[發(fā)明專利]一種步長(zhǎng)內(nèi)開關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210210272.5
• 申請(qǐng)日: 2012-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN102799765B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭偉杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種計(jì)算方法，具體涉及一種步長(zhǎng)內(nèi)開關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法。

背景技術(shù)

時(shí)域仿真已經(jīng)成為電力系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和研究的重要工具，隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，柔性交流輸電、高壓直流輸電以及分布式發(fā)電在內(nèi)的電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)中，特別是大量可再生能源發(fā)電設(shè)備一般都需要通過電力電子變流器才能接入電網(wǎng)中，而電力電子開關(guān)這種本質(zhì)上隨時(shí)間不斷變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)時(shí)域仿真提出了新的要求和挑戰(zhàn)，尤其是電磁暫態(tài)的實(shí)時(shí)仿真方面，在如何確保計(jì)算實(shí)時(shí)性的前提下，計(jì)算頻繁和非整步長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)的電力電子開關(guān)動(dòng)作，是一個(gè)棘手的技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種步長(zhǎng)內(nèi)開關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，該方法在現(xiàn)有電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)軟件等的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開關(guān)特性電路計(jì)算的時(shí)候，能夠提高開關(guān)子網(wǎng)的計(jì)算速度，有利于實(shí)時(shí)性計(jì)算。從而為開關(guān)計(jì)算的精度提高提供時(shí)間裕度，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)、離線計(jì)算的包含電力電子開關(guān)、高頻電氣開關(guān)等開關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算中，其中整步長(zhǎng)計(jì)算能夠與各種電磁暫態(tài)開關(guān)算法相兼容且不限于如：梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合等，能有效提高仿真的計(jì)算速度和精度，優(yōu)化電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算性能。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種步長(zhǎng)內(nèi)開關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

A、對(duì)電磁暫態(tài)第一個(gè)步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)步長(zhǎng)內(nèi)有開關(guān)動(dòng)作；

B、對(duì)開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算；

C、從所述開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算；

D、從當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)外插值到下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述步驟B中，基于上一步的狀態(tài)值x₁和當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值x₂，對(duì)所述開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)k1時(shí)刻的狀態(tài)值x_k1進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算，所述x_k1用下述①式表示：

①；

式中：x_k1是開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)k1時(shí)刻的狀態(tài)值；t_k1是k1時(shí)刻時(shí)間點(diǎn)；t₁是狀態(tài)值x₁所在的整計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)刻；Δt是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)整計(jì)算步長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度。

優(yōu)選的，所述步驟C中，從所述開關(guān)動(dòng)作點(diǎn)x_k1采用電磁開關(guān)算法對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值x_k1s進(jìn)行計(jì)算。

較優(yōu)選的，其特征在于，所述電磁開關(guān)算法采用梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合。

優(yōu)選的，所述步驟D中，從步驟C當(dāng)前的步長(zhǎng)點(diǎn)的狀態(tài)值x_k1s外插值下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值x₃，所述x₃用下述②式表示：

②；

式中：x₃為下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值；t₃是狀態(tài)值x₃所在的整計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)刻。

優(yōu)選的，所述方法在每一步計(jì)算之后，無(wú)論是采用后退歐拉法、隱式梯形積分法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合，都要進(jìn)行事件搜索和處理。事件搜索是在計(jì)算一個(gè)步長(zhǎng)后，就要檢測(cè)本步長(zhǎng)內(nèi)是否有計(jì)算中未曾考慮的開關(guān)動(dòng)作、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化等，如果有，就要進(jìn)行處理，所謂處理就是采用本發(fā)明的方法內(nèi)插值或外插值計(jì)算。

內(nèi)插值算法的待求量是在當(dāng)前計(jì)算的步長(zhǎng)周期內(nèi)部的某個(gè)計(jì)算時(shí)刻的狀態(tài)值，采用已知的狀態(tài)值對(duì)步長(zhǎng)跨度內(nèi)的某個(gè)狀態(tài)值進(jìn)行線性插值計(jì)算；外插值算法的待求量是在當(dāng)前計(jì)算的步長(zhǎng)周期外部的某個(gè)計(jì)算時(shí)刻的狀態(tài)值，采用已知的狀態(tài)值對(duì)步長(zhǎng)跨度外的狀態(tài)值進(jìn)行線性插值計(jì)算。

與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：

1、本發(fā)明提出本發(fā)明提供一種步長(zhǎng)內(nèi)開關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，為解決一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)發(fā)生多個(gè)開關(guān)動(dòng)作的電力系統(tǒng)電路在電磁暫態(tài)仿真中速度和精度不能滿足計(jì)算要求而提出本發(fā)明，本發(fā)明采用新型的開關(guān)計(jì)算設(shè)計(jì)方法,應(yīng)對(duì)一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)發(fā)生多開關(guān)計(jì)算的情況，能大幅降低含開關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)計(jì)算的計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)、離線計(jì)算的包含電力電子開關(guān)、高頻電氣開關(guān)等開關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算中，能夠與各種電磁暫態(tài)開關(guān)算法相兼容，有效提高仿真的計(jì)算速度和精度，優(yōu)化電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算性能。