件动作处于时间步长间隔中，只由于时间步长固定，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成仿真错误 。EMTDC的插值算法的插值算法应用应用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第 23 页解决方法：解决方法： 缩短仿真步长缩短仿真步长仿真时间延长、内存需求增大，仿真时

12、间延长、内存需求增大， 不能根本性解决问题。不能根本性解决问题。 变步长仿真变步长仿真检测到开关动作事件时，划分仿真步长为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。更小的时间间隔。不能避免虚假电压和电流尖峰。 插值方法插值方法具有更快的速度和更高的精度。能在采用较大时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。间步长的情况下更精确地对任何开关事件进行仿真。有插值时的二极管电流有插值时的二极管电流应用应用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第 24 页具有大量快速切换设备的电路；具

13、有大量快速切换设备的电路；带有浪涌避雷器的电路与电力电子设备连接；带有浪涌避雷器的电路与电力电子设备连接；HVDC系统与易发生次同步谐振的同步机相联；系统与易发生次同步谐振的同步机相联；使用小信号波动法分析使用小信号波动法分析AC/DC系统，这时精细的系统，这时精细的 触发角控制是必须的；触发角控制是必须的；使用使用GTO与反向晶闸管构成的强制换相换流器；与反向晶闸管构成的强制换相换流器；PWM电路和电路和STATCOM系统；系统；分析具有电力电子设备的开环传递函数；分析具有电力电子设备的开环传递函数； 插值的应用场合插值的应用场合应用应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究进行高压直流输电

14、系统仿真研究第 25 页2.2 阀模型阀模型阀模型为晶闸管模型的串并联阀模型为晶闸管模型的串并联 。并配合以相应的。并配合以相应的均压均流电路。均压均流电路。静态均压：静态均压：是指晶闸管处于阻断状态下承受工频是指晶闸管处于阻断状态下承受工频电压或直流电压时的各晶闸管元件之间的均压，电压或直流电压时的各晶闸管元件之间的均压，在这种情况下，电压波形前沿时间较长，采用电在这种情况下，电压波形前沿时间较长，采用电阻均压。阻均压。动态均压：动态均压：动态均压是指同一桥臂中的晶闸管开动态均压是指同一桥臂中的晶闸管开通和关断过程中的均压，即此过渡过程中的均压。通和关断过程中的均压，即此过渡过程中的均压。应

15、用应用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第 26 页静态均压电阻值的计算：静态均压电阻值的计算：1()1(1)PmUKRnI也可按元件在正常工作温度下也可按元件在正常工作温度下, 正向阻断状态的正正向阻断状态的正向电阻或反向电阻（正向阻断电压或反向峰值电压向电阻或反向电阻（正向阻断电压或反向峰值电压除以漏电流）的除以漏电流）的1/31/5选用。选用。应用应用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第 27 页动态均压电容值的计算：动态均压电容值的计算：(1)1()1rPnQCUK2120.64rrTRTQI应用应用PSCAD进行高压直流

16、输电系统仿真研究进行高压直流输电系统仿真研究第 28 页PSCAD X4之前所有版本中的组件之前所有版本中的组件(module)缺乏多实例化能缺乏多实例化能力，即一个组件定义只能有一个实例。力，即一个组件定义只能有一个实例。X4版本通过完全重版本通过完全重新设计新设计PSCAD的程序结构，使其成为更朝向以数据为中心的程序结构，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。的模型，从而具备了提高多实例化组件的能力。多实例化组件多实例化组件(MIM)技术技术应用应用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第 29 页1. 组件的输入参数界面组件的输入

17、参数界面。X4版本中，组件与标准元件一样，版本中，组件与标准元件一样， 也可设计输入参数界面，且每个组件的实例可拥有完全也可设计输入参数界面，且每个组件的实例可拥有完全 不同的输入参数值。不同的输入参数值。每个输入参数需要对应的每个输入参数需要对应的Import元件。元件。Import元件的变量名元件的变量名与输入参数与输入参数symbol name要一致。要一致。应用应用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第 30 页2. 组件多实例化的特殊性。组件多实例化的特殊性。对于元件而言，其定义只能在定对于元件而言，其定义只能在定 义编辑环境下进行修改，包括表示图形、输

