本發(fā)明涉及電氣設(shè)備故障分析，具體而言，涉及一種限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器仿真模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力電子器件的不斷發(fā)展，facts(柔性交流輸電)技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到廣泛的重視和研究。新能源發(fā)電裝機容量在電力系統(tǒng)中逐漸增長，由此產(chǎn)生的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性問題亟需得到解決。在交流輸電系統(tǒng)中引入facts裝置可有效提升交流輸電系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟型，使得電力系統(tǒng)更為數(shù)字化、智能化。而運行于實際電力系統(tǒng)的facts裝置可能收到系統(tǒng)各種短路故障中的大電流高電壓的沖擊，而dssc(分布式靜止同步串聯(lián)補償器)作為一種串聯(lián)型facts裝置，其是否具有可靠的故障保護(hù)功能，關(guān)系到facts裝置的實際推廣應(yīng)用。

2、短路故障是電力系統(tǒng)常見的嚴(yán)重故障之一，若在裝設(shè)dssc的線路上發(fā)生短路故障時，dssc裝置中的全控型電力電子器件如igbt等在現(xiàn)有技術(shù)水平下可能會因為承受大電流高電壓而損壞。因此需要以微秒-秒級別對電力系統(tǒng)各元件電場和磁場以及相應(yīng)的電壓和電流變化過程進(jìn)行仿真研究，對電力電子器件響應(yīng)性能和控制特性進(jìn)行模擬驗證，而現(xiàn)有技術(shù)在這一方面鮮有研究，亟需一種科學(xué)有效的仿真模型構(gòu)建方法，為限流式分布式靜止同步串聯(lián)補償器裝備設(shè)計和工程應(yīng)用提供仿真數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

2、為此，本發(fā)明提供了一種限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器仿真模型構(gòu)建方法。

3、本發(fā)明提供了一種限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器仿真模型構(gòu)建方法，利用電磁暫態(tài)仿真軟件構(gòu)建仿真測試系統(tǒng)模型及限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器仿真模型，包括：

4、構(gòu)建輸電線路仿真測試系統(tǒng)模型；所述輸電線路仿真測試系統(tǒng)模型包括輸電端、輸電線路和受電端，所述輸電端通過輸電線路與受電端相連，所述輸電線路仿真測試系統(tǒng)模型用于輸電線路的模擬仿真以及模擬發(fā)生短路故障的輸電線路；

5、構(gòu)建限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器主電路仿真模型；所述限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器主電路仿真模型包括分布式靜止同步補償器子電路和限流模塊子電路；其中，所述分布式靜止同步補償器子電路采用單相全橋換流器；所述限流模塊子電路采用單相半控橋式換流器；所述單相全橋換流器和單相半控橋式換流器串聯(lián)后接入所述輸電線路仿真測試系統(tǒng)模型；

6、構(gòu)建分布式靜止同步補償器控制電路仿真模型，所述分布式靜止同步補償器控制電路仿真模型接收各第一目標(biāo)信號，所述各第一目標(biāo)信號包括分布式靜止同步補償器子電路產(chǎn)生的輸出電壓實際值信號、輸出電流實際值信號、直流電容實際電壓信號以及所述輸電線路產(chǎn)生的有功功率信號，并將接收的各第一目標(biāo)信號經(jīng)過邏輯判斷后進(jìn)行正弦脈寬調(diào)制，生成用于控制所述分布式靜止同步補償器子電路的分布觸發(fā)脈沖信號；

7、構(gòu)建限流模塊控制電路仿真模型，所述限流模塊控制電路仿真模型接收各第二目標(biāo)信號，所述各第二目標(biāo)信號包括限流模塊子電路中的輸入電壓信號以及線路故障信號，并根據(jù)接收的各第二目標(biāo)信號生成用于控制所述限流模塊子電路的限流觸發(fā)脈沖信號。

8、根據(jù)本發(fā)明上述技術(shù)方案的限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器仿真模型構(gòu)建方法，還可以具有以下附加技術(shù)特征：

9、在上述技術(shù)方案中，所述輸電線路仿真測試系統(tǒng)模型還包括設(shè)置在所述輸電端的供電端變電站、設(shè)置在所述受電端的接收端變電站以及交流系統(tǒng)故障仿真測試模塊；所述供電端變電站通過輸電線路與接收端變電站相連；所述交流系統(tǒng)故障仿真測試模塊并聯(lián)于所述輸電線路，用于模擬輸電線路發(fā)生短路故障，生成線路故障信號。

10、在上述技術(shù)方案中，所述單相全橋換流器包括：

11、第一電子開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一電子開關(guān)的第二端與輸電線路耦接，所述第一電子開關(guān)的控制端接收第一分布觸發(fā)脈沖信號；

12、第一二極管，具有第一端和第二端，所述第一二極管的第一端與所述第一電子開關(guān)的第一端耦接，所述第一二極管的第二端與所述第一電子開關(guān)的第二端耦接；

13、第二電子開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第二電子開關(guān)的第一端與所述第一電子開關(guān)的第一端耦接，所述第二電子開關(guān)的控制端接收第二分布觸發(fā)脈沖信號；

