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直流输电准稳态模型有效性的仿真验证1 引言目前广泛使用的交直流电力系统机电暂态仿真程序中，直流换流器普遍采用准稳态模型[1,2]，其基本电路结构如图1所示。
利用这种模型计算时，取换流站交流母线电压V作为计算时的换相电压，换流站的所有控制角都据此换相电压来定义；取换流变压器的漏抗作为计算时的换相电抗。
在此前提条件下，多桥换流器的各个单桥之间没有相互影响，可以独立计算。
一个单桥6脉动换流器(逆变器)的准稳态模型可以采用如下一组表达式来描述[3]：式(1)~(8)中Vd0为无相控的理想空载直流电压；V为换流母线电压；DVdc为换相压降；Vdc、Idc、Pdc、Qdc、分别为直流电压、电流、有功、无功；cosj为换流装置的功率因数；b、g 及m分别为换流器（逆变器）的触发越前角、关断角及换相角；Xc为折算到阀侧的换流变压器的漏抗。
而实际上，由经典换流理论导出换流器计算模型并非如上所述，而是如图2所示。
图中，换相电压为从换流站交流母线看出去的系统等值电势，相应地换流站的所有控制角都据此等值电势来定义；换相电抗由交流系统等值电抗和换流变压器漏抗两者组成。
因此，对于一个多桥换流器而言，因其中的各个单桥通过交流系统等值电抗耦合，故各个桥的运行是相互影响的。
为使讨论更清楚，称按图1导出的换流器模型为准稳态模型(Quasi-Steady State Model)，称按图2导出的换流器模型为经典模型(Classical Model) 。
因此，自然就存在如下的问题：准稳态模型与经典模型是否一致？如不一致，准稳态模型的误差在什么范围？本文试图采用数字仿真的方法对上述问题进行研究。
2 准稳态模型的分析对准稳态模型进行验证，首先要尽可能地再现该模型成立的基本条件，即（1）换流母线电压是对称、平衡的正弦波；（2）换流器本身的运行也是对称的；（3）直流电压、直流电流是平直的；（4）换流变压器无损且激磁电抗可以忽略。
合理选择系统元件及其参数，条件(2)~(4)不难满足。
直流输电系统的稳定控制方法研究一、引言直流输电系统已经成为传输大容量电力的重要方式，尤其是在供电距离较远、电量较大的情况下，其经济和技术优势更加明显。
直流输电系统的稳定控制方法是保证系统高效稳定运行的基础。
二、直流输电系统的稳定性分析1. 稳定性指标为了保证直流输电系统的稳定运行，必须制定相应的稳定性指标。
常用的指标有两种，即系统暂态响应和稳态稳定输入功率（SSI）。
2. 稳定性分析方法直流输电系统的稳定性分析方法通常包括直流电动势差动方程稳定性分析方法、小扰动线性化方程稳定性分析方法和大扰动非线性方程稳定性分析方法等。
其中小扰动线性化方程稳定性分析方法是应用最广泛的。
三、直流输电系统的稳定控制方法1. 控制原则直流输电系统的稳定控制方法的基本原则是通过控制直流侧的电压、电流和交流侧的功率等参数，来实现电力传输过程中的稳定性控制。
2. 控制方法目前，直流输电系统的稳定控制方法主要包括PID控制法、预测控制法等。
其中，PID控制法是应用广泛的一种方法。
四、直流输电系统的稳定控制系统设计1. 控制器设计直流输电系统的稳定控制器设计需要考虑控制精度、控制速度等因素。
目前，经典控制理论仍然是设计控制器的重要工具。
2. 系统优化直流输电系统的稳定控制系统设计需要进行优化处理，包括控制器参数调整、控制器结构优化和控制系统参数整定等方面，以提高系统的稳定性和控制精度。
五、直流输电系统的稳定控制实验直流输电系统的稳定控制实验可帮助工程技术人员检验和验证理论方法的正确性和可行性，提高实际应用的效果。
六、总结随着经济的发展和社会需求的不断增长，直流输电系统将发挥更加重要的作用。
直流输电系统的稳定控制方法及其稳定控制系统设计将成为未来发展的重点。
通过本文对直流输电系统的稳定控制方法进行研究，可以为其在实际应用中的稳定运行提供一定的理论基础和实践指导。
交直流混合系统电压稳定性仿真分析的开题报告一、选题背景和意义在现代工业生产中，交流电源和直流电源均具有其特定的优势应用领域。
随着电力电子技术、能源转换技术和智能电网等技术的发展，交直流混合系统已经成为一种重要的发展趋势，广泛应用于船舶、电动车、风电、太阳能、工业制造等领域中。
交直流混合系统的核心是电力电子器件，其控制和稳定性是影响系统安全稳定运行的关键因素。
因此，对交直流混合系统的电压稳定性进行仿真分析，对于指导系统的设计优化、保障系统的可靠性具有重要的意义。
二、研究内容和主要思路本次课题主要研究交直流混合系统的电压稳定性仿真分析，具体研究内容包括：1. 构建交直流混合系统的电路模型，包括交流电源、直流电源、负载等元件。
2. 计算各元件的参数，并利用MATLAB等仿真软件进行系统仿真，探究不同工况下系统电压的变化情况。
3. 分析系统电压变化的原因与机理，探究影响系统电压稳定性的因素，并提出相应的解决方案。
4. 验证仿真结果的有效性，并对系统进行优化设计，提高系统的电压稳定性。
三、预期成果和创新性本次课题的预期成果包括：1. 建立交直流混合系统的电路模型，进行系统仿真分析，探究系统电压的变化规律。
2. 分析系统电压变化的原因和机理，探究系统电压稳定性的影响因素，并提出相应的解决方案。
3. 对仿真结果进行验证，并提出优化设计方案，提高系统的电压稳定性。
