[發明專利]一種延長電力系統數字仿真模型仿真總時長的方法及裝置

有效

• 申請號: 201310414904.4
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN104461672B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 張翔;程璐璐;薛海平;柏傳軍;焦鑫艷;肖建民
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F19/00
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司11270
• 代理人: 張穎玲,王黎延

技術領域

本發明屬于電力系統數字仿真技術領域，特別涉及一種延長電力系統數字仿真模型仿真總時長的方法及裝置。

背景技術

數字仿真已成為電力系統研究、規劃和設計的重要手段。電力系統仿真軟件以數學模型代替電力系統的實際設備，用數值計算方法對電力系統的運行特性進行試驗和研究。數字仿真軟件的計算結果可以以波形的形式形象化地顯示在人機界面中，方便用戶及時、直觀地查看、分析仿真計算結果。

用于非實時仿真的電力系統數字仿真軟件，例如在全世界范圍內廣泛應用的電力系統電磁暫態仿真軟件EMTDC（Electro-Magnetic Transient in DC system），利用單個電力設備的數字仿真模型以及控制邏輯元件的數字仿真模型一起建立滿足研究需求的電力系統數字仿真模型。為該仿真模型設定仿真總時長后，運行該仿真模型對應的程序即可進行仿真計算。

數字仿真模型的程序執行周期通常被稱為仿真計算時間步長（step，△T）。如果一次仿真計算需要模擬電力系統T秒的運行情況，并且設定了仿真計算時間步長△T（△T一般為微秒級，例如50us），那么在這次仿真計算過程中，數字仿真模型的程序執行總次數n為：n=T/△T。對于總時長為T秒的仿真，如果設定的△T越大，那么n就越小，完成仿真計算的實際耗時也越小，但是仿真結果的精確程度越低；反之，如果設定的△T越小，那么n就越大，完成T秒仿真計算的實際耗時也越大，但是仿真結果的精確程度越高。

鑒于數字仿真計算原理的原因，目前大部分的電力系統數字仿真軟件都是采用固定仿真計算時間步長的方式，即仿真軟件在某一次仿真計算過程中，在人為設定了△T后仿真軟件就會保持該△T不變進行數據處理，直到本次仿真計算結束才允許用戶改變△T進入下一次仿真計算過程，而在仿真計算過程中不允許調整△T。為了確保仿真模型的計算精度，仿真過程中一般都會將△T設置的比較小。

在仿真軟件人機界面上顯示出來的波形，從微觀上看，是由許許多多個離散的點通過直線連接而成。每個離散的點都來自于在△T整數倍時刻上仿真軟件的計算結果，但是并不一定需要將每個△T中計算出來的點都在人機界面上顯示出來，可以間隔幾個點再顯示出一個點。在人機界面上顯示出的相鄰點之間的時間間隔被稱為仿真畫圖時間步長（plot step，△PT）。△PT一般為△T的k倍（即△PT=k·△T），其中k為自然數1，2，3......。當k越小，即△PT越小時，人機界面上顯示的波形越精細；當k越大，即△PT越大時，人機界面上顯示的波形越粗糙，甚至失真。與△T值在仿真過程中保持固定不同，由于△PT值不涉及到數值計算，只涉及到將計算結果在人機界面上抽樣顯示，因此在仿真過程中△PT值一般是允許隨時修改的。

對△T值選取大小的不同會直接影響到仿真模型每個仿真過程總耗時的長短，但是它并不會影響仿真模型占用系統內存的多少。在每個△T中計算出的結果（實際計算出的點）會作為下一個△T中程序的輸入值參與程序計算。在本次△T中計算得到結果后，上一個△T計算結果所占用的內存空間就用于存放本次計算的結果，即在整個仿真過程中只有一個△T的計算結果占用內存空間。因此，仿真計算結果所占用內存空間的總數并不大。

而用于畫圖的點則不同，由于所有用于畫圖顯示的點都要同時顯示在人機界面上，因此它們都要占用內存空間。假定每個△PT中需要顯示波形的變量有p個，而整個仿真過程總時長T可以分成q個△PT，那么在人機界面上顯示的波形中總共會包含p×q個點，每個點都需要占用內存空間。對于規模比較大的仿真模型，需要錄波的變量數量p也非常大，如果需要仿真的總時長T也較大，并且為了通過波形看清仿真計算的真實情況，一般△PT都設置的比較小，即q值也非常大，這樣會造成p×q數量非常大，占用的內存空間會非常大，往往超出了仿真軟件能夠訪問內存空間的能力或者超出了計算機內存硬件的容量，從而導致仿真模型無法運行。

目前常用的常見方法是，將△PT盡量設置的大一些，即減小q值，從而使p×q不超過允許的上限，但是這樣做的缺點是錄波的波形不夠精細，甚至失真，往往導致仿真人員對系統真實運行情況的誤判；另一種方法是，保持△PT為較小值，但是手動將本次仿真中不關注的錄波變量刪除，從而減小p值，使得p×q不超過允許的上限，但是這樣做的缺點是人工參與的工作較多，效率較低。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種延長電力系統數字仿真模型仿真總時長的方法及裝置，可滿足電力系統仿真模型長時間的仿真需要，同時又能保證仿真錄波波形的準確性和高精度，且能夠減少人工參與。