18、入参数和代码。义编辑环境下进行修改，包括表示图形、输入参数和代码。 从实例出发无法修改相关定义。而组件包含有画布这一特从实例出发无法修改相关定义。而组件包含有画布这一特 殊元素，其定义不仅可在定义编辑环境下进行修改，包括殊元素，其定义不仅可在定义编辑环境下进行修改，包括 表示图形和输入参数。从实例的角度而言，在任一个实例表示图形和输入参数。从实例的角度而言，在任一个实例 中对画布内容进行的修改都会影响组件的定义，从而影响中对画布内容进行的修改都会影响组件的定义，从而影响 到根据该定义实例化的其他实例。到根据该定义实例化的其他实例。应用应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究进行高压直流输电系

19、统仿真研究第 31 页组件的画布定义组件的画布定义两个实例两个实例修改实例画布修改实例画布定义被修改定义被修改其他实例也受到影响其他实例也受到影响进行组件多实例化，最主要是使得不同的组件实例可以拥有进行组件多实例化，最主要是使得不同的组件实例可以拥有不同的信号值。不同的信号值。应用应用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第 32 页Main组件组件整流桥整流桥组件组件3. 组件多实例化的应用。组件多实例化的应用。阀组件阀组件在无法实现组件多实例化的条件下，在无法实现组件多实例化的条件下，尽管整流桥和阀组件的内容完全相尽管整流桥和阀组件的内容完全相同，该项目仍需要同

20、，该项目仍需要4个整流桥组件个整流桥组件的定义，需要的定义，需要24个阀组件的定义，个阀组件的定义，给建模工作带来了很大麻烦。能够给建模工作带来了很大麻烦。能够实现组件多实例化时，则只需要两实现组件多实例化时，则只需要两个组件定义。个组件定义。应用应用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第 33 页内部锁相环输入内部锁相环输入换流变换流变6脉波格雷兹变换桥脉波格雷兹变换桥换流母线换流母线2.3 换流桥模型换流桥模型应用应用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第 34 页正负母线正负母线触发脉冲信号触发脉冲信号封锁封锁/解锁控制解锁控制

21、测量的触发脉冲角和熄弧角测量的触发脉冲角和熄弧角触发脉冲序列触发脉冲序列与换流变的配合与换流变的配合应用应用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第 35 页触发脉冲控制方式触发脉冲控制方式只输入只输入1#器件的触发控制角。器件的触发控制角。其它器件按编号依次延迟其它器件按编号依次延迟60度。度。每个器件的脉冲自动维持每个器件的脉冲自动维持120度。度。每个器件的触发角单独控制。此每个器件的触发角单独控制。此时可使用插值脉冲触发元件的输时可使用插值脉冲触发元件的输出。即出。即FP和和FTime。应用应用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

22、究第 36 页触发脉冲封锁触发脉冲封锁/解锁控制解锁控制 KB=0: 封锁所有脉冲；封锁所有脉冲； KB=1: 解除封锁；解除封锁； KB= -1到到-6:封锁对应开关；封锁对应开关； KB= -7: 保留同一桥臂的两个开保留同一桥臂的两个开 关仍然触发，其它的被封锁。关仍然触发，其它的被封锁。内部锁相振荡器内部锁相振荡器(PLO) 其输出为与其输出为与A相对地电相对地电 压同步的压同步的0-2pi变化的变化的 斜坡信号斜坡信号应用应用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第 37 页与换流变接线方式的配合与换流变接线方式的配合希望提供给希望提供给PLO的电压尽量理

23、想，故一般该电压取自换流的电压尽量理想，故一般该电压取自换流变的系统侧，且与变的系统侧，且与A相对地电压同步。而触发脉冲是以换相对地电压同步。而触发脉冲是以换流变阀侧线电压过零为起始点。故需要根据换流变的接线流变阀侧线电压过零为起始点。故需要根据换流变的接线方式进行调整。方式进行调整。应用应用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第 38 页以以Y/Y型接线为例型接线为例:脉冲触发起始点为相电压交点，滞脉冲触发起始点为相电压交点，滞后网侧后网侧A相对地电压相对地电压30度。度。应用应用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第 39 页2.

