Modular Discrete Decoupling Equivalent Modeling Method for High-voltage Large-capacity DC Transformer

Feng AN; Bin CUI; Ruihang BAI; Jianzhong XU; Biao ZHAO; Qiang SONG

doi:10.7500/AEPS20200708004

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Modular Discrete Decoupling Equivalent Modeling Method for High-voltage Large-capacity DC Transformer

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Modular Discrete Decoupling Equivalent Modeling Method for High-voltage Large-capacity DC Transformer
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 7, Pages: 79-86(2021)
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京市 102206
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200708004
  CLC：
- Received：08 July 2020，
  
  Revised：2020-11-03，
  
  Published Online：31 January 2021，
  
  Published：10 April 2021
- 稿件说明：
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安峰,崔彬,白睿航等.高压大容量直流变压器模块化离散解耦等效建模方法[J].电力系统自动化,2021,45(7):79-86.

AN Feng,CUI Bin,BAI Ruihang,et al.Modular Discrete Decoupling Equivalent Modeling Method for High-voltage Large-capacity DC Transformer[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(7):79-86.
安峰,崔彬,白睿航等.高压大容量直流变压器模块化离散解耦等效建模方法[J].电力系统自动化,2021,45(7):79-86. DOI： 10.7500/AEPS20200708004.

AN Feng,CUI Bin,BAI Ruihang,et al.Modular Discrete Decoupling Equivalent Modeling Method for High-voltage Large-capacity DC Transformer[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(7):79-86. DOI： 10.7500/AEPS20200708004.

摘要

高压大容量直流变压器是直流电网的重要设备，在可再生能源汇集与直流系统互联等能量变换环节中具有关键作用。为了在降低建模复杂度的同时保留详细模型的所有电气特性，文中提出了一种模块化离散解耦等效建模方法，以实现高压大容量直流变压器的快速电磁暂态仿真分析。该方法通过引入受控源传递二次信息以实现直流变压器子模块外部端口与内部端口的离散解耦，从而将系统中的高维度节点导纳矩阵转换为多个低维度的子系统进行同时求解以实现仿真提速。所提出的等效模型不仅建模方法简单且保留了详细模型所有电气特性，同时可以准确地仿真直流变压器系统的暂态、稳态特性及一些特殊的运行工况，包括：预充电、直流短路故障及传输功率反转等，并显著地缩短了仿真时间、提高了仿真效率。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真分析验证了所提出的建模方法的正确性与有效性。

Abstract

The high-voltage large-capacity DC transformer (DCT) is important equipment of the DC grid and plays a key role in renewable energy collection and DC system interconnection. In order to realize fast electromagnetic transient simulation analysis of the DCT on the premise of reducing modelling complexity and keeping all electrical characteristics of the detailed model

a modular discrete decoupling equivalent modeling method is proposed in this paper. In this method

the controlled source is introduced to transfer the secondary information so as to realize the discrete decoupling between the external port and the internal port in the sub-modules of the DCT. Thus

the high-dimensional admittance matrix of the system is divided into the low dimensional matrices which can be solved simultaneously to speed up the simulation. The proposed equivalent model not only has a simple modeling process

but also retains all the electrical characteristics of the detailed model. At the same time

it can accurately simulate the transient and steady-state characteristics of the DCT system

as well as some special operation conditions

including pre-charging

DC short-circuit faults and power reversals. It also significantly reduces the simulation time and improves the simulation efficiency. Finally

the correctness and effectiveness of the proposed modelling method are verified by PSCAD/EMTDC simulation analysis.

关键词

Keywords

references

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