基于多时间尺度降阶的特高压链式STATCOM等效建模理论研究

Jiangxi will build several EHV transmission lines, and EHV cascaded STATCOM is a preferred equipment for reactive power compensation in the lines. Scientific research of high-voltage equipment relies on mathematical simulation, but such simulations are extremely slow. Revolving the topic of the computational accuracy and simulation speed under different time scales，This project start the equivalent modeling theory research with the reduced order modeling theory: ①According to the characteristics of switch transient, electromagnetic transient and admittance matrix, the convert chain model in normal operation and fault bypass is grouped and simplified to construct the multi-time scale equivalent model of converter chain; ② Involving the characteristics of electromechanical transient and electromagnetic transient, this project simplifies the hierarchical control system and achieve several types of control optimization; ③On the basis of the different operating conditions of speed and accuracy, this project focus on Error Analysis Technology to achieves multi-time scale data exchange in a higher speed. ④ A multi-time-scale equivalent model library of EHV cascaded STATCOM was developed and its calculation accuracy and simulation speed under various control targets were verified through experiments.

江西地区将建成多条特高压输电线路，特高压链式静止同步补偿器（STATCOM）是其无功补偿的首选设备。高电压设备的科学研究依赖于数学仿真，但是此类仿真速度极慢。本项目围绕着在不同时间尺度下的计算精度和仿真速度问题，利用多时间尺度降阶来展开等效建模理论研究：①根据开关暂态、电磁暂态特性和导纳矩阵特点，对正常运行和故障旁路时的换流链模型展开状态分群和化简，构建换流链多时间尺度等效模型；②针对机电暂态和电磁暂态的特征，化简分层控制系统并实现各种控制的优化，研究与特高压交直流系统配合的各类分层控制系统的等效建模；③按照不同控制目标下的速度与精度指标，实现多时间尺度高速数据交互，探寻特高压链式STATCOM数值仿真的误差分析技术；④开发一套特高压链式STATCOM的多时间尺度等效模型库，通过实验验证其在各种控制目标下的计算精度和仿真速度。

江西已建立雅中-南昌特高压直流输电工程，并正在建设武汉-南昌特高压、湖南-江西特高压等多条线路正在建设中，特高压链式静止同步补偿器（STATCOM）作为无功补偿的最先进设备，具有不可或缺的重要意义。. 高电压设备的科学研究依赖于数学仿真，但是此类仿真速度极慢。本项目围绕着在不同时间尺度下的计算精度和仿真速度问题，利用多时间尺度降阶来展开等效建模理论研究：①根据开关暂态、电磁暂态特性和导纳矩阵特点，对正常运行和故障旁路时的换流链模型展开状态分群和化简，构建换流链多时间尺度等效模型；②针对机电暂态和电磁暂态的特征，化简分层控制系统并实现各种控制的优化，研究与特高压交直流系统配合的各类分层控制系统的等效建模；③按照不同控制目标下的速度与精度指标，实现多时间尺度高速数据交互，探寻特高压链式STATCOM数值仿真的误差分析技术；④开发一套特高压链式STATCOM的多时间尺度等效模型库，通过实验验证其在各种控制目标下的计算精度和仿真速度。. 项目共培养江西省“双千计划”领军人才1人（项目负责人张扬），培养硕士毕业生4名（夏文涛、王潇、冯绍家和夏文涛），培养在校研究生12名。项目共发表论文14篇，其中SCI收录期刊论文3篇，EI收录期刊论文5篇，中文核心收录期刊论文1篇，EI会议论文5篇。项目共获批发明专利3件，实用新型专利1件。. 项目成果经罗安院士、长江学者耿华教授鉴定，整体技术达到国际先进水平，部分技术国际领先。新增产值24.858亿元，新增利润6.267亿元，创汇3026万美元。项目成果带动了江西省电网装备制造、新能源发电等相关产业的科技进步，显著地提高了电网运行的可靠性和经济性。前期部分成果在2019年获得江西省科技进步三等奖1项，目前正在申请2022年度江西省科技进步奖。