14、第二二極管，具有第一端和第二端，所述第二二極管的第一端與所述第二電子開關(guān)的第一端耦接，所述第二二極管的第二端與所述第二電子開關(guān)的第二端耦接；

15、第三電子開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第三電子開關(guān)的第一端與所述第一電子開關(guān)的第一端耦接，所述第三電子開關(guān)的第二端與所述單相半控橋式換流器相連，所述第三電子開關(guān)的控制端接收第三分布觸發(fā)脈沖信號；

16、第三二極管，具有第一端和第二端，所述第三二極管的第一端與所述第三電子開關(guān)的第一端耦接，所述第三二極管的第二端與所述第三電子開關(guān)的第二端耦接；

17、第四電子開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第四電子開關(guān)的第一端與所述第三電子開關(guān)的第二端耦接，所述第四電子開關(guān)的第二端與所述第二電子開關(guān)的第二端耦接，所述第四電子開關(guān)的控制端接收第四分布觸發(fā)脈沖信號；

18、第四二極管，具有第一端和第二端，所述第四二極管的第一端與所述第四電子開關(guān)的第一端耦接，所述第四二極管的第二端與所述第四電子開關(guān)的第二端耦接；

19、直流側(cè)電容，具有第一端和第二端，所述直流側(cè)電容的第一端與第三電子開關(guān)的第一端耦接，所述直流側(cè)電容的第二端與第四電子開關(guān)的第二端耦接。

20、在上述技術(shù)方案中，所述分布式靜止同步補償器子電路通過lc濾波器與所述輸電線路相連；所述lc濾波器包括：

21、第一電感，具有第一端和第二端，所述第一電感的第一端與所述第一電子開關(guān)的第二端耦接；

22、第一電阻，具有第一端和第二端，所述第一電阻的第一端分別與所述第一電感的第二端和輸電線路耦接；

23、第一電容，具有第一端和第二端，所述第一電容的第一端與所述第一電阻的第二端耦接，所述第一電容的第二端分別與所述第四電子開關(guān)的第一端和輸電線路耦接。

24、在上述技術(shù)方案中，將所述第一電阻的第一端產(chǎn)生的電流信號定義為分布式靜止同步補償器子電路產(chǎn)生的輸出電流實際值信號；

25、將所述第一電阻的第一端和所述第一電容的第二端之間的電壓信號定義為分布式靜止同步補償器子電路產(chǎn)生的輸出電壓實際值信號；

26、將所述直流側(cè)電容兩端之間的電壓信號定義為分布式靜止同步補償器子電路產(chǎn)生的直流電容實際電壓信號。

27、在上述技術(shù)方案中，所述限流模塊子電路，包括：

28、第一晶閘管，具有第一端、第二端和控制端，所述第一晶閘管的第二端與所述輸電線路耦接，所述第一晶閘管的控制端接收第一限流觸發(fā)脈沖信號；

29、第二晶閘管，具有第一端、第二端和控制端，所述第二晶閘管的第一端與所述第一晶閘管的第一端耦接，所述第二晶閘管的控制端接收第二限流觸發(fā)脈沖信號；

30、第三晶閘管，具有第一端、第二端和控制端，所述第三晶閘管的第一端分別與所述第二晶閘管的第二端、輸電線路以及第四電子開關(guān)的第一端耦接，所述第三晶閘管的控制端接收第三限流觸發(fā)脈沖信號；

31、第四晶閘管，具有第一端、第二端和控制端，所述第四晶閘管的第一端與所述第一晶閘管的第二端耦接，所述第四晶閘管的第二端與所述第三晶閘管的第二端耦接，所述第四晶閘管的控制端接收第四限流觸發(fā)脈沖信號；

32、第二電感，具有第一端和第二端，所述第二電感的第一端與所述第二晶閘管的第一端耦接，所述第二電感的第二端與所述第三晶閘管的第二端耦接；

33、其中，將所述第一晶閘管的第二端和所述第二晶閘管第二端之間的電壓信號定義為限流模塊子電路中的輸入電壓信號。

34、在上述技術(shù)方案中，所述分布式靜止同步補償器控制電路仿真模型包括指令值計算模塊和spwm模塊；

35、構(gòu)建所述構(gòu)建分布式靜止同步補償器控制電路仿真模型包括：

36、獲取分布式靜止同步補償器子電路產(chǎn)生的輸出電壓實際值信號、輸出電流實際值信號、直流電容實際電壓信號以及所述輸電線路產(chǎn)生的有功功率信號；所述指令值計算模塊以輸電線路電流中的相角為相角參考值，即采用電磁暫態(tài)仿真軟件中元器件鎖相環(huán)pll獲取輸出電流實際值信號的相角；根據(jù)輸出電流實際值信號的相角計算輸出電流實際值信號的d軸分量和q軸分量以及輸出電壓實際值信號的d軸分量和q軸分量；

