《电气专业论文-直流换流站极控EMTP模型设计与研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气专业论文-直流换流站极控EMTP模型设计与研究.doc（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要数值计算仿真方法主要是基于H.W.Dommel的经典电磁暂态理论。根据Dommel的理论，所以储存元件都可用梯形积分法将描述其支路特性的微分方程转化为一个电阻并联一个电流源的计算机离散模型。本文对数值仿真中的基本问题进行了理解性分析，并利用仿真工具EMTP对一典型背靠背直流输电系统进行建模，论文介绍了建模的过程和相关的理论分析。对系统中的脉冲时序、触发滞后角、关断越前角等进行了系统的阐述，作为毕业设计的重点二次系统部分,为了更为熟悉EMTP的编程方法在这个基础上增加对电源的对时，完善了二次系统的控制功能。经过上述对试验方案和实验结果的归纳总结，可以得出结论：此次所建EMTP模型，能够满足
2、一般背靠背直流输电系统的模型建立，并进行数值仿真暂态分析，是可行的。AbstractLectromagnetic transient simulation is based on concepts introduced by H.W.Dommel in his classic paper of 1969. According to the Dommel algorithm, all passive components within the network can be converted to an equivalent resistor in parallel with a current
3、 source applying the trapezoidal rule of integration. We have an analysis of numerical simulation in this paper, and we also use a tool of numerical simulation named EMTP to build a model of the back-to-back HVDC system. The conduct and actions graduate the designs point subsystems are part of, for
4、the sake of more for acquaint with the EMTP programs method to increase on this foundation to control, perfectly second subsystems of power supply function.After we concluded the experiment-result we can receive the conclusion: the EMTP-model we created can content a generic model of back-to-back HV
5、DC and analysis the numerical simulation of the system-electromagnetic-transient. that is we can do.key words: HVDC power transmission back-to-back HVDC numerical simulation electromagnetic transient目 录1 绪 论511 直流输电的发展及特点51.2 国内外直流输电仿真的研究现状61.3 论文的主要内容72 直流输电基本原理及控制部分时序分析82.1 直流输电的基本原理82.2 直流输电系统控制部
6、分分析82.3 直流输电系统时序分析102.4 小节113 电磁暂态理论EMTP数学建模123.1（Bergeron-Dommel）模型介绍123.2（Bergeron-Dommel）模型分析123.2.1 电阻R123.2.2 电感L123.2.3 电容C133.3 分布参数输电线路的贝杰龙等值计算电路143 小结174 EMTP的建模方法185 背靠背直流输电系统的EMTP仿真建模195.1 一次系统的模型介绍195.2 二次系统EMTP建模195.2.1 二次系统建模总的流程195.2.2自然换相时刻的得出205.2.3电压过零的判断215.2.4脉冲源的产生及阀组控制的形成225.2.
7、5逆变侧二次系统控制TACS信号245.2.6脉冲延时时间的选择245.3 小结256 数据结果和结论266.1 原始数据与数据结果266.2 小结28总 结29致 谢31附录（EMTP源程序）：32引言 随着国民经济和国防建设的发展，工业生产自动化程度的不断提高，要求直流换流站极控EMTP具有更高的动态特性，较大的过载能力，更宽的调速范围，较低的转动惯量，不断提高产品的可靠性，耐用性与主要技术经济指标；在某些场合则要求提高大型直流的功率；要求发展更多能适应特种用途和在特殊环境条件下使用的直流换流站极控EMTP。因此获得广泛的应用，并且在不断发展。1 绪 论11 直流输电的发展及特点 直流输电
8、的发展：人们对电力的应用和认识以及电力科学的发展都是首先从直流电开始的，后来由于当时是采用直流发电机串联组成高压直流输电，受端电动机也是用串联方式运行的。不但高电压大容量的直流电机的换相有困难，而且串联的运行方式比较复杂，可靠性差，因此直流输电一度被交流输电所代替。直到20世纪50年代以后，电力的需求增长更快，电力系统的规模发展得更大，交流输电的局限性在生产实践中也表现得更为明显，于是直流输电技术又重新为人们所重视。1954年，瑞典在本土和果特兰岛之间建成一条海底电缆直流电线，是世界上第一条工业性的高压直流输电线。此后，许多国家也积极地展开了高压直流输电的研究和建设工作。直到现今直流输电依然迅
