[發(fā)明專利]電力系統(tǒng)中空心線圈電子式電流互感器模型及其建模方法

無效

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• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102968519A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 胡玉嵐;安然然;王奕;李田剛;張健;羅航;梅成林
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中的模型及其建模方法，具體是指一種電力系統(tǒng)中空心線圈電子式電流互感器模型及其建模方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，規(guī)模不斷擴大，新型元件及系統(tǒng)控制技術(shù)不斷在系統(tǒng)中得到應用，對電力系統(tǒng)數(shù)字動模仿真技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)。各種新型調(diào)節(jié)和保護裝置的不斷研制和開發(fā)并投入運行，以及數(shù)字化變電站的不斷發(fā)展，要求電力系統(tǒng)仿真技術(shù)能夠靈活建立各種系統(tǒng)裝置的模型，以滿足電力系統(tǒng)規(guī)劃設計、運行、調(diào)度、科學研究對系統(tǒng)分析的要求。數(shù)字化變電站中過程層的數(shù)字化主要表現(xiàn)于電子式互感器與合并單元的使用上。過程層的數(shù)字化不僅從物理結(jié)構(gòu)上改變了保護、測控等電子裝置，同時由于電子式互感器頻率響應范圍較寬，由此也影響了保護等電子裝置原理和算法。因此，為提高數(shù)字化變電站測試的有效性，電力仿真系統(tǒng)必需能夠仿真電子式互感器的各種特性。

隨著電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展，包括RTDS在內(nèi)的實時數(shù)字仿真系統(tǒng)對于復雜電力系統(tǒng)的仿真精度和速度都取得了較大的進步。RTDS是國際上研制和投入商業(yè)化應用最早的數(shù)字實時仿真裝置，也是目前世界上使用最多、最廣泛采用的電力系統(tǒng)實時數(shù)字仿真裝置。RTDS由計算軟件、計算處理和接口等硬件設備組成，包括配套的工作站，可以連續(xù)和實時地模擬電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)現(xiàn)象，典型仿真步長為50~80μs。

但在RTDS仿真系統(tǒng)中僅僅存在常規(guī)互感器模型，并未包括電子式互感器模型，正因為如此，有必要在RTDS中對電子式互感器進行自定義建模。傳統(tǒng)的仿真程序是由軟件開發(fā)者根據(jù)事先確定好的模型進行設計和開發(fā)，用戶無法改動原有模型或者增加新的模型。模型的變動或增加只能由原開發(fā)者通過改寫源代碼來實現(xiàn)。由于這些改動必須與原來的程序嚴格對應和協(xié)調(diào)，開發(fā)周期長，可靠性測試困難，故很難及時滿足眾多用戶的不同要求。這種被動的開發(fā)方式必然落后于實際的需要。用戶自定義建模功能是解決上述問題的有效方法。它為用戶提供統(tǒng)一的建模平臺，使用戶無須了解仿真程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)的情況下，就可用直觀的方式自行建立新的模型，并由該平臺完成與仿真程序的接口，從而完成用戶建立新仿真模型的需要。

為適應電力系統(tǒng)新型元件的不斷引入以及實際電力生產(chǎn)中特定元件特性的仿真需求，電力系統(tǒng)實時仿真軟件RTDS提供了以CBuilder為基礎的自定義建模平臺以滿足用戶對元件的自定義需求。

CBuilder是RTDS軟件提供的用戶自定義建模功能程序，是由RTDS早起應用的用戶自定義軟件UDC(User?Defined?Compont)的基礎上發(fā)展而來，相比其有更友好的編輯環(huán)境和處理方式。用戶無須了解仿真軟件程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)，可根據(jù)仿真要求，直觀地自行搭建自定義模型。CBuilder平臺自動與RTDS仿真程序和用戶模型庫接口，用戶自定義的類C代碼通過元件直接嵌入RTDS主程序之中，無需對外部子程序進行編譯及頻繁的調(diào)用，因而運行效率較高。CBuilder具有友好的自定義建模界面，用戶能夠方便的進行搭建或修改模型、參數(shù)及其計算代碼。

現(xiàn)有技術(shù)包括中國電力科學研究院研發(fā)了基于高性能PC機群的電力系統(tǒng)全數(shù)字仿真裝置ADPSS，該裝置可以用于電磁、機電暫態(tài)分網(wǎng)并行計算，也可以通過數(shù)模和模數(shù)變換連接實際控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模復雜交直流電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機電暫態(tài)的實時和超實時仿真。ADPSS中的電磁暫態(tài)程序ETSDAC為用戶提供了UD建模，即自定義建模功能，并開發(fā)了相關(guān)軟件。該軟件存在以下不足：

1、功能框庫不夠豐富。沒有根據(jù)用戶需要，提供足夠多的基本功能單元，以搭建更為復雜的模型的需要。

2、UD的輸入/輸出變量類型偏少。沒有提供更完備的輸入/輸出變量，使得模型與仿真主系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換的途徑不夠豐富。

3、UD建模平臺有待繼續(xù)測試，對于工程技術(shù)人員來講，建模平臺不夠直觀、簡單。

4、UD建模的數(shù)量和種類有限，且測試與驗證工作并不充分。對圖形界面程序和UD計算程序的驗證不足。

現(xiàn)有技術(shù)還包括被廣泛使用的一種電力系統(tǒng)仿真分析軟件PSCAD/EMTDC。該軟件主要功能是進行電力系統(tǒng)時域和頻域計算仿真，典型應用是計算電力系統(tǒng)遭受擾動或參數(shù)變化時，電參數(shù)隨時間變化的規(guī)律程序。EMTDC能與MATLAB接口，用戶可以將MATLAB中的數(shù)學和控制功能模塊（包括各種工具箱）應用到PSCAD/EMTDC中。同時，用戶還可以通過編制M文件定義用戶所需的元件模型。由于M文件采用語法簡單、可讀性強、調(diào)試容易、人機交互性強的MATLAB語言編制，因此用戶可以根據(jù)需要自定義元件模型。該軟件存在以下不足：