本次课题的创新性主要在于：1. 对交直流混合系统的电压稳定性进行全面深入的研究，并探究其影响因素和解决方案。
2. 利用MATLAB等仿真软件进行系统仿真分析，为系统设计提供可靠的仿真平台。
3. 提出优化设计方案，从而提高系统的电压稳定性，具有一定的实用性和应用价值。
四、研究计划和进度安排本次课题的研究计划包括：1. 4月-5月：对交直流混合系统的电路模型进行建立，进行系统仿真分析。
2. 6月-7月：对仿真结果进行分析与总结，提出相应的解决方案。
3. 8月-9月：对仿真结果进行验证，并优化系统设计，提高系统的电压稳定性。
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。
直流电动机建模及仿真实验《直流电动机建模及仿真实验》—实验报告院（系） 3 系姓名 ******学号 *********任课教师王卫红2013年11月6日直流电动机建模及仿真实验1实验目的了解直流电动机的工作原理； 了解直流电动机的技术指标； 掌握直流电动机的建模及分析方法； 学习计算直流电动机频率特性及时域响应的方法。
2实验设备（1）硬件：PC 机。
（2）工具软件：操作系统：Windows 系列；软件工具：MATLAB 及simulink 。
3实验原理原理框图：直流电机电枢回路的电路方程是：dtdi LiRa E u a +=-其中，u a 是加到电机两端的电压，E 是电机反电势，i 是电枢电流,R a 是电枢回路总电阻,L 是电枢回路总电感,RaLa Tl=称为电枢回路电磁时间常数。
并且反电动势E 与电机角速度mω成正比：me m e k k E θω ==其中ke 称为反电势系数,mθ为电机轴的转角。
对于电机而言,其转动轴上的力矩方程为：mmmmlmJ J M i k θω==- 其中km 是电机的力矩系数,lM 是负载力矩,J 是电机电枢的转动惯量。
进行拉式变换得到：⎪⎩⎪⎨⎧=-=+=-ss J M s I k s k s E s s I T s I Ra s E s Ua m m l m m e l )()()()())()(()()(θθ由此方程组可以得到相应的电动机数学模型的结构框图：1/1+s T Ra l mk sJm1s1ek lM ImθUa+-E-+mθ图4.1直流电动机数学模型结构框图实验要求：（1）根据电机的工作原理（电压平衡方程、力表1 电机参数表参数 电机A 电机B 备注 电枢电阻Ra 4.80Ω 13.5Ω 电枢电感La 21mH21.5mH力矩系数km46.32N.m/A 0.27 N.m/A反电势系数ke 55.3V/(rad/s) 0.42 V/(rad/s)电机转动惯量J0.5Kg.m 20.0005 Kg.m 2电枢部分4 实验步骤（1） 根据图4.1可求得传递函数()()()1111a mm a la l m e m a l m e mR T s k U M R T s J s k k R T s J s k k θ+=-+⋅++⋅+假定干扰为0，可求得输入输出传递函数()()()()1m ma a l m e ms k G s U s R T s J s k k θ==+⋅+带入数据可求得0.0043750a laLT R==≈ 在后边建模模型的时候可以将其取0带入A 电机数据求得()246.320.0105 2.42561.496A Gs s s =++带入B 电机数据可求得()4230.271.0510 6.75100.1134BGs s s --=⨯+⨯+用matlab 的bode 指令可以得到两电机的频率响应A 电机的频率响应图M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )Frequency (rad/sec)B 电机的频率响应图（2） 在simulink 中搭建系统的框图如下A 电机系统simulink 仿真图可求得表2 电机A 调速特性表M a g n i t u d e (d B )10101010P h a s e (d e g )B 电机的频率响应波特图Frequency (rad/sec)序号电压（V）转速（rad/s）（空载）转速（rad/s）（负载力矩M f=500Nm）转速（rad/s）（负载力矩M f =1000Nm）1 0 0 -0.9370 -1.87392 10 0.1808 -0.7561 -1.69313 30 0.5425 -0.3945 -1.33144 60 1.0850 0.1480 -0.78895 90 1.6275 0.6905 -0.24646 120 2.1700 1.2330 0.29617 150 2.7125 1.7755 0.83868 180 3.2550 2.3180 1.38119 200 3.6166 2.6797 1.742710 220 3.9783 3.0413 2.1044 同理可得到B电机的调速特性表3 电机B调速特性表序号电压（V）转速（rad/s）备注1 0 0 空载2 2 4.7619 空载3 5 11.9048 空载4 7 16.6667 空载5 10 23.8095 空载6 12 28.5714 空载7 15 35.7143 空载8 18 42.8571 空载9 22 52.3810 空载 10 2457.1429空载（3） 对于电机B 测得固定电压，改变负载得到如下数据（转速表）a U lM0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50 0-11.9048 -23.8095 -35.7143 -47.6190 -59.523810 23.8095 11.9048 0.0000 -11.9047 -23.8095 -35.7143 20 47.6190 35.7143 23.8095 11.9048 0.0000 -11.9047将其画到图标中可得电机B 的机械特性图用同样的方法和原理可以求得大电机A 的机械特性，测得数据表如下。
