摘要:利用NETOMAC建立了2004年豐大方式下的南方電網(wǎng)完整的多直流饋入系統(tǒng)模型，基于此研究模型，對(duì)各種直流故障及交流故障下南方電網(wǎng)多直流饋入系統(tǒng)的交直流相互影響進(jìn)行了深入的研究,得到南方電網(wǎng)多直流饋入系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的相關(guān)結(jié)論。
關(guān)鍵詞：多直流饋入；高壓直流；NETOMAC
1引言
為了實(shí)施國(guó)家西電東送的戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)資源能源的優(yōu)化配置和促進(jìn)東西部經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，南方電網(wǎng)自1993年實(shí)現(xiàn)云南、貴州、廣西和廣東四省區(qū)及港澳地區(qū)的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)以來，西電東送的主干網(wǎng)架和各省區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐年加強(qiáng)，目前已形成“五條交流、兩條直流”的西電東送大通道，并且通過三廣直流與華中電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)。南方電網(wǎng)在國(guó)內(nèi)第一個(gè)形成遠(yuǎn)距離、大容量、超高壓輸電，交直流并聯(lián)運(yùn)行的大電網(wǎng)。
電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，使得電網(wǎng)的運(yùn)行和管理更為復(fù)雜，尤其是天廣、貴廣、三廣三條直流同時(shí)落點(diǎn)廣東，也給電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來了許多新的技術(shù)問題，有必要對(duì)此問題進(jìn)行研究。文獻(xiàn)[1]做過這方面的研究，但仍存在著一定的不足。
本文基于NETOMAC建立了南方電網(wǎng)多直流饋入系統(tǒng)的完整模型，并在此模型上，對(duì)各種南方電網(wǎng)內(nèi)各種直流和交流故障下南方電網(wǎng)交流系統(tǒng)的電壓、頻率、功角穩(wěn)定性及直流系統(tǒng)的換相失敗發(fā)生、時(shí)間和恢復(fù)進(jìn)行計(jì)算分析，研究多直流饋入系統(tǒng)交直流系統(tǒng)間相互作用的動(dòng)態(tài)特性。
2南方電網(wǎng)多直流饋入系統(tǒng)簡(jiǎn)介
到目前為止，南方電網(wǎng)內(nèi)共有三條直流：天廣直流、貴廣直流及三廣直流。其中天廣直流起點(diǎn)天生橋，落點(diǎn)廣州北郊，全長(zhǎng)960km，額定電壓±500kV，額定輸電容量1800MW；貴廣直流起點(diǎn)貴州安順高坡，落點(diǎn)廣東肇慶，全長(zhǎng)936km，額定電壓±500kV，額定輸電容量3000MW(現(xiàn)在是單極運(yùn)行，傳輸容量1500MW)；三廣直流起點(diǎn)湖北荊州，落點(diǎn)廣東惠州，全長(zhǎng)1067km,額定電壓±500kV，額定輸電容量3000MW。三條直流均落點(diǎn)于廣東電網(wǎng)，形成了多直流饋入系統(tǒng)。多直流饋入系統(tǒng)如圖1如示：
Fig.1sketchmapofmultiinfeedsystem

由于三條直流的換流站之間的電氣距離很短，所以在換流母線附近的故障可能會(huì)在三條直流中同時(shí)引起較大的影響。為了了解和掌握多落點(diǎn)直流運(yùn)行的特性，研究直流故障及西電東送主通道和廣東網(wǎng)內(nèi)交流系統(tǒng)故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，需要對(duì)多饋入直流的動(dòng)態(tài)性能和交直流相互影響進(jìn)行深入的研究。
3研究工具
