[發(fā)明專利]一種用于機(jī)電與電磁暫態(tài)混合仿真的數(shù)據(jù)交換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110419428.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN102592003A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房大中;趙帥;朱翊;趙利剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國(guó)林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究和數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于機(jī)電與電磁暫態(tài)混合仿真的數(shù)據(jù)交換方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)數(shù)字仿真，廣泛應(yīng)用于暫態(tài)穩(wěn)定性分析、保護(hù)裝置整定與控制以及調(diào)度員實(shí)時(shí)培訓(xùn)仿真等領(lǐng)域。電力系統(tǒng)暫態(tài)過程十分復(fù)雜，按照不同的時(shí)間尺度，可以分為電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程，對(duì)這兩種過程的研究通常采用EMTP(Electromagnetic?Transient?Program，電磁暫態(tài)仿真)和TSP(Transient?Simulation?Program，機(jī)電暫態(tài)仿真)兩種方法。

EMTP計(jì)算電網(wǎng)動(dòng)態(tài)中的電壓電流的瞬時(shí)值響應(yīng)，仿真步長(zhǎng)較小(通常采用微秒級(jí)步長(zhǎng)(h)，例如50μs)。TSP分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)中發(fā)電機(jī)功角和母線電壓的搖擺過程，仿真步長(zhǎng)較大(通常采用毫秒級(jí)步長(zhǎng)(H)，例如2ms)，因而可對(duì)較大規(guī)模的電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。

發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下的缺點(diǎn)和不足：

1、EMTP仿真需要詳細(xì)描述網(wǎng)絡(luò)中元件動(dòng)態(tài)行為的數(shù)學(xué)模型，因而很難對(duì)規(guī)模較大的電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真；

2、隨著電力電子技術(shù)和高壓直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)大電網(wǎng)的安全分析經(jīng)常需要考慮這些新型元件的電磁動(dòng)態(tài)過程，但TSP仿真無(wú)法進(jìn)行這類仿真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于機(jī)電與電磁暫態(tài)混合仿真的數(shù)據(jù)交換方法，通過該接口方法將機(jī)電暫態(tài)仿真與電磁暫態(tài)仿真結(jié)合在一起進(jìn)行混合仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)規(guī)模較大的電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，詳見下文描述：

一種用于機(jī)電與電磁暫態(tài)混合仿真的數(shù)據(jù)交換方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將電氣元件所在區(qū)域視為電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)，對(duì)所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真，獲取電磁暫態(tài)仿真數(shù)據(jù)，將所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)以外的網(wǎng)絡(luò)視為機(jī)電仿真電網(wǎng)，對(duì)所述機(jī)電仿真電網(wǎng)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真，獲取機(jī)電仿真數(shù)據(jù)，將所述機(jī)電仿真電網(wǎng)和所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)之間的母線視為混合仿真的接口母線；

(2)對(duì)獲得的所述機(jī)電仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型，對(duì)電源頻率進(jìn)行修正，將所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型的參數(shù)通過所述接口母線傳遞給所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)；

(3)對(duì)獲得的所述電磁暫態(tài)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取所述接口母線注入電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的有功功率P和無(wú)功功率Q，將各接口求出的所述有功功率P和所述無(wú)功功率Q形成機(jī)電仿真模型傳遞給所述機(jī)電仿真電網(wǎng)。

步驟(2)中的所述對(duì)獲得的所述機(jī)電仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型，對(duì)電源頻率進(jìn)行修正，將所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型的參數(shù)通過所述接口母線傳遞給所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的具體內(nèi)容包括：

1)從所述機(jī)電仿真數(shù)據(jù)中獲取各同步發(fā)電機(jī)d-q坐標(biāo)系下的電壓(V_d、V_q)、電流值(I_d、I_q)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y、節(jié)點(diǎn)電壓和注入電流

2)根據(jù)所述電壓(V_d、V_q)和所述電流值(I_d、I_q)獲取各發(fā)電機(jī)的統(tǒng)一電路模型中的等值發(fā)電機(jī)導(dǎo)納Y_G和注入電流并將所述等值發(fā)電機(jī)導(dǎo)納Y_G和所述注入電流添加到所述機(jī)電仿真電網(wǎng)中；

3)根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y、所述節(jié)點(diǎn)電壓和所述注入電流通過網(wǎng)絡(luò)等值方法，獲取所述機(jī)電仿真電網(wǎng)的單相多端口戴維南相量等值電路；

4)將所述機(jī)電仿真電網(wǎng)的單相多端口戴維南相量等值電路轉(zhuǎn)換為所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型；

5)對(duì)所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型的電源頻率進(jìn)行修正；

6)將所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型的參數(shù)通過所述接口母線傳遞給所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)。

所述對(duì)所述電磁暫態(tài)仿真電網(wǎng)的三相瞬時(shí)值戴維南等值電路模型的電源頻率進(jìn)行修正具體為：