大功率直流输电系统稳定性预测与控制方法分析随着电力需求的增长和电能传输距离的增加，大功率直流输电系统在能源传输领域中发挥着重要作用。
然而，由于输电线路的复杂性和电力系统的不稳定性，大功率直流输电系统的稳定性一直是一个挑战。
为了确保大功率直流输电系统的稳定性，需要进行预测和控制。
本文将分析大功率直流输电系统稳定性预测与控制方法，并提出相应的解决方案。
首先，稳定性预测是确保大功率直流输电系统稳定运行的重要方法之一。
稳定性预测的目的是识别系统中可能出现的不稳定现象，并及时采取措施防止事故的发生。
为了实现稳定性预测，可以采用基于物理模型和基于数据的方法。
基于物理模型的稳定性预测方法是利用电力系统的物理规律建立数学模型，通过对模型的仿真和分析来预测系统的稳定性。
这种方法对于建立复杂的输电系统模型和分析系统稳定性具有很大的优势，但需要依赖于精确的系统参数和模型的准确性。
基于数据的稳定性预测方法是利用大功率直流输电系统的历史运行数据进行分析和预测。
通过对大量的数据进行统计和挖掘，可以找出系统中存在的潜在问题和异常情况，进而采取相应的措施来维护系统的稳定性。
这种方法不依赖于精确的系统模型，但需要大量的历史数据和强大的数据分析能力。
除了稳定性预测，控制方法也是确保大功率直流输电系统稳定运行的关键。
在控制方法方面，我们可以考虑传统的PID控制器和先进的自适应控制方法。
PID控制器是一种常用的控制方法，可以通过调整比例、积分和微分参数来实现系统的稳定性。
然而，由于大功率直流输电系统的复杂性和非线性特性，传统的PID控制器往往难以适应系统变化和外界干扰。
为了克服这些问题，可以采用先进的自适应控制方法，如模糊控制、神经网络控制和模型预测控制。
这些方法可以根据系统的实时运行状态和外界环境的变化来自适应地调整控制参数，从而实现系统的稳定性。
此外，在大功率直流输电系统的稳定性预测和控制中，还可以考虑使用数据挖掘和人工智能技术。
基于VSC的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制一、本文概述随着现代电力系统的不断发展，直流输电系统（VSCHVDC）因其灵活的控制能力和高效的能量传输特性，在电网互联、可再生能源接入等领域得到了广泛应用。
VSCHVDC系统的复杂性和非线性特性使得其建模和控制成为了一个重要的研究课题。
本文旨在深入研究基于电压源换流器（VSC）的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制方法。
本文首先回顾了VSCHVDC系统的发展历程和研究现状，指出了当前建模和控制方面存在的问题和挑战。
在此基础上，本文提出了一种基于VSC的直流输电系统的稳态建模方法，该模型能够准确反映系统的稳态运行特性，为后续的非线性控制设计提供了基础。
接着，本文重点研究了VSCHVDC系统的非线性控制策略。
针对VSCHVDC系统的非线性特性和运行约束，本文设计了一种基于反馈线性化理论的非线性控制器，并通过仿真验证了该控制器的有效性。
本文还探讨了不同控制参数对系统性能的影响，为实际工程应用提供了指导。
本文总结了VSCHVDC系统稳态建模和非线性控制的研究成果，并展望了未来的研究方向。
本文的研究成果对于提高VSCHVDC系统的运行稳定性和经济性具有重要意义，为电力系统的安全、高效运行提供了有力支持。
二、直流输电系统的基本原理直流输电（Direct Current Transmission，简称DCT）是一种将交流电转换为直流电进行长距离输电的技术。
与传统的交流输电相比，直流输电具有输电效率高、线路损耗小、能够跨越更长的距离进行输电等优点。
VSC（Voltage Source Converter，电压源换流器）是直流输电系统中的重要组成部分，其通过电力电子器件实现交流电与直流电的相互转换。
VSC直流输电系统的基本原理主要包括换流、调制和控制三个部分。
换流过程是指将交流电转换为直流电，或者将直流电转换为交流电的过程。
VSC通过电力电子开关设备（如绝缘栅双极晶体管IGBT 等）实现这一转换，使得电流在交流侧和直流侧之间流动。
基于实际工程的直流输电控制系统仿真模型【摘要】直流输电控制系统是直流输电工程的关键，控制着整个输电系统。
建立输电控制系统的仿真模型，对于直流输电实际工程的研究具有重要的意义。
本文主要介绍了仿真模型的内部构造与特性，并提出了仿真模型的控制及计算弥补方式。
【关键词】直流输电；仿真模型；控制系统直流输电的控制系统是整个系统的关键，对系统的性能、运行等都具有决定性的作用。
为了提高直流输电控制系统的性能，我们需要了解这一系统的内部构造、特性等，并研究它的实际工作原理，以及工作的动态过程。
而要了解这些情况，保证整个过程的安全，最好的办法便是基于实际工程建立直流输电控制系统的仿真模型。
