[發(fā)明專利]一種機(jī)電暫態(tài)向電磁暫態(tài)的模型轉(zhuǎn)換方案及實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910135859.2
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101539963A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張民;賀仁睦;孫哲;陶華;石巖
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);北京網(wǎng)聯(lián)直流工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H02J13/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種機(jī)電暫態(tài)向電磁暫態(tài)的模型轉(zhuǎn)換方案及實現(xiàn)方法，實現(xiàn)將機(jī)電暫態(tài)向電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真模型轉(zhuǎn)換。特別是一種機(jī)電暫態(tài)仿真工具BPA向電磁暫態(tài)仿真工具PSCAD/EMTDC的電網(wǎng)模型轉(zhuǎn)換方案及實現(xiàn)方法。本發(fā)明是簡化不同仿真技術(shù)及仿真工具間建模過程，提高仿真精確度的創(chuàng)新方案及實現(xiàn)方法。更具體的說，本發(fā)明根據(jù)圖論的關(guān)聯(lián)矩陣、深度優(yōu)先搜索理論，合理安排系統(tǒng)各節(jié)點的順序，完成機(jī)電暫態(tài)仿真工具BPA的電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)向電磁暫態(tài)仿真工具PSCAD/EMTDC的模型轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換后的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有與原系統(tǒng)相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及等效的系統(tǒng)元件參數(shù)，便于進(jìn)行該電力網(wǎng)絡(luò)在電磁暫態(tài)環(huán)境下的仿真研究。

背景技術(shù)

在國內(nèi)適應(yīng)于機(jī)電暫態(tài)仿真的主要是BPA和PSS/E(我國很多電網(wǎng)采用BPA)，應(yīng)用于電磁暫態(tài)仿真的主要是PSCAD/EMTDC，PSCAD/EMTDC是加拿大Manitoba直流研究中心開發(fā)的，國際上成熟的電磁暫態(tài)仿真系統(tǒng)。

然而，隨著直流輸電技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜的直流控制系統(tǒng)及柔性電力電子等快速關(guān)斷器件在機(jī)電暫態(tài)仿真環(huán)境下是無法詳細(xì)進(jìn)行模擬并計算的，在電磁暫態(tài)下卻可以非常詳細(xì)的模擬并研究直流輸電控制系統(tǒng)的響應(yīng)特性，電磁暫態(tài)不僅要求對電力系統(tǒng)的動態(tài)元件采用詳細(xì)的非線性模型，還要計及網(wǎng)絡(luò)的暫態(tài)過程，也需采用微分方程描述，使得電磁暫態(tài)的仿真規(guī)模受到了限制。因此，國內(nèi)曾展開過機(jī)電暫態(tài)與電磁暫態(tài)混合仿真的研究，以便在一定程度上弱化電磁暫態(tài)仿真在仿真規(guī)模上的限制，但是，對于機(jī)電暫態(tài)與電磁暫態(tài)混合仿真而言，兩種仿真技術(shù)在接口處的計算誤差始終無法消除并且存在累積誤差。因此，為適應(yīng)直流輸電技術(shù)及柔性電力電子技術(shù)的研究要求，在全電磁暫態(tài)環(huán)境下進(jìn)行全系統(tǒng)的仿真計算是較為精確的。

在我國，交流系統(tǒng)的仿真一般在機(jī)電暫態(tài)BPA環(huán)境下進(jìn)行，所有的電網(wǎng)數(shù)據(jù)都是適用于BPA環(huán)境的，該數(shù)據(jù)文件在電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC中是無法使用的，通常的做法是根據(jù)機(jī)電暫態(tài)BPA數(shù)據(jù)文件的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及元件參數(shù)在電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC中手動重新建模，這樣不僅浪費時間，而且在建模過程中，由于BPA中的元件模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)與PSCAD/EMTDC中的元件模型結(jié)構(gòu)及參數(shù)不完全相同，因此在重新建模的過程中一方面具有數(shù)據(jù)對應(yīng)問題，另一方面在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、支路及元件數(shù)目比較多時由于人為原因會出現(xiàn)一些錯誤，但目前國內(nèi)尚未有將機(jī)電暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到電磁暫態(tài)的相關(guān)研究或成熟方案及實現(xiàn)方法。

基于這種狀況，本發(fā)明提出一種機(jī)電暫態(tài)向電磁暫態(tài)的模型轉(zhuǎn)換方案及實現(xiàn)方法，該方法基于圖論中的關(guān)聯(lián)矩陣、深度優(yōu)先搜索等理論生成與機(jī)電暫態(tài)相同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)樹，并借助在電磁暫態(tài)中的用戶自定義模型功能構(gòu)建自定義模型庫，將機(jī)電暫態(tài)BPA的電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有可視化功能的電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC的系統(tǒng)模型，從而完成機(jī)電暫態(tài)向電磁暫態(tài)的模型轉(zhuǎn)換，便于在電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC中進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真。該方案及實現(xiàn)方法提高了在PSCAD/EMTDC中進(jìn)行電網(wǎng)建模的效率并提高了建模及仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種機(jī)電暫態(tài)向電磁暫態(tài)的模型轉(zhuǎn)換方案及實現(xiàn)方法，該方案將機(jī)電暫態(tài)的電力網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有可視化功能的電磁暫態(tài)的系統(tǒng)模型，轉(zhuǎn)換過程中借助用戶自定義模型庫構(gòu)建適用于電磁暫態(tài)計算的系統(tǒng)模型，便于在電磁暫態(tài)環(huán)境下進(jìn)行全系統(tǒng)的仿真計算。

本發(fā)明依據(jù)機(jī)電暫態(tài)BPA數(shù)據(jù)文件，生成節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣，并且根據(jù)深度優(yōu)先搜索理論重新安排節(jié)點的順序，根據(jù)數(shù)據(jù)文件中的不同元件選擇電磁暫態(tài)自定義模型庫中的相應(yīng)元件與之相匹配。讀取機(jī)電暫態(tài)數(shù)據(jù)文件中的元件數(shù)據(jù)，選擇電磁暫態(tài)中的元件的相應(yīng)種類并初始化元件參數(shù)。根據(jù)節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣逐步添加每條支路的樹支和連支，生成適用于電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC的模型，最終生成的模型具有與機(jī)電暫態(tài)BPA的數(shù)據(jù)文件相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且在電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC中的仿真結(jié)果與機(jī)電暫態(tài)BPA中的仿真結(jié)果相同。

如圖1為機(jī)電暫態(tài)BPA中IEEE?9節(jié)點經(jīng)典算例的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D只是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點支路連接關(guān)系的示意圖，不能直接用于機(jī)電暫態(tài)BPA仿真；圖2為經(jīng)本方法轉(zhuǎn)換后的電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC的模型結(jié)構(gòu)圖，可以直接用于電磁暫態(tài)PSCAD/EMTDC仿真；圖3為機(jī)電暫態(tài)BPA中IEEE?9節(jié)點經(jīng)典算例的數(shù)據(jù)文件即機(jī)電暫態(tài)BPA的模型文件，可以直接用于機(jī)電暫態(tài)BPA仿真，從圖3可以看出機(jī)電暫態(tài)BPA的模型文件可視化程度很差，從該文件中無法直接看到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

附圖說明