电力系统仿真软件 PSS/E的直流系统模型及

3.3  考虑直流动态特性的直流模型
    PSS/E中的直流模型(如CASEA1、CDCRL、CDCAB1)采用比交流系统小的仿真步长来模拟高频控制和直流线路的电感动态特性。
    CDCAB1直流模型如图6所示，包括换流器、换流变压器、直流线路和HVDC控制系统。换流器采用准稳态模型。控制系统具有直流系统的一般控制：主控制(Master Control，MC)、电流控制放大器(Current Control Amplifier，CCA)、触发角控制(Converter Firing Control，CFC)、最大触发角部分(逆变侧Alpha-Max Segment，α_max)、电压控制(逆变侧Voltage Control，VC)，还包括了一些特殊的控制，如紧急功率调制(Emergency Power Controller，EPC)、频率调制(Frequency Controller，FC)和阻尼控制(Damping Controller， DC)等。该模型的直流线路为电缆线路。图中，V_ac、I_ac为交流电压、电流，V_dc、I_dc为直流电压、电流，Porder为功率整定值，ΔP 为功率调制信号，α 为触发角。

    3.4  两种直流模型的适用性分析
    由于直流系统的复杂性，不可能建立任何研究都适用的直流模型，对不同的研究目的应采用不同的直流模型。以上模型都是在一些机电暂态仿真、稳定分析可以接受的假设条件下建立的：①换流器母线的三相交流电压是对称、平衡的正弦波；②换流器本身的运行是完全对称平衡的；③直流电流和直流电压是平直的；④换流变压器是无损变压器且激磁电流可以忽略^[2,3]。但这些假设条件也限制了模型的适用范围。
    由于PSS/E动态仿真中只考虑了正序基频分量，因此PSS/E动态仿真的直流模型适合于仿真各种对称故障，而对不对称故障的仿真计算是不严格的^[7,8]。
PSS/E中的有些模型(如CASEA1、CDCRL)可以仿真直流故障，

4  PSS/E直流模型仿真结果
    本文采用的仿真系统为四机系统，如图7所示。图中，L₇、L₉为负荷，系统参数取自文[3]，发电机模型包括励磁系统。直流正常运行控制方式为：整流侧定电流控制，逆变侧定熄弧角控制。系统于0.1s在母线9附近发生三相短路故障，故障发生0.09s后切除故障回路。对无附加控制和有附加控制分别进行仿真，采用的附加控制模型为直流辅助信号模型HVDCAU，参数取自文[3]。

    选用CDC4直流模型进行仿真，无附加控制时仿真结果如图8和图9所示。图8中的曲线依次为发电机G₃相对于G₁的功角δ₃₁ 、交流联络线上有功功率P_actie、整流侧有功功率P_rectifier随时间变化的曲线。图9中的曲线依次为直流电压U_DC、整流侧触发角α 、逆变侧熄弧角γ 随时间变化的曲线。
    直流模型CDC4根据逆变侧直流电压判断是否发生换相失败，程序设定熄弧角γ 在旁通后直接增大到90°，整流侧触发角 未超过90°。由图8和图9仿真曲线可见，PSS/E中的CDC4直流模型仿真结果与文[3]中的仿真结果基本一致。
    有附加控制时的仿真结果如图10和图11所示。图10、11曲线分别与图8、9曲线对应。由于CDC4模型采用的极控制算法在程序说明书中并未给出，无法与文[3]中的控制器结构和参数进行比较。从仿真曲线来看，采用文[3]中的附加控制器参数，需要较长的时间达到稳定，但调制效果基本一致。

5  结语
    PSS/E中不考虑直流线路电感暂态过程的准稳态直流系统动态模型简单明了，参数容易选定。PSS/E提供了自带的考虑直流系统动态过程的详细模型，而且用户还可以采用自定义的方法来建立详细灵活的直流模型。本文采用该模型对一个四机两区域交直流系统进行了仿真研究，仿真结果表明了该模型能够满足大规模交直流系统仿真的要求。

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