一、仿真模型的内部构造与特性根据仿真模型研究直流输电控制系统的特性，必须尽可能保证模型与实际工程的一致性，提高二者的相似度，这样才能最大限度的减少实验的误差。
仿真模型的内部构造如图1所示：图1 直流输电控制系统仿真模型的内部构造图其中，Uac是交流系统中的交流母线电压的有效值，Ud是直流电压，Io是电流指令，Id是直流电流，α是触发角指令。
仿真模型对于直流输电工程的控制方法一般为电流裕度法。
在任何时刻，逆变站和整流站之间的电流指令裕度都要在0.1pu。
当直流输电工程开始运行后，逆变站定熄弧角，整流站定Ud。
触发角指令取最大值。
当逆变站的交流电压明显升高或者整流站的交流电压明显下降时，整流站中触发角指令的数值达到最低，逆变站实现对直流电流的控制。
在控制方面，仿真模型使用了等相位间隔触发控制方法，触发间隔可以根据触发角指令以及交流电压的相位变化而调整。
在仿真模型中，内部构造尽可能与真实工程相仿，并且考虑到真实工程中的提前触发机制，提高了换相的成功率。
但是，与实际工程相比，仿真模型还存在很多不足之处。
例如，仿真模型没有顺序控制、后备电流控制等功能，也没有考虑到工程长时间运行中的系统控制，以及实际工程中的分层计算。
这些功能都是实际工程中的重要功能，对于工程的整体运行性能有着重要的影响。
高压直流输电稳态及暂态分析建模研究高压直流输电技术越来越得到人们的关注和重视。
它具有传输能量高效、损耗低、送电距离远、对输电环境要求低等优点。
所以，高压直流输电技术在现代电力系统中得到了广泛的应用。
但是，高压直流输电系统在长距离、大功率输电过程中，存在着稳态和暂态问题。
因此，如何建立一个高精度高可靠性的高压直流输电稳态及暂态分析建模模型，成为研究领域的一个热点问题。
首先，稳态分析建模是高压直流输电研究的基础。
稳态分析建模的主要目的是预测系统的电性能力。
通过稳态模型可分析系统的电压、功率、功率因数等，为系统的安全稳定运行提供辅助决策。
然而，在实际应用中，稳态建模分析中不可避免地遇到诸多问题，如传输线参数不确定性、交流电力系统和直流电力系统之间的耦合等。
这些问题都给稳态分析建模带来了挑战。
因此，高精度的稳态模型是直流输电研究的关键。
其次，暂态分析建模比稳态分析建模更为复杂。
暂态分析建模的主要目的是预测系统在电压扰动、瞬态短路等情况下的电气性能。
通过暂态分析可以分析系统的过渡过程、控制系统的动态响应等，为系统安全性评估和故障检测提供依据。
然而，暂态分析建模中会涉及到许多复杂的物理现象和计算问题，如电磁场的分布、瞬态电容及电感等。
同时，暂态分析建模必须具有高计算精度和高计算效率，以满足实时控制的要求。
针对高压直流输电稳态及暂态分析建模问题，近年来，学者们进行了广泛的研究。
其中，基于MATLAB的建模方法已经成为主流的建模分析方法。
这种建模方法主要包括参数估计和模型识别两部分。
参数估计主要用于提高模型的精度和可靠性，而模型识别的目的在于准确识别模型。
对于高压直流输电稳态分析建模，除了MATLAB建模方法以外，还有基于虚拟场、矩量法、有限元法、反演算法等方法。
虚拟场方法主要用于处理电场、磁场的问题，而矩量法和有限元法主要用于处理导体杆件、绕组等三维问题。
反演算法则是一种新兴并且具有很大潜力的高精度建模方法，它的主要特点是直接测量电系统的响应，然后基于物理模型反演得到系统的电参数值。
高压直流输电系统的稳态分析与故障检测方法引言高压直流输电系统是一种有效的电力输送方式，具有输电远距离、输电损耗小等优点。
然而，由于高压直流输电系统的工作环境复杂且电力传输规模巨大，其稳态分析和故障检测对于确保输电系统的可靠运行至关重要。
本文将介绍高压直流输电系统的稳态分析方法以及故障检测方法，以提高系统的运行效率和可靠性。
高压直流输电系统的稳态分析方法1. 输电线路模型建立稳态分析的第一步是建立高压直流输电系统的输电线路模型。
这个模型将考虑输电线路的各个参数、电压和电流的关系等因素。
通过合理地建立输电线路模型，可以更好地分析系统的稳态工作状态。
2. 输电系统参数计算在建立了输电线路模型之后，接下来需要计算输电系统的参数。
这些参数包括线路的阻抗、电感、电容等。
通过准确计算这些参数，可以更加准确地分析系统的稳态性能。
3. 稳态电压分析稳态电压分析是高压直流输电系统稳态分析的重要部分。
通过对系统各个节点的电压进行分析，可以判断线路的电压稳定性以及是否存在过载等问题。
稳态电压分析需要考虑输电系统的负载变化、系统容量等因素。
4. 功率流分析功率流分析是评估高压直流输电系统稳态性能的重要指标之一。
通过对系统中各个节点的功率流动进行分析，可以确定系统中功率的分配情况。
有效的功率流分析可以帮助优化系统运行，减少能量损耗。
高压直流输电系统的故障检测方法1. 传感器监测传感器监测是高压直流输电系统故障检测的一种常用方法。
通过在输电线路的关键位置安装传感器，可以实时监测电流、电压和温度等参数。
这些数据可以用于判断线路是否存在故障或异常情况，并进行及时的故障检测。
2. 数据分析与处理高压直流输电系统的故障检测还需要进行数据分析和处理。
通过收集大量的数据并进行统计分析，可以发现系统中的异常情况。
数据分析技术包括数据挖掘、机器学习等方法，可以提高故障检测的准确性和效率。
3. 故障诊断与定位一旦发现系统存在故障，需要进行故障的诊断和定位。
大规模交直流电网暂态稳定混合仿真与并行计算随着特高压交直流工程的不断建设,我国逐步形成了以特高压为网架,交直流互联的复杂网络。