目前有很多電力系統(tǒng)仿真工具，但對(duì)南方電網(wǎng)這樣一個(gè)復(fù)雜的多回交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)，許多仿真工具均不夠理想：BPA等電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真程序可模擬的系統(tǒng)規(guī)模足夠大，但它的直流控制和FACTS的計(jì)算模型都不夠完善，與SIEMENS的實(shí)際模型有較大差異，不能準(zhǔn)確地模擬這些控制功能的動(dòng)態(tài)行為；而EMTDC程序雖然對(duì)直流系統(tǒng)的模擬較精確，但所能模擬的系統(tǒng)規(guī)模較小，需要將整個(gè)系統(tǒng)做等值化簡(jiǎn)，交流系統(tǒng)只能保留很少的等值元件，給仿真結(jié)果帶來較大誤差。
本研究中以NETOMAC軟件作為分析研究工具。NETOMAC是西門子公司和柏林工業(yè)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的大型電力系統(tǒng)分析軟件，它能夠進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)等各種電力系統(tǒng)過程的仿真計(jì)算計(jì)算。元件模型全，可以模擬電力系統(tǒng)中幾乎所有的元件（包括HVDC和FACTS以及避雷器、晶閘管等非線性元件），能夠模擬從頻率為0.01Hz的汽輪發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)過程，到頻率為106Hz的雷電波侵入過程，是一個(gè)可對(duì)包含網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)、開環(huán)和閉環(huán)控制器的電力系統(tǒng)進(jìn)行各種仿真計(jì)算的大型程序。
NETOMAC能夠進(jìn)行電磁及機(jī)電暫態(tài)仿真，可以模擬的系統(tǒng)規(guī)模沒有限制，不需要做任何等值簡(jiǎn)化，而且由于本文采用的直流模型是西門子公司提供的實(shí)際的天廣、貴廣直流系統(tǒng)的詳細(xì)模型，可以精確地模擬直流系統(tǒng)在暫態(tài)過程中的響應(yīng)以及整個(gè)交直流并聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
4元件的模型
4.1交流系統(tǒng)模型
發(fā)電機(jī)采用考慮次暫態(tài)過程的Eq’’和Ed’’變化模型，并考慮勵(lì)磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的作用。
穩(wěn)定計(jì)算研究中，負(fù)荷模型采用由恒定阻抗、恒定電流和恒定功率組成的綜合模型，并計(jì)及負(fù)荷頻率因子的影響。其中恒定阻抗，恒定電流，恒定功率的比例如下：廣東、廣西、貴州均為30:40:30,云南為30:30:40，香港為40:0:60。頻率因子dP/df廣西、貴州、云南均為1.2,廣東、香港為1.8，dQ/df所有聯(lián)網(wǎng)省區(qū)均為–2.0.
4.2直流模型
天廣、貴廣直流采用的是西門子公司提供的實(shí)際控制模型,具有多種控制功能[2][3]。整流側(cè)可以有定功率、定電流、定電壓控制，逆變側(cè)可以有定電流、定電壓或者定熄弧角控制。提供大方式、小方式調(diào)制(PowerOscilationDamping)功能(信號(hào)可選功角，頻率或功率)、頻率控制(FrequencyLimiterControl)、功率提升和功率回降功能（PowerRunup/Runback）等附加控制。提供分接頭自動(dòng)控制方式。三廣直流采用的是CIGRE通用模型。正常狀況下均采用整流側(cè)定功率，逆變側(cè)定電壓的控制方式。不考慮調(diào)制功能。
5研究的運(yùn)行方式
本文的研究采用南方電網(wǎng)2004年的豐大運(yùn)行方式作為計(jì)算分析的對(duì)象。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2所示：
圖2電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
Fig.2briefstructureofCSG

南方電網(wǎng)區(qū)外、省間各斷面交換功率如下：
貴州交流送出（安天線 天興線雙回 青河線雙回）總計(jì)為1550MW，云南送出（羅馬線 魯馬線雙回）為1800MW，西電東送交流送出（天平線雙回 馬百線 青河線 天隆線）3950MW，廣東交流入口（梧羅線雙回 玉茂線 賀羅線雙回）為3000MW，天廣直流為1800MW，貴廣直流為1500MW，三廣直流為1800MW。