24、4 换流变模型换流变模型经典建模法经典建模法 UMEC建模法建模法将变压器的主磁通和漏磁通分开考将变压器的主磁通和漏磁通分开考虑，计算简单方便，参数物理意义虑，计算简单方便，参数物理意义清晰。但在模拟三相，多绕组，且绕清晰。但在模拟三相，多绕组，且绕组间存在耦合时会显得十分复杂。且组间存在耦合时会显得十分复杂。且计算时需要准确知道变压器绕组的联计算时需要准确知道变压器绕组的联结形式，绕组的匝数参数结形式，绕组的匝数参数将漏磁通和主磁通统一考虑。变压将漏磁通和主磁通统一考虑。变压器任一绕组铁心支路都可等效为磁器任一绕组铁心支路都可等效为磁路等效模型。该模型基于磁路模型路等效模型。该模型基于磁路模

25、型进行计算，具有较高的仿真精度，进行计算，具有较高的仿真精度，并且无需知道铁心长度、铁心横截并且无需知道铁心长度、铁心横截面积、绕组匝数等详细的变压器物面积、绕组匝数等详细的变压器物理参数。理参数。应用应用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第 40 页绕组连接形式绕组连接形式正序漏感正序漏感铜损和铁损铜损和铁损是否为理想变压器：是否为理想变压器：理想：忽略铜损铁损。理想：忽略铜损铁损。经典模型主要参数经典模型主要参数应用应用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第 41 页分接头设置分接头设置 PSCAD对分接头的建模是改变对分接头的

26、建模是改变变压器的变比，同时对漏抗和变压器的变比，同时对漏抗和励磁电流进行重新计算。励磁电流进行重新计算。例如例如10kV:100kV的的Y/Y变压器，变压器，10kV侧分接头调整为侧分接头调整为1.05，则，则新的变比为新的变比为1.05:100。应用应用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第 42 页经典模型饱和特性模拟经典模型饱和特性模拟 主磁通受铁心饱和的影响，可以将其作为一局部的非线性主磁通受铁心饱和的影响，可以将其作为一局部的非线性问题并将以线性化处理。问题并将以线性化处理。PSCAD/EMTDC中变压器的饱和中变压器的饱和模型就是将主磁通和漏磁通分开

27、处理的。为了提高仿真精模型就是将主磁通和漏磁通分开处理的。为了提高仿真精度，需要将铁心饱和和铁心损耗考虑进去，铁心损耗可以度，需要将铁心饱和和铁心损耗考虑进去，铁心损耗可以直接在变压器元件模型参数里设置。直接在变压器元件模型参数里设置。PSCAD的经典法使用的经典法使用了并联补偿电流源模拟饱和：在最靠近铁芯的绕组上添加了并联补偿电流源模拟饱和：在最靠近铁芯的绕组上添加可变电感；或在最靠近铁芯的绕组上添加补偿电流源。可变电感；或在最靠近铁芯的绕组上添加补偿电流源。EMTDC采用后者。采用后者。应用应用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第 43 页气隙电抗，通常为近

28、似气隙电抗，通常为近似为漏抗的为漏抗的2倍倍膝点电压，膝点电压，1.15-1.25pu注意要与理想模型联用注意要与理想模型联用涌流的衰减时间常数涌流的衰减时间常数用于防止启动时不稳定用于防止启动时不稳定励磁电流，一次电流的百分比励磁电流，一次电流的百分比应用应用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第 44 页主磁通受铁心饱和的影响，可以将其作为一局部的非线性主磁通受铁心饱和的影响，可以将其作为一局部的非线性问题并将以线性化处理。问题并将以线性化处理。PSCAD/EMTDC中变压器的饱和中变压器的饱和模型就是将主磁通和漏磁通分开处理的。为了提高仿真精模型就是将主磁通

29、和漏磁通分开处理的。为了提高仿真精度，需要将铁心饱和和铁心损耗考虑进去，铁心损耗可以度，需要将铁心饱和和铁心损耗考虑进去，铁心损耗可以直接在变压器元件模型参数里设置。直接在变压器元件模型参数里设置。PSCAD的的UMEC法采法采用分段线性法处理饱和。用分段线性法处理饱和。UMEC模型饱和特性模拟模型饱和特性模拟 应用应用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第 45 页变压器变压器UMEC 模型是运用分段线性化的方法来模拟铁心模型是运用分段线性化的方法来模拟铁心饱和特性。分段线性化方法就是把非线性的计算过程分成饱和特性。分段线性化方法就是把非线性的计算过程分成几个线

