[發(fā)明專利]一種電磁、機(jī)電暫態(tài)混合仿真電磁側(cè)系統(tǒng)等效方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510053490.6
• 申請(qǐng)日: 2015-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN104615479B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖湘寧;楊洋;陳鵬偉;房釗;陶順
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電磁、機(jī)電暫態(tài)混合仿真電磁側(cè)系統(tǒng)等效方法。

背景技術(shù)

隨著越來(lái)越多的大功率電力電子器件廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電力系統(tǒng)，特別是直流輸電工程的發(fā)展與建設(shè)，傳統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定仿真技術(shù)已不能滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制的要求。暫態(tài)仿真可分為研究暫態(tài)過(guò)電壓、過(guò)電流、系統(tǒng)諧波及波形畸變的電磁暫態(tài)仿真、研究電網(wǎng)擾動(dòng)后動(dòng)態(tài)行為的機(jī)電暫態(tài)仿真。由于單一的仿真技術(shù)在大規(guī)模系統(tǒng)精確仿真時(shí)存在不足，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出將電磁和機(jī)電暫態(tài)仿真通過(guò)接口程序結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電、電磁混合實(shí)時(shí)仿真，充分利用兩種實(shí)時(shí)仿真的優(yōu)點(diǎn)，相互彌補(bǔ)不足之處。根據(jù)研究需要，將系統(tǒng)中需詳細(xì)研究的部分定為電磁暫態(tài)子系統(tǒng)，采用電磁暫態(tài)方法仿真；而將外部的交流系統(tǒng)定為機(jī)電暫態(tài)子系統(tǒng)，采用機(jī)電暫態(tài)方法仿真；連接兩個(gè)子系統(tǒng)的母線定為接口母線，負(fù)責(zé)一定頻率的數(shù)據(jù)交換。

電磁、機(jī)電暫態(tài)混合仿真在具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，電磁暫態(tài)仿真與機(jī)電暫態(tài)仿真均是各自獨(dú)立進(jìn)行，因此在各自的仿真進(jìn)程中，需要對(duì)對(duì)側(cè)系統(tǒng)進(jìn)行等效，即相應(yīng)的對(duì)策系統(tǒng)等值信息。機(jī)電則系統(tǒng)在電磁側(cè)可采用戴維南等值、寬頻等值(Frequency Dependent Network Equivalent，F(xiàn)DNE)等等值方法，而電磁側(cè)在機(jī)電側(cè)的等值形式目前主要有電流源、功率源與諾頓等值三種形式。電流源等值是將接口處電磁側(cè)向機(jī)電側(cè)注入的電流以相量形式傳遞給機(jī)電側(cè)，用于機(jī)電側(cè)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真，然而，電流相位具有相對(duì)屬性，相角取決于信號(hào)采樣數(shù)據(jù)窗的起始時(shí)刻，因而對(duì)相量提取算法的選用有一定限制。以功率源的形式對(duì)電磁側(cè)系統(tǒng)進(jìn)行等值，雖然避免了絕對(duì)相位的直接求取，但是其對(duì)對(duì)側(cè)系統(tǒng)信息的表征仍不完整。進(jìn)行諾頓等值的前提是獲得電磁側(cè)所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣和注入電流，但這種方式顯然不適用于電磁側(cè)采用RTDS(Real Time Digital Simulator)或PSCAD這類商業(yè)電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種電磁、機(jī)電暫態(tài)混合仿真電磁側(cè)系統(tǒng)等效方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1：同一時(shí)刻提取各接口母線處的電壓基波正序相量U_k∠θ_k與電流基波正序相量k為接口母線標(biāo)號(hào)，θ_k和分別為第k個(gè)接口母線的電壓基波正序相量相位和從電磁系統(tǒng)注入接口母線的電流基波正序相量相位；

步驟2：根據(jù)電壓基波正序相量U_k∠θ_k與電流基波正序相量計(jì)算出k接口處機(jī)電側(cè)向電磁側(cè)注入有功功率P_k與無(wú)功功率Q_k，其中

步驟3：將P_k、Q_k、接口正序電壓幅值U_k，各接口電壓間相角差Δθ_kj作為接口k處的等值信息傳遞給的機(jī)電暫態(tài)仿真平臺(tái)，其中Δθ_kj為多接口情況下k,j兩接口正序基波電壓相角差；

步驟4：機(jī)電暫態(tài)仿真程序?qū)?duì)側(cè)傳遞的等值信息進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)造出相應(yīng)迭代系數(shù)矩陣其中A＝-M_kkU_kdwnr+N_kkU_kdwni B＝-N_kkU_kdwnr-M_kkU_kdwni，U_kdwnr與U_kdwni為上一個(gè)迭代步長(zhǎng)計(jì)算得到的機(jī)電網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)注入電流在第k個(gè)接口處決定的戴維南電勢(shì)實(shí)部與虛部，R_kk與X_kk分別為第k個(gè)接口處的自電阻與自電抗，用于節(jié)點(diǎn)電壓的迭代求取。

所述步驟1中電壓基波正序相量U_k∠θ_k與電流基波正序相量的提取采用基于軟件鎖相的dq-120變換提取方法。

所述步驟3中接口k處的等值信息傳遞，針對(duì)不同的混合仿真平臺(tái)可分硬件接口傳遞與軟件接口傳遞兩種，其中硬件接口傳遞是指機(jī)電側(cè)和電磁側(cè)采用不同仿真工具的情況，兩側(cè)的信息通過(guò)光纖通訊實(shí)現(xiàn)。軟件接口傳遞是指機(jī)電側(cè)和電磁側(cè)在同一硬件仿真平臺(tái)中不同仿真軟件下的情況，兩側(cè)信息傳遞通過(guò)內(nèi)部參數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)等值信息傳遞。