大规模交直流电网的形成,对电力系统仿真技术在仿真速度和精度上提出了更高的要求。
与此同时,多馈入直流间的相互影响和连续换相失败的问题也比较凸出。
本文对交直流电网机电-电磁暂态混合仿真,大规模电网的并行计算以及多馈入直流的交互作用和抑制上进行了研究。
本文首先针对机电暂态仿真中直流输电系统准稳态模型的不足,采用直流电磁暂态仿真模型,构建交直流电网机电-电磁暂态混合仿真平台。
同时采用适时变步长的方法,解决大规模交直流电网仿真中可能出现的不收敛问题。
为了提高大电网暂态稳定仿真的计算速度,本文采用并行计算技术。
在传统的对角块加边(bordered blocked diagonal form,BBDF)方法基础上,将边界网络的计算和子网计算并行化处理,提出了一种新的全并行BBDF算法。
该算法的并行计算时间是子网计算时间和边界网络计算时间(包括子网和边界网络的通信耗时)的较大值,而不再是原算法中两者的叠加。
不同规模大电网的测试证明,该算法相比传统方法可以获得更好的加速效果。
最后,针对多馈入直流之间相互影响的问题,本文通过串联电抗器的安装调整电气距离,达到限制多馈入直流交互作用因子的目的。
同时,通过在部分串抗配置点采取就地无功补偿措施,控制串抗对系统电压降落和潮流分布的影响。
最后,建立关于串抗和无功补偿综合配置的数学模型,采用粒子群优化算法实现串抗和无功补偿的优化配置。
实际电网算例证明配置方案限制了多馈入直流的交互作用因子,可以对多馈入直流同时换相失败的问题产生抑制作用。
高压直流输电系统稳定性分析与建模随着电力需求的增加和远距离跨地区输电的需求，高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission，简称HVDC）系统作为一种可靠的高效率输电方式受到了越来越广泛的关注。
然而，HVDC系统的输电稳定性问题一直是研究的热点和难点。
本文从 HVDC 系统的稳定性入手，对 HVDC 系统的建模和稳定性分析进行探讨。
一、HVDC系统的基本结构HVDC系统由直流输电电源、两端换流阀、电缆或架空线路和两端的交流系统组成。
其中，直流输电电源可以是直流发电机组、直流电压源逆变器或者电压源换流器；两端换流阀则由大量的晶体管或者IGBT模块组成；电缆或架空线路则是用来进行高压输电的主要组成部分；交流系统主要是为了改变水平或垂直的交流电压，以符合整个直流系统的运行规格要求。
二、HVDC系统的稳定性问题HVDC系统的稳定性一直是研究的热点。
主要体现在两个方面：1、稳态稳定性HVDC系统在长期稳定性方面是非常重要的。
稳定状态是指系统在一定运行电压和功率条件下的稳定运行能力，例如等效电阻和容性等，长时间的稳定运行需要良好的控制环节和维护措施。
2、动态稳定性HVDC系统在正常运行及外部故障条件下的动态稳定性也是非常关键的。
其中，动态稳定性指系统在内部或外部干扰下的稳定运行能力，如电源波动、故障断电等情况下，整个系统是否能够保持稳定的运行状态。
三、HVDC系统的稳定性分析方法基于上述稳定问题，针对 HVDC 系统的两种稳定性问题，我们需要采用一种可靠的方法来进行稳定性分析。
以下是常见的两个方法：1、线性化模型法线性化模型法是一种较为常用的 HVDC 系统稳定性分析方法。
该方法通过对系统相应模型的特征进行线性化，从而使系统在应变的同时能够稳定运行。
线性化模型一般可以在不同的电压和功率下运行，并且可适应各种干扰，如负载变化、故障关闭等。
2、非线性模型法非线性模型法作为另一种常用的 HVDC 系统稳定性分析方法，其所使用的模型具有更高的精度和逼真性。
轻型直流输电系统的仿真研究1. 引言1.1 研究背景随着能源需求日益增长和可再生能源的广泛应用，电力系统正面临着更高效、更可靠、更灵活的要求。
传统的交流输电系统在长距离输电中存在电压损失大、线路负载能力低等问题。
为了解决这些问题，直流输电系统逐渐成为了人们关注的焦点。
与传统的交流输电系统相比，直流输电系统具有输电效率高、对电压稳定性要求低、占地面积小等优势。
目前大多数直流输电系统仍然采用重型直流输电技术，而这种技术在成本和可靠性方面存在一定的局限性。
研究轻型直流输电系统的仿真模型以及其在实际应用中的效果尤为重要。
通过对轻型直流输电系统的仿真研究，可以更好地了解其工作原理和优势，为实际应用提供依据，并为电力系统的未来发展提供新的思路和方向。
【此处字数不足，继续补充内容。
】1.2 研究目的本文旨在通过对轻型直流输电系统的仿真研究，探讨其在电力输电领域的应用和优势。
具体研究目的包括：(1)分析轻型直流输电系统的概念和组成，揭示其在电力传输中的重要作用；(2)深入研究轻型直流输电系统的工作原理，探讨其在提高电力传输效率和稳定性方面的优势；(3)建立轻型直流输电系统的仿真模型，对其进行仿真研究，验证其在实际应用中的可行性和效果；(4)分析仿真研究结果，探讨轻型直流输电系统在实际应用中的优势和潜力，为未来的发展提供重要参考依据。
通过本文的研究，旨在为推动轻型直流输电系统在工业生产中的应用和推广提供科学依据和技术支持，促进电力输电技术的不断进步与创新。
1.3 研究意义轻型直流输电系统的仿真研究具有重要的研究意义。
随着社会经济的发展，对电力系统的要求也越来越高，传统的交流输电系统存在输电损耗大、电压稳定性差等问题，而轻型直流输电系统可以有效解决这些问题，提高电力输送效率，降低能源消耗，减少对环境的影响。
