[發明專利]一種用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法

有效

• 申請號: 201310601695.4
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103605852A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 徐得超;趙敏;江涵
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：基于網絡主拓撲結構進行網絡分割；

步驟2：將網絡分層分區；

步驟3：邊界系統拓撲和子網全拓撲；

步驟4：子網變化拓撲；

步驟5：與機電暫態實時仿真集成；

步驟6：拓撲變化后，進行網絡求解。

2.根據權利要求1所述的用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述步驟1包括以下步驟：

步驟1-1：基于網絡主拓撲結構將網絡劃分為子網和邊界系統，完成網絡分割；

所述電網主拓撲結構中，所有開關閉合，且所有元件均處于投入運行狀態；

步驟1-2：主控進程分發子網數據到相應子網進程；

步驟1-3：各個子網進程從主控進程接收子網進程數據。

3.根據權利要求2所述的用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述步驟2中，主控進程和各個子網進程將網絡分為多個分區，每個分區劃分為廠站、交流線和直流線；廠站分為變壓器和電壓等級，電壓等級分為開關/刀閘、發電機、電容/電抗、物理母線、負荷和節點。

4.根據權利要求1所述的用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述步驟3包括以下步驟：

步驟3-1：邊界系統數據存放在主控進程中，只有節點和聯絡支路，邊界系統拓撲完成后，形成邊界節點和邊界母線的對應關系，發送到各個子網進程；

步驟3-2：各子網從網絡主拓撲結構母線號列表中移除邊界母線，結合開關狀態、元件連接狀態為每個節點組分配母線號；如果節點組中不存在邊界節點，結合網絡主拓撲結構母線號列表分配母線號；否則，則該節點組被劃分為對應的邊界母線；

步驟3-3：如果節點組遍歷過程中遇到不同的邊界母線號，則自動修正為第一次遇到的邊界母線號，并記錄修正過程中節點和母線號對應關系，電壓等級母線分析結束后，發送到主控進程修正邊界系統的拓撲關系。

5.根據權利要求1所述的用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述步驟4包括以下步驟：

步驟4-1：各個子網進程讀取本子網開關的變位信息；

步驟4-2：根據開關所在電壓等級形成變化電壓等級列表；

步驟4-3：在變化電壓等級范圍內進行拓撲；

步驟4-4：變化拓撲結束后，通過消息傳遞編程模型MPI收集每個子網進程中變化的邊界節點和邊界母線映射關系到主控進程；

步驟4-5：更新邊界系統拓撲；

步驟4-6：提交元件連接狀態的變化信息到機電暫態實時仿真子進程，如果邊界系統聯絡線有拓撲變化，由主控進程處理邊界系統的拓撲變化。

6.根據權利要求1所述的用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述步驟5包括以下步驟：

步驟5-1：讀取主控進程拓撲數據和各個子網全拓撲數據；

步驟5-2：讀取主控進程網絡潮流、零序數據和暫態穩定數據；

步驟5-3：主控進程分發拓撲數據給各個子網進程；

步驟5-4：主控進程分發暫穩計算數據；

步驟5-5：各個子網全拓撲，建立母線號映射關系，并更新暫態實時仿真中的母線號；

步驟5-6：暫態穩定初始化。

7.根據權利要求1所述的用于大規模電網機電暫態實時仿真的并行拓撲方法，其特征在于：所述步驟6包括以下步驟：

步驟6-1：修改網絡導納矩陣；

網絡拓撲結構變化情況包括新增支路或者并聯元件、支路或者并聯元件從電網中移除、支路或者并聯元件發生母線編號變化；網絡拓撲結構發生變化對網絡導納矩陣的修改體現為矩陣增加行列、矩陣行列不變和刪除矩陣中相應的行列；

步驟6-2：因子矩陣的局部修改；

網絡拓撲結構發生變化時，設原網絡導納矩陣A發生變化的部分為ΔA₂₂，并在原網絡導納矩陣A的右下角，表示為：

A~=A+ΔA=A+000ΔA22---(1)]]>

其中，為網絡拓撲結構發生變化后網絡導納矩陣；

將網絡拓撲結構發生變化后網絡導納矩陣寫成分塊矩陣的形式，有

A~=A11A12A21A~22---(2)]]>

A~22=A22+ΔA22---(3)]]>

其中，原網絡導納矩陣A的因子分解按照分塊形式寫成如下形式：

A=A11A12A21A22=L110L21L22D1100D22U11U120U22---(4)]]>

于是

A~22=L21D11U12+L~22D~22U~22---(5)]]>

L~22D~22U~22=L22D22U22+ΔA22---(6)]]>

其中，為發生局部變化的子矩陣；和分別為分解后的下三角、對角和上三角子矩陣，L₁₁、L₂₁、L₂₂、D₁₁、D₂₂、U₁₁、U₁₂和U₂₂均為原網絡導納矩陣A的因子表矩陣中的對應部分。