分析交直流在不对称故障下的相互影响

针对交直流系统混连电网，通过电磁暂态仿真研究可以深入分析交直流在不对称故障下的相互影响。

针对交直流系统混连电网，由于所研究内容的性质不同，需要选取具有不同精度的直流模型。目前普遍考虑三种精度水平的模型：①直流模型，主要用于潮流计算，直流系统考虑稳态特性，交流三相平衡，换流变压器分接头可带负荷调节用来控制交流电压；②直流模型，主要用于稳定分析，既包括小干扰时的静态稳定分析，也包括大干扰时的暂态稳定分析，这种模型不考虑变压器分接头的动作情况，分接头位置固定不变，交流系统仍假定为三相平衡，系统振荡仅考虑2Hz以下的机电振荡模式；③电磁暂态模型，该模型要考虑2 Hz以上的动态过程，要考虑交流三相不平衡的情况，直流控制系统要尽可能详细。

不同精度的模型差异主要体现在三个方面：①换流器数学描述不同；②直流输电线路数学描述不同；③直流控制系统电流、电压等调节器的模型不同。直流输电控制系统的详细程度对直流输电系统的稳态和暂态调节行为具有很大的影响，进行精确和详细的仿真计算时要考虑调节器快速动态调节过程，模拟调节器的模型要详细。有时也可以假定调节器的调节过程是理想状态，调节器时间常数很小，调节器的调节过程及其电流、电压以及触发回路、交流电压的变化是瞬时过程，此时一般不考虑该调节器的动作时间，对这类调节器只进行动态的功能模拟，也可将这些调节器的功能通过代数方程描述。(www.xing528.com)

直流模型的模拟精确程度不同时，所采用的仿真积分步长也不同，在进行换流阀、直流输电线路的电磁暂态仿真并考虑控制系统调节器快速响应过程时，就要采用20～200μs的仿真积分步长。有的交直流混合仿真时交直流系统仿真积分步长不同，交流系统仿真积分一步，直流系统要计算若干步，在此过程中认为交流系统维持不变。目前大多数稳定计算程序的换流阀和直流控制系统均采用简化模型，交流和直流采用相同的积分步长。

稳定计算时的直流模型主要有稳态、准稳态和暂态模型三种类型。稳态模型中的换流阀模型采用稳态方程式模拟，与潮流计算时的模型相同，直流输电线路采用代数方程表示，不考虑直流控制系统的调节过程。稳态模型对控制系统过度简化，没有考虑控制系统调节器的动态过程，当研究区域与直流输电系统的电气距离很远或者仿真计算的步长超过了直流控制系统调节器的时间常数的情况下可以考虑使用这种简化模型，因此，在工程初期规划研究时可以考虑采用这种直流输电系统模型。但是，如果直流系统两端交流系统短路水平较低，直流动态特性对交流系统稳定性产生影响时，在暂态稳定计算时的直流模型就需要有足够的精度。在准稳态模型中换流阀仍采用平均值方程表示，与稳态模型的描述方法相同，直流输电线路可根据精度要求采用不同的模型，最简单的就是仅模拟直流线路电阻（与稳态模型相同）。准稳态模型中的直流控制系统模型要考虑调节器的动态特性以及直流调制功能，包括功率调制及快速变化过程、电压电流调节、频率和相位控制等。虽然不同工程的直流控制方式不完全相同，但大致具有相同的基本调节功能和控制模式，整流侧一般采用电流控制，逆变侧采用定电压或定熄弧角控制等。调节器采用PI或PID类型，在实际工程中广泛采用比例积分调节方式，这种调节器主要优点是调节无差、不需要较高增益，适用范围广。但是，准稳态模型虽然可用于交流系统三相平衡的仿真分析计算，但是只能近视计算不平衡故障方式，在进行直流换相失败等不平衡状态时的仿真分析时，只能采用更精细的暂态仿真模型。暂态模型中将直流换流器分相模拟，可详细模拟交流系统不对称故障情况下的换流阀换相过程，包括换相失败的工况。直流线路模型也需要考虑波过程，采用基于频域的线路模型，直流控制系统也要更加详细，能够采用与实际工程一致的直流控制系统模型是最为精确的。