目前国内外对于清洁能源的利用愈发重视，而轻型直流输电系统可以更好地适应清洁能源的输电需求，促进清洁能源产业的发展。
第22卷第1期2002年1月 中 国 电 机 工 程 学 报Proceedings of the CSEE Vol.22No.1Jan.2002c2002Chin.Soc.fo r Elec.Eng.文章编号:0258-8013(2002)01-0017-06基于VSC的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制张桂斌1,徐 政1,王广柱2(1.浙江大学电机系,浙江杭州310027; 2.山东大学电气工程学院,山东济南250061) STEADY-STATE MODEL AND ITS NONLINEAR C ONTR OL OF VSC-HVDC SYSTEMZHANG Gui-bin1,XU Zheng1,WANG Guang-zhu2(1.Zhejiang University,Hang zhou310027,China; 2.Shandong University,Jinan250061,China)ABSTRAC T:I n this paper,the mathematical model and its con-trol strategy of the V SC-HVDC system are studied.Because the v oltage source converter has two degrees of freedom for control, four controlled variables in the two volage source conver ters of the HV DC system are de termined.T he steady state mathema ti-cal model for the VSC-HV DC sy stem is developed in the paper, and the approx imately decoupled relationship betw een the two controlling v ariables and the two co ntrolled v ariables in the volt-age source co nverter is proposed.A n inv erse steady state model controller for the V SC-HVDC system is propo sed.The control strateg y fo r the V SC-HVDC systemis using the inverse steady state model controller to trace the operating point and using the two decoupled controlling loops to eliminate the steady state de-viations.Simulation results show the validity of the established steady state model and the effectiveness of the proposed control strateg y.KEY WORDS:voltage source converter;HV DC;inverse mod-el;nonlinear control摘要:对基于电压源换流器的新型直流输电系统的数学模型和控制策略进行了研究。
基于Matlab的直流输电系统的仿真基于Matlab的直流输电系统的建模与仿真摘要：利用MATLAB软件包下的Simulink对某高压直流输电系统进行建模，并在此模型基础上进行了动态仿真，分析了系统的稳态特性和动态特性，同时对系统中的几种常见故障进行了仿真。
仿真结果与实际现象相同，为今后对HVDC 系统进行辨识、控制和故障诊断提供了支持。
关键词：HVDC，MATLAB一、引言与交流输电相比，高压直流输电(HVDC)具有线路输送容量大、造价低、损耗小、电力系统间的非同步联网能力强等优点，而且，直流输电不存在交流输电的稳定问题，有利于远距离大容量送电。
自从20世纪80年代末以来，中国高压直流输电技术的研究和发展取得了突飞猛进的提高，目前已投运10个直流输电工程,包括舟山、葛南、天广、三常等工程。
为实现“西电东送”的战略规划，中国正在积极推进包括±660 kV、±800 kV、±1 000 kV特高压HVDC工程的建设。
近期中国规划发展的HVDC工程主要包括内蒙及陕甘宁地区的煤电通过高压直流或特高压直流向京津塘、山东等地输电，四川水电向华东、华中地区特高压直流输电等。
在此背景下，研究HVDC的结构、运行原理及控制方法，对HVDC进行建模与仿真，分析系统的稳态、动态特性等显得非常重要。
本文利用Matlab中的Simulink对HVDC进行建模，并在此模型基础上进行了系统的稳态、直流线路故障、逆变器交流侧a相接地故障及a、b两相接地故障仿真，得出相应的仿真波形，验证了HVDC模型的有效性。
二、HVDC的基本结构与工作原理HVDC的基本工作原理如图2.1所示，简单的HVDC输电系统包括两个换流站、直流输电线路以及两端的交流系统。
