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行了深入的研究,得到南方電網(wǎng)多直流饋入系統(tǒng)動態(tài)特性的相關結(jié)論。
關鍵詞：多直流饋入；高壓直流；NETOMAC
1引言
為了實施國家西電東送的戰(zhàn)略，實現(xiàn)資源能源的優(yōu)化配置和促進東西部經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，南方電網(wǎng)自1993年實現(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)構逐年加強，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)實現(xiàn)非同步聯(lián)網(wǎng)。南方電網(wǎng)在國內(nèi)第一個形成遠距離、大容量、超高壓輸電，交直流并聯(lián)運行的大電網(wǎng)。
電網(wǎng)規(guī)模的擴大，在帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，使得電網(wǎng)的運行和管理更為復雜，尤其是天廣、貴廣、三廣三條直流同時落點廣東，也給電網(wǎng)的安全運行帶來了許多新的技術問題，有必要對此問題進行研究。文獻[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、時間和恢復進行計算分析，研究多直流饋入系統(tǒng)交直流系統(tǒng)間相互作用的動態(tài)特性。
2南方電網(wǎng)多直流饋入系統(tǒng)簡介
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。其中天廣直流起點天生橋，落點廣州北郊，全長960km，額定電壓±500kV，額定輸電容量1800MW；貴廣直流起點貴州安順高坡，落點廣東肇慶，全長936km，額定電壓±500kV，額定輸電容量3000MW(現(xiàn)在是單極運行，傳輸容量1500MW)；三廣直流起點湖北荊州，落點廣東惠州，全長1067km,額定電壓±500kV，額定輸電容量3000MW。三條直流均落點于廣東電網(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在三條直流中同時引起較大的影響。為了了解和掌握多落點直流運行的特性，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)故障對整個系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，需要對多饋入直流的動態(tài)性能和交直流相互影響進行深入的研究。
3研究工具
目前有很多電力系統(tǒng)仿真工具，但對南方電網(wǎng)這樣一個復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的計算模型都不夠完善，與SIEMENS的實際模型有較大差異，不能準確地模擬這些控制功能的動態(tài)行為；而EMTDC程序雖然對直流系統(tǒng)的模擬較精確，但所能模擬的系統(tǒng)規(guī)模較小，需要將整個系統(tǒng)做等值化簡，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)大學聯(lián)合開發(fā)的大型電力系統(tǒng)分析軟件，它能夠進行機電暫態(tài)、電磁暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)等各種電力系統(tǒng)過程的仿真計算計算。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)電機的調(diào)節(jié)過程，到頻率為106Hz的雷電波侵入過程，是一個可對包含網(wǎng)絡、電機、開環(huán)和閉環(huán)控制器的電力系統(tǒng)進行各種仿真計算的大型程序。
NETOMAC能夠進行電磁及機電暫態(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化，而且由于本文采用的直流模型是西門子公司提供的實際的天廣、貴廣直流系統(tǒng)的詳細模型，可以精確地模擬直流系統(tǒng)在暫態(tài)過程中的響應以及整個交直流并聯(lián)系統(tǒng)的動態(tài)特性。
4元件的模型
4.1交流系統(tǒng)模型
發(fā)電機采用考慮次暫態(tài)過程的Eq’’和Ed’’變化模型，并考慮勵磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的作用。
穩(wěn)定計算研究中，負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，并計及負荷頻率因子的影響。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研究的運行方式
本文的研究采用南方電網(wǎng)2004年的豐大運行方式作為計算分析的對象。電網(wǎng)結(jié)構簡圖如下圖2所示：
圖2電網(wǎng)結(jié)構簡圖
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。