30、性区段，这样在每段线性区段内，就可以采用线性几个线性区段，这样在每段线性区段内，就可以采用线性电路的计算方法来计算，简单方便。电路的计算方法来计算，简单方便。PSCAD在控制变压器的等效励磁支路时采用了分段在控制变压器的等效励磁支路时采用了分段线性近似的方法。在模拟铁心的非线性特性时，直接线性近似的方法。在模拟铁心的非线性特性时，直接在元件模型参数设置中输入在元件模型参数设置中输入I-U曲线，即曲线，即10个点的（个点的（I，U）坐标，然后利用插值算法在每个区段内计算损失）坐标，然后利用插值算法在每个区段内计算损失特性，既减少了矩阵倒置的计算，又保留了计算的准特性，既减少了矩阵倒置的计算，又保

31、留了计算的准确性。确性。 应用应用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第 46 页饱和饱和I-U曲线曲线应用应用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第 47 页2.5 线路模型线路模型精度增加精度增加应用应用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第 48 页 1. 步骤一：创建输电线路配置元件步骤一：创建输电线路配置元件架空线路模型架空线路模型应用应用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第 49 页线路名称线路名称稳态频率、长度及导稳态频率、长度及导体数目。体数目。终端连接方式

32、终端连接方式线路耦合设置线路耦合设置应用应用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第 50 页 PSCAD中构建架空线路有两种方法：中构建架空线路有两种方法：Remote Ends模模式和式和Direct Connection模式。模式。 Remote Ends模式下线模式下线路端点不与其它元件有物理上的直接连接，需要应用路端点不与其它元件有物理上的直接连接，需要应用架空线接口元件。架空线接口元件。 Direct Connection模式可直接相连，模式可直接相连，但仅能用于但仅能用于1相、相、3相或相或6相的单根显示系统。相的单根显示系统。Remote Ends模

33、式模式Direct Connection模式模式应用应用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第 51 页互耦线路互耦线路 线路互耦使得可将线路长度相同的多个输电线路相互耦合。线路互耦使得可将线路长度相同的多个输电线路相互耦合。 应用应用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第 52 页 2. 步骤二：加入输电线路接口元件步骤二：加入输电线路接口元件(仅仅Remote end模式需要模式需要)与输电线路与输电线路的名称要一致的名称要一致与输电线路与输电线路的数目要一致的数目要一致应用应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究进行高压直流输

34、电系统仿真研究第 53 页 3. 步骤三：选择输电线路模型及输入模型参数步骤三：选择输电线路模型及输入模型参数单一频率单一频率Bergeron模型模型频率相关的相域模型频率相关的相域模型频率相关的模态域模型频率相关的模态域模型应用应用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第 54 页 4. 步骤四：输入线路参数及塔型及其参数步骤四：输入线路参数及塔型及其参数仅适用于仅适用于Bergeron模型模型(不能加入地平面元件不能加入地平面元件)塔型及其参数塔型及其参数架空地线架空地线对地距离对地距离通用模型通用模型应用应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究进行高压直流输

35、电系统仿真研究第 55 页 5. 步骤五：加入地平面元件步骤五：加入地平面元件PSCAD编译输电线路配置元件页面时将执行编译输电线路配置元件页面时将执行tline.exe程序。程序。编译时将调用本输电线路的编译时将调用本输电线路的.tli文件，并生成相应的求解后文件，并生成相应的求解后的线路常数数据文件的线路常数数据文件(EMTDC仿真时需要仿真时需要).tlo。当执行过程中出现错误时，当执行过程中出现错误时，PSCAD将打开相应的将打开相应的.log文件文件来显示错误。来显示错误。应用应用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第 56 页 埋地电缆模型的构建与架空

36、线路模型构建基本相同，仅埋地电缆模型的构建与架空线路模型构建基本相同，仅设置埋地电缆参数时不同。且需在地平面元件之下。设置埋地电缆参数时不同。且需在地平面元件之下。埋地电缆模型埋地电缆模型应用应用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第 57 页该模型主要用于描述非常短的架空线路或埋地电缆。该模该模型主要用于描述非常短的架空线路或埋地电缆。该模型能提供准确的基波频率阻抗，但不能精确描述其它频率型能提供准确的基波频率阻抗，但不能精确描述其它频率处的特性。因此，该模型提供了一个简单的方法来描述稳处的特性。因此，该模型提供了一个简单的方法来描述稳态研究下的输电系统，例如潮