换流站1运行于整流状态，将交流系统1输送来的三相交流电整流成直流电，通过直流输电线路传送到换流站2，换流站2工作于逆变状态，将直流电逆变成三相交流电。
图2.1 HVDC的基本工作原理换流站是HVDC的核心设备。
直流输电系统数字仿真的一种新模型
徐政
【期刊名称】《中国电机工程学报》
【年(卷),期】1989(9)6
【摘要】本文提出了一种新的直流输电系统数字仿真模型——BDF离散化数学模型。
在此基础上编制的程序从原理上可适用于任何形式的直流输电系统的数字仿真。
例题计算结果表明,该模型具有较高的仿真精度。
【总页数】9页(P40-48)
【关键词】直流输电系统;数字仿真;模型
【作者】徐政
【作者单位】浙江大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM743
【相关文献】
1.一种直流输电系统实时仿真的模型分割方法 [J], 刘飞;黄绍书;郝正航;陈卓;谈竹奎;徐玉韬
2.直流输电系统换流器数字仿真的一种新方法 [J], 何富发;陈龙森
3.我国直流输电系统全数字实时仿真系统研发成功 [J], 本刊编辑部
4.直流输电系统离散模型拓扑分块法数字仿真 [J], 徐政
5.电力系统仿真软件PSS/E中柔性直流输电系统模型及其仿真研究 [J], 常勇;徐政
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直流输电准稳态模型有效性的仿真验证1 引言目前广泛使用的交直流电力系统机电暂态仿真程序中，直流换流器普遍采用准稳态模型[1,2]，其基本电路结构如图1所示。
利用这种模型计算时，取换流站交流母线电压V作为计算时的换相电压，换流站的所有控制角都据此换相电压来定义；取换流变压器的漏抗作为计算时的换相电抗。
在此前提条件下，多桥换流器的各个单桥之间没有相互影响，可以独立计算。
一个单桥6脉动换流器(逆变器)的准稳态模型可以采用如下一组表达式来描述[3]：式(1)~(8)中Vd0为无相控的理想空载直流电压；V为换流母线电压；DVdc为换相压降；Vdc、Idc、Pdc、Qdc、分别为直流电压、电流、有功、无功；cosj为换流装置的功率因数；b、g 及m分别为换流器（逆变器）的触发越前角、关断角及换相角；Xc为折算到阀侧的换流变压器的漏抗。
而实际上，由经典换流理论导出换流器计算模型并非如上所述，而是如图2所示。
图中，换相电压为从换流站交流母线看出去的系统等值电势，相应地换流站的所有控制角都据此等值电势来定义；换相电抗由交流系统等值电抗和换流变压器漏抗两者组成。
因此，对于一个多桥换流器而言，因其中的各个单桥通过交流系统等值电抗耦合，故各个桥的运行是相互影响的。
为使讨论更清楚，称按图1导出的换流器模型为准稳态模型(Quasi-Steady State Model)，称按图2导出的换流器模型为经典模型(Classical Model) 。
因此，自然就存在如下的问题：准稳态模型与经典模型是否一致？如不一致，准稳态模型的误差在什么范围？本文试图采用数字仿真的方法对上述问题进行研究。
2 准稳态模型的分析对准稳态模型进行验证，首先要尽可能地再现该模型成立的基本条件，即（1）换流母线电压是对称、平衡的正弦波；（2）换流器本身的运行也是对称的；（3）直流电压、直流电流是平直的；（4）换流变压器无损且激磁电抗可以忽略。
合理选择系统元件及其参数，条件(2)~(4)不难满足。
要使条件(1)得到满足，则须在交流侧装设完善的滤波装置，才能维持换相电压为正弦。
在稳态条件下，当只考虑基波分量时，直流输电系统与交流系统的接口电路结构可用图3来表示。
对比图3与1可看出：只有当交流系统等值阻抗Z为0，即交流系统无穷大时，换流器的经典模型与准稳态模型才是一致的。
而其他情况下两者并不相同。
经典模型与准稳态模型之间的区别在于对交流系统的不同描述，准稳态模型的起点是换流母线，而经典模型则考虑了交流系统的等值电源及等值阻抗。
因此考察准稳态模型的有效性，就要考察换流母线电压保持不变时交流系统阻抗的变化是否会影响到换流器的运行。
交流系统阻抗的变化可用短路比SCR的变化来表示。
直流输电准稳态模型是基于单个6脉动换流桥的各个阀的通断过程提出的。
根据换流器运行在整流或逆变状态下，各有一套相应的计算公式。
因此，本文的仿真工作都是针对单桥换流器且使其分别作整流或逆变运行的。
在测试系统中只保留一个换流装置，而将其他直流部分进行等值。
即：研究整流运行的特性时，需要在整流侧直流线路末端串联一个固定的直流电压源来代替逆变侧电路；研究逆变运行特性时，整流侧也需进行类似的等值，直流系统的准稳态模型并没有考虑控制系统的作用，因此对该模型进行验证时，也不应考虑控制系统的调节作用。
验证的物理量主要包括直流电压Vdc和电流Idc，直流的有功Pdc和无功Qdc，换相角m以及关断角g。
3 交直流系统仿真模型图4给出了整流运行状态下的仿真模型,其交流侧结构及参数均取自Cigre Benchmark Model[4]。
当换流器运行于逆变状态下时，只需将换流器各阀反向即可。
图中，直流线路末端的直流电压源，整流运行时取为97kV，逆变运行时为107kV。
交流系统滤波器对于维持换流器准稳态运行具有重要作用。
对于6脉动换流器，将在其交流侧产生n=6k±1次的谐波。
为了维持换流母线的正弦波形，本文所采用的滤波器结构及参数如图5所示。