9、猛发展，有许多的大规模的工程正在规划设计施工当中。直流输电的优点： 直流输电系统运行稳定性好u 为保证电网稳定,要求网上所有发电机都必须同步运行,即所谓系统稳定性问题。对于交流长距离输电,线路感抗远远超过了电阻,并且输电线路越长,电抗越大,系统稳定越困难,这大大限制了长距离输电的发展。而采用直流输电,其输电线路只有电阻,没有感抗,因此不存在上述稳定问题,也就是说,直流输电不受输电距离的限制。因此,直流输电技术在远距离输电工程中得到了广泛应用。 直流输电电能损耗小u 直流输电线路没有感抗和容抗,不传输无功功率,因此也就没有无功损耗。直流输电没有磁带损耗和涡流损耗,直流架空线路电晕损耗和无线电干扰
10、均比交流架空线路小。因此,在导线截面相同输送有功功率相同条件下,直流输电线路的功率损耗,只有交流线路的2/ 3。 直流联网对电网间干扰小u 现代电力技术的发展方向是大电网互联,但对于几个大电网,如果采用交流联网,互联电网间正常运行变化相互干扰,各个电网的故障相互影响,容易造成联络线功率大幅度波动,甚至剧烈振荡,增加了系统发生稳定破坏事故的几率。而采用直流联网方式,能有效地隔断各互联的交流同步电网之间的相互影响,有利于提高电能质量;特别是当一个系统发生连锁反应故障时,可以避免和减轻对另一个系统的影响。因此,直流联网是减少互联系统大面积停电事故次数和损失的一个有力手段。 直流联网可以避免电网短路容
11、量增加u 用交流输电连接电网,由于系统容量增加,将使短路容量增大,有可能超过原有断路器遮断容量,而用直流输电连接两个交流系统时,就不存在上述问题,这对于大电网的互联具有极大的实用价值。 直流联网可以实现不同频率电网间联网u 由于直流输电与系统频率无关,所以直流线路是连接两个频率不同交流电网的最佳选择。这对跨国电网的发展有着重要意义。 直流输电技术使长距离电缆输电成为可能u 输电线一般是架空线,但跨海输电线路要用水下电缆,穿过人口密集城市的输电线路要用地下电缆。在交流输电的情况下,电缆的电容效应对受电端起旁路电容的作用,并且随电缆增长而增大。电缆长度超过50,旁路电容会增大到交流电几乎送不出去的
12、程度,这时交流输电已无实际意义,而只能采用直流输电,因为电容对稳定的直流不起作用。 可大大减少线路投资和维护费用u 综合估算,线路长度超过800时,则直流输电在一次投资和年运行费用上都较交流输电经济。并且,随着直流输电技术的发展和相关设备国产化水平的提高,这一长度将不断缩短。目前,高压直流输电主要用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步运行的交流系统之间的联络等方面。1.2 国内外直流输电仿真的研究现状直流输电与交流输电相比，不存在因输电距离而出现的稳定性制约的问题，可以方便地调节潮流，还可以不增加交流系统的短路容量。因此，直流输电用于远距离大功率输电、区间电网互相调峰、海底电缆输电等场合。
13、由于其在运行方式和故障处理上一定的特殊性，特别是它对极控制系统的要求很高，所以对于直流输电系统的仿真研究就显得尤为重要。随着数字计算机和数值技术的发展，数值仿真技术日渐成熟。这使得人们能够更加深入地研究和分析及电机电力系统的暂、稳态过程。目前，国内外的研究采用高级语言编程或已开发出的一些比较成熟的数值范缜软件如：EMTP、EMTDC、PSPICE、以及MATLAB等，对电机和电力系统的各种运行情况进行深入地研究，定量地分析不同运行方式（正常、故障）、稳态和再台情况下的系统各种电磁物理量的变化情况。数值仿真具有不受被研究对象规模和复杂性的限制；保证被研究系统的安全性、系统实验的经济性、以及可用于
14、对未来系统发展的预测等优点。但是，以上数值仿真软件与动态模拟真相比存在着一个共同的缺陷，那就是它们只能对系统进行计算分析，而不能对实际的控制装置 和保护设备进行测试实验，而动模实验对系统的仿真却不如数值仿真细致准确，对电力系统的仿真规模也受到很大的限制，因而在仿真的精度上不可能很高。并且在做动模实验时，为防止损坏设备，对于系统故障的实验也有一定的约束，不可能象数值仿真那样可以在随意的做短路实验。实时数值仿真器RTDS（Real-time Digital Simulator）是由加拿大曼巴托尼HVDC研究中心开发，RTDS公司制造，是为实时电磁暂态现象研究而开发的特殊用途计算机。相对于动模实验，
15、RTDS不但具有数值仿真的准确性，还能仿真较大电力系统，其仿真规模要比动模实验大得多。而且RTDS还能将网络状态方程的解通过D/A转换以物理量输出，进而与实际设备接驳构筑起灵活方便的数字物理实验回路。这样它又能象动模实验一样对实际的物理装置进行测试实验，这也是单纯的数值仿真软件所无法办到的。所以，RTDS同时具有了两种防护怎手段的优点，是一种非常方便的仿真试验工具 RTDS是一种全数字仿真工具，其最大特点是可以实时模拟电力系统，并能与外部设备接驳，构筑起灵活方便的数字物理实验回路，达到对实际装置进行功能测试的目的。在RTDS模拟电磁暂态过程是，采用了同EMTP、EMTDC等著名软件相同的，基于Dommel经典理论的计算原理和算法。所以应用RTDS对直流输电系统的暂态过程进行分析计算，所得的结果是可以信赖的。1.3 论文的主要内容论文首先将对直流输电系统的运行机理和数值仿真的基本原理以及EMTP的建模方法进行基本的论述，其中在直流输电的运行机理的介绍中我将侧重对二次控制系统的介绍并主要论述直流输电系统中控制部分的原理和角的意义和它们的作用,分析在直流输电过程中,它们对阀组的压控过程,。其次将根据EMTP的建模方法对二次