37、流分析。但不能提供精确的、态研究下的输电系统，例如潮流分析。但不能提供精确的、全频率域的暂态响应。全频率域的暂态响应。 PI段模型段模型应用应用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第 58 页参数输入形式参数输入形式常规或者耦合常规或者耦合零序参数输入方式：零序参数输入方式：直接输入或估计。直接输入或估计。应用应用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第 59 页NOMINALCOUPLED为确保能正确描述零序参数和与中性点的连接，在为确保能正确描述零序参数和与中性点的连接，在Nominal 模式下该元件在每一端提供了与中性点的连接端模

38、式下该元件在每一端提供了与中性点的连接端子，且提供了一条子，且提供了一条RL零序支路连接在这两个端子之间，以零序支路连接在这两个端子之间，以提供零序电流的通路。所有的电压测量必须为线间、或线提供零序电流的通路。所有的电压测量必须为线间、或线对中性点，而不能为对地。同样的，故障也必须施加于线对中性点，而不能为对地。同样的，故障也必须施加于线对中性点，而不能对地。对中性点，而不能对地。应用应用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第 60 页模拟两条相互耦合的线路。只支模拟两条相互耦合的线路。只支持持coupled型的线路。型的线路。在输入每条线路参数的同时，需在输入每

39、条线路参数的同时，需要输入线路间的耦合参数。要输入线路间的耦合参数。应用应用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第 61 页2.6 交流系统交流系统不同阻抗形式不同阻抗形式下的参数输入下的参数输入电源类型电源类型1. 三相交流电压源模型三相交流电压源模型1应用应用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第 62 页Behind Source mpedance位于系统阻抗之后位于系统阻抗之后该方式下需直接输入电源电压、相位和频率该方式下需直接输入电源电压、相位和频率At the Terminal位于机端位于机端 该方式下需直接输入机端电压、

40、相位和有功功该方式下需直接输入机端电压、相位和有功功率、无功功率。仿真中自动算出电源电压和相位。率、无功功率。仿真中自动算出电源电压和相位。电源类型电源类型应用应用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第 63 页阻抗形式阻抗形式电源控制模式电源控制模式零序阻抗零序阻抗阻抗输入形式阻抗输入形式电源类型电源类型2. 三相交流电压源模型三相交流电压源模型2应用应用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第 64 页电源控制模式电源控制模式Fixed：固定型。电源幅值、频率和相位通过固定型。电源幅值、频率和相位通过Source Values fo

41、r Fixed Control 页面输入。页面输入。External：外部型。电源幅值、频率和相位通外部型。电源幅值、频率和相位通过外部连接端子输入。过外部连接端子输入。Auto：自动型。自动型。可通过自动调整电压幅值对某可通过自动调整电压幅值对某母线处的电压进行控制；或自动调整内部相母线处的电压进行控制；或自动调整内部相位角控制有功输出。位角控制有功输出。应用应用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第 65 页允许自动电压控制允许自动电压控制欲控制的电压标幺值欲控制的电压标幺值欲控制的电压基准值欲控制的电压基准值测量时间常数：用于测量时间常数：用于平滑测量噪声以

42、及模平滑测量噪声以及模拟传感器延时。拟传感器延时。PI控制器时间常数控制器时间常数应用应用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第 66 页阻抗数据输入格式阻抗数据输入格式RRL Values ：直接输入直接输入R和和L参数值。参数值。Impedance ：以极坐标形式输入阻抗参数，此以极坐标形式输入阻抗参数，此时需提供阻抗幅值和相角。时需提供阻抗幅值和相角。应用应用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第 67 页阻抗输入形式：阻抗输入形式：R+jX或或Z/3. 三相交流电压源模型三相交流电压源模型3应用应用PSCAD进行高压直流输电系

43、统仿真研究进行高压直流输电系统仿真研究第 68 页1.平波电抗器平波电抗器00sindddLiUkLI平波电抗器在直流线路小电流情况下能保持电流的平波电抗器在直流线路小电流情况下能保持电流的连续性，触发延迟角连续性，触发延迟角10.1a169.9 时，此时时，此时其电感量为：其电感量为： 直流送电回路发生故障时平波电抗器可抑制电流直流送电回路发生故障时平波电抗器可抑制电流的上升速度，从而防止继发换相失败，此时其电的上升速度，从而防止继发换相失败，此时其电感量为：感量为：()/dddLUtI 2.7 其它元件模型其它元件模型应用应用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