装设滤波器后，仿真模型的交流侧系统阻抗频率曲线如图5所示，由图可见，系统在5次及7次谐波频率以及高频段都表现出了很低的系统阻抗，交流系统滤波器的作用得到了体现。
来源:输配电设备网4 交直流系统的仿真及分析4.1 仿真条件本文基于PSCAD/EMTDC软件进行仿真工作，与PSS/E、NETOMAC等交直流机电暂态仿真软件不同，PSCAD/EMTDC仿真的是交直流系统的电磁暂态，它采用的模型不是机电暂态的准稳态模型，故可用它来验证准稳态模型的有效性。
仿真系统必须要预先运行足够长的时间，使其达到一个相对稳态后，再以此稳态为起点进行仿真，并与准稳态计算值作比较。
4.2 逆变运行的换流器对于图4所示的模型，设逆变运行时换流器b=40°；换流变压器的漏抗uk=18%；其他系统参数采用图中所示的数据。
根据式(1)~(8)，由准稳态模型计算得到的相关数据为Vdc=97.748kV；g=20.97°；Idc=4.626kA；Pdc=452.18 MW。
m=19.03°；Qdc=280.35MVar。
令该测试系统的短路比SCR从2.5变到无穷大，可以得到一系列相关参数的仿真值。
因为SCR的变化必然会引起系统运行条件的变化(如交流系统电压的降落以及功率的消耗都会随之改变)。
因此在每次仿真中，对于不同的SCR，必须相应地改变交流等值电势来维持换流母线电压恒定。
请登陆:输配电设备网浏览更多信息图7给出了SCR变化时仿真结果与准稳态计算结果之间的关系。
由图可以看到，在SCR 由2.5~∞范围内，Pdc、Qdc、Idc、μ及γ的仿真值都只有很小的变化，近似表现为一条直线。
并且随着SCR的增大，该直线具有与准稳态计算数据接近的趋势。
由经典及准稳态模型的定义出发，这一点是可以理解的，当SCR增大为无穷，即交流系统等值阻抗为零，此时的交流电源直接联在换流母线上，此时的经典模型已经退化为准稳态模型。
准稳态模型以标准正弦的换流母线作为计算的起点，忽略了交流阻抗的影响，因此它与实际系统模型或经典模型必然存在着误差。
但进一步计算可知：各种物理量的误差都在4%以内，而且随着交流系统强度的增大，这种误差会进一步减小，在工程计算中它是完全可以忽略的。
如果保持系统的短路比为2.5不变，只改变换流器的触发角a，可得到换相角m、关断角g与触发角a之间的关系。
由图8可看到，在整个逆变器的合理运行范围内，仿真数据与计算值几乎均相等。
4.3 整流运行的换流器将换流器反向，使其运行在整流状态下，其系统结构仍如图4所示，触发角α设定为15°，其他参数与换流器逆变运行时保持一致，由准稳态模型计算得到的运行参数为Vdc=103.894kV ； Idc=3.447kA；Pdc=358.12MW； Qdc=166.38MVar；μ=17.76°。
经类似的仿真得到的相关运行参数的数据如表1所示。
由表1、2中数据可以看到，当换流器整流运行时，准稳态模型计算得到的数据与实际系统仿真得到的数据也是基本一致的。
请登陆:输配电设备网浏览更多信息5 结论如果换流母线电压非常接近于对称的正弦波，则换流器无论运行在整流还是逆变状态下，只要维持换相电压恒定且在换流器合理运行范围内，交流系统的强度变化对直流系统的运行几乎没有影响。
因此，多桥换流器中的各个换流桥可以在交流侧实现完全解耦，认为各个换流桥独立运行，彼此没有相互作用，这样就可以将交直流系统的工程计算起点从交流系统等值电势前移到换流母线，而采用准稳态模型对其进行简化计算。
在实际直流工程中，交流侧都装设有完善的滤波装置，其换流母线电压可认为是正弦的，且当网络结构一定时，其稳态换流母线电压的值也是恒定的，因此，准稳态模型虽然只是一种简化的计算模型，但它可用于交直流电力系统机电暂态仿真。
其精度完全可以达到工程计算的要求。
参考文献[1] 张桂斌，徐政，王广柱(Zhang Guibin, Xu Zheng, Wang Guangzhu). 基于VSC的直流输电系统的稳态建模及其非线性控制(Steady-state model and its nonlinear control of VSC-HVDC system) [J]. 中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE), 2002, 22(1)：17-22.[2] Buchholz B M, Lei X, Retzmann D W. Advanced solutions for power system analysis-computer study and real-time simulation [C]. International Conference on Power System Technology, Perth, Australia ,2000,2：613-618.[3] 徐政(Xu Zheng). 交流等值法交直流电力系统潮流计算(AC Equivalent Approach for AC/DC Power System Load Flow) [J]. 中国电机工程学报(Proceedings of the CSEE), 1994, 14(3)：1-6.[4] Szechtman M, Wess T, Thio C V. First benchmark model for HVDC control studies [J]. Electra,1991, 135(4)：54-67.。