37、以控制單相線路潮流為控制目標(biāo)，構(gòu)建單相全橋換流器雙閉環(huán)控制器，所述單相全橋換流器雙閉環(huán)控制器包括系統(tǒng)層級控制器和裝置層級控制器；利用pi控制器計算系統(tǒng)層級控制器輸出的d軸分量指令值和系統(tǒng)層級控制器輸出的q軸分量指令值；

38、將所述系統(tǒng)層級控制器輸出的d軸分量指令值和系統(tǒng)層級控制器輸出的q軸分量指令值輸入至裝置層級控制器，利用pi控制器計算裝置層級控制器輸出的d軸分量和裝置層級控制器輸出的q軸分量；

39、將裝置層級控制器輸出的d軸分量、裝置層級控制器輸出的q軸分量以及所述輸出電流實際值信號的相角輸入至單相反派克變換單元得到參考電壓信號；參考電壓信號作為單相spwm模塊的調(diào)制電壓與三角載波進(jìn)行比較后生成所述第一分布觸發(fā)脈沖信號、第二分布觸發(fā)脈沖信號、第三分布觸發(fā)脈沖信號和第四分布觸發(fā)脈沖信號。

40、在上述技術(shù)方案中，所述利用pi控制器計算系統(tǒng)層級控制器輸出的d軸分量指令值和系統(tǒng)層級控制器輸出的q軸分量指令值，包括：

41、將輸出電壓實際值信號的d軸分量作為直流側(cè)電容電壓指令值，將直流側(cè)電容電壓指令值與直流電容實際電壓信號作差，差值經(jīng)過pi控制器計算后得到系統(tǒng)層級控制器輸出的d軸分量指令值；將輸出電壓實際值信號的q軸分量作為線路潮流指令值，將線路潮流指令值與所述有功功率信號作差，差值經(jīng)過pi控制器計算后得到系統(tǒng)層級控制器輸出的q軸分量指令值。

42、在上述技術(shù)方案中，所述利用pi控制器計算裝置層級控制器輸出的d軸分量和裝置層級控制器輸出的q軸分量，包括：

43、將系統(tǒng)層級控制器輸出的d軸分量指令值與輸出電壓實際值信號的d軸分量作差后，差值經(jīng)過pi控制器計算得到單相全橋換流器的輸出電流d軸分量指令值；單相全橋換流器的輸出電流d軸分量指令值與輸出電流實際值信號的d軸分量作差，差值經(jīng)過pi控制器計算后通過解耦計算環(huán)節(jié)得到裝置層級控制器輸出的d軸分量；

44、將系統(tǒng)層級控制器輸出的q軸分量指令值與輸出電壓實際值信號的q軸分量作差后，差值經(jīng)過pi控制器計算得到單相全橋換流器的輸出電流q軸分量指令值；單相全橋換流器的輸出電流q軸分量指令值與輸出電流實際值信號的q軸分量作差，差值經(jīng)過pi控制器計算后通過解耦計算環(huán)節(jié)得到裝置層級控制器輸出的q軸分量。

45、在上述技術(shù)方案中，所述構(gòu)建限流模塊控制電路仿真模型，包括：

46、在正常運行狀況下，即線路故障信號為邏輯無效時，通過電磁暫態(tài)仿真軟件中zero?detector模塊檢測輸入電壓信號的過零點，當(dāng)輸入電壓信號過零點具有正的一階導(dǎo)數(shù)時，第一限流觸發(fā)脈沖信號和第三限流觸發(fā)脈沖信號為邏輯有效，第二限流觸發(fā)脈沖信號和第四限流觸發(fā)脈沖信號為邏輯無效；當(dāng)輸入電壓信號過零點具有負(fù)的一階導(dǎo)數(shù)時，第一限流觸發(fā)脈沖信號和第三限流觸發(fā)脈沖信號為邏輯無效，第二限流觸發(fā)脈沖信號和第四限流觸發(fā)脈沖信號為邏輯有效；

47、在短路故障狀況下，即線路故障信號為邏輯有效時，使第一限流觸發(fā)脈沖信號、第二限流觸發(fā)脈沖信號、第三限流觸發(fā)脈沖信號和第四限流觸發(fā)脈沖信號均為邏輯失效。

48、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)特征，本發(fā)明的有益效果是：

49、本發(fā)明提供了一種基于電磁暫態(tài)仿真軟件(pscad/emtdc)的限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器仿真模型構(gòu)建方法，可使用pscad/emtdc對限流式分布式靜止同步串聯(lián)補償器電磁暫態(tài)過程進(jìn)行仿真驗證，為限流式分布式靜止同步串聯(lián)補償器裝備設(shè)計和工程應(yīng)用提供仿真數(shù)據(jù)支撐。其中，限流式分布式靜止同步串聯(lián)補償器相較于常規(guī)分布式靜止同步串聯(lián)補償器新增限流模塊，能夠有效保護(hù)分布式靜止同步串聯(lián)補償器中電力電子器件，降低裝置因故障而損毀的風(fēng)險。通過仿真分析可使限流分布式靜止同步串聯(lián)補償器具有良好的潮流調(diào)控效果，在線路發(fā)生短路故障情況下也可有效保護(hù)裝置內(nèi)的電力電子器件。

50、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述部分中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。