44、究第 69 页平波电抗器的电感量平波电抗器的电感量Ld 越大越好；但越大越好；但Ld 过过大，电流迅速变化时在平波电抗器上产生的大，电流迅速变化时在平波电抗器上产生的过电压过电压Ld(di/dt)也越大。此外，也越大。此外，Ld 作为一个作为一个延时环节，延时环节，Ld过大对直流电流的自动调节不过大对直流电流的自动调节不利；因此在满足上述要求的前提下，平波电利；因此在满足上述要求的前提下，平波电抗器的电感应尽量小。抗器的电感应尽量小。 应用应用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第 70 页2. 直流侧滤波器直流侧滤波器直流侧无源滤波器不承担无功补偿，仅用于滤波，

45、直流侧无源滤波器不承担无功补偿，仅用于滤波，其参数由线路电压、滤波要求和经济性决定。无源其参数由线路电压、滤波要求和经济性决定。无源滤波器通常接在平波电抗器后端，可采用单调谐滤滤波器通常接在平波电抗器后端，可采用单调谐滤波器、双调谐滤波器、波器、双调谐滤波器、C型滤波器和三调谐滤波器型滤波器和三调谐滤波器等。出于经济性和占地面积的考虑，等。出于经济性和占地面积的考虑，HVDC系统更系统更多采用双调谐滤波器，其作用可等效为两个并联的多采用双调谐滤波器，其作用可等效为两个并联的单调谐滤波器。单调谐滤波器。 增加平波电抗器的电感值，将会增加平波电抗器增加平波电抗器的电感值，将会增加平波电抗器的滤波器

46、容量，但可降低对无源滤波器滤波容量的滤波器容量，但可降低对无源滤波器滤波容量的要求，反之亦然。的要求，反之亦然。 应用应用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第 71 页双调谐滤波器双调谐滤波器高通滤波器高通滤波器应用应用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第 72 页3. 交流侧滤波器交流侧滤波器多谐滤波器主要用于滤波，兼顾无功补偿，而多谐滤波器主要用于滤波，兼顾无功补偿，而C型滤波器主要用于基波无功补偿。型滤波器主要用于基波无功补偿。 应用应用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第 73 页三、高压直

47、流输电的运行与控制三、高压直流输电的运行与控制l 3.1 HVDC的分类的分类l 3.2 HVDC换流器工作原理换流器工作原理l 3.3 HVDC的工作原理的工作原理 l 3.4 HVDC的控制的控制l 3.5 HVDC的谐波特性的谐波特性应用应用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第 74 页3.1 HVDC的分类的分类类型：类型：两端直流输电系统，多端直流输电系统两端直流输电系统，多端直流输电系统一、两端一、两端HVDC输电系统：输电系统：由两侧换流站及直流由两侧换流站及直流 输电线路组成的交输电线路组成的交-直直-交变换的系统。交变换的系统。单极单极双极双极

48、同极同极背靠背背靠背一线一地制一线一地制(单极大地回线、单极单极大地回线、单极双导线并联大地回线双导线并联大地回线)、两线制两线制(单极单极金属回线金属回线)两线一地制两线一地制(双极两端中性点接地双极两端中性点接地)、两线制两线制(双极一端中性点接地双极一端中性点接地)、三线三线制制(双极金属中线双极金属中线)两线一地制两线一地制(双极两端中性点接地双极两端中性点接地)、三线制三线制(双极金属中线双极金属中线)应用应用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第 75 页MonopolarTransmission LineTerminal ATerminal BBip

49、olarTransmission LineTerminal ATerminal BPole 1Pole 2单极系统单极系统双极系统双极系统应用应用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第 76 页单极系统接线方式单极系统接线方式类型类型：一线一地制、两线制。一线一地制、两线制。应用应用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第 77 页单极联络线通常采用一个极性的导线，而由大地单极联络线通常采用一个极性的导线，而由大地或水提供回路。出于对造价的考虑，常采用此类或水提供回路。出于对造价的考虑，常采用此类系统，对电缆传输来说尤其如此。此类结构也

50、是系统，对电缆传输来说尤其如此。此类结构也是建立双极系统的第一步。当大地电阻率过高，或建立双极系统的第一步。当大地电阻率过高，或不允许对地下不允许对地下(水下水下)金属结构产生干扰时，可用金属结构产生干扰时，可用金属回路代替大地作回路，形成金属性回路的导金属回路代替大地作回路，形成金属性回路的导体处于低电压。体处于低电压。应用应用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第 78 页双极系统接线方式双极系统接线方式类型：类型：两线一地制、两线制、三线制两线一地制、两线制、三线制应用应用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第 79 页双极联络