[發明專利]一種電力系統并列虛擬實驗實現方法和裝置

在審

• 申請號: 201710762477.7
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107563047A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張恒旭;邢曉東;房田郁
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F9/455
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了一種電力系統并列虛擬實驗實現方法和裝置，所述方法包括：接收用戶輸入參數的并列臨界條件；判斷壓差、頻率差和相角差是否均滿足所述并列臨界條件；若滿足，模擬合閘斷路器閉合，對同步發電機和無窮大系統進行合閘，同時切換網絡系統模型，將同步發電機單機空載模型切換至單機—無窮大系統模型，并將空載運行時的發電機的參數傳遞給單機—無窮大系統模型迭代求解，輸出并列結果和并列時狀態；若不滿足，繼續判斷是否還在設定并列時間內，若是，繼續等待合閘時機，若否，輸出無法實現并列。本發明能夠有效模擬電力系統并列操作過程中并列斷路器的動作，減少了仿真過程中造成的誤差，并且可操作性強，豐富了學習體驗。

技術領域

本發明涉及電力系統虛擬實驗仿真領域，具體涉及一種電力系統并列虛擬實驗實現方法和裝置。

背景技術

電網是一個非常復雜的非線性系統，主要由發電設備、變電設備及輸電線路等結構組成。由于一個電力系統所包含的發電設備、變電設備以及線路的數量很多，且電能在生產銷售過程中不可大量儲存的特性，它又是一個十分有特點的復雜系統。它既要求每一時刻所發出的總電能等于消耗的總電能，又要求所有的中間傳輸環節都暢通無堵。同時，運行的發電機組臺數也要隨著電力系統中負荷的波動而經常變動，且當電力系統發生事故、頻率波動較大時，為增大電網的容量、提高運行的穩定性、提高抗干擾能力，系統往往要進行發電機并列操作。

電力系統的建立和運行都耗資巨大，維護過程復雜，故相關研究性實驗不能用真實系統進行，而一般通過兩種形式：一是將原系統簡化后等比例制作實物模型，通過實物模型進行相關的電力系統試驗操作和研究；二是通過MATLAB等科學數學軟件進行仿真運算，而這一類通常被稱為電力仿真。電力仿真，是指通過操縱虛擬現實技術，將實際的電力系統及設備在計算機或微機中虛擬化，利用監視控制技術、數據庫技術、數據采集等方面的技術，將各類設備的運行狀態參數隨時提取出來，并通過以上數據進行研究、分析和可視化呈現。在傳統實物模型實驗室進行電力系統實驗時，通常每一步操作都需要人工操作，通過人類來操作和記錄實驗結果，并撰寫實驗報告，造成實驗周期長等原因。而電力系統仿真由于其經濟性以及可隨時修改的便捷性，目前已成為電力系統研究性實驗的主流選擇。同時，在目前的教學實驗過程中，一方面由于部分學校資金不足、實驗設備花費較大，導致一些學校仍沒有建立起現代電氣自動化實驗室，學生缺乏專業的實訓實驗室；另一方面實驗室資源一般難以做到對學生完全開放，只能按照教學任務被動安排實驗時間，學生沒有隨時操作的權限。

因此，如何設計一種經濟有效、并且能夠適應學生學習需求的仿真方法，是目前本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種電力系統并列虛擬實驗實現方法和裝置。接收用戶輸入壓差、頻率差和相角差的并列臨界條件；當壓差、頻率差和相角差均滿足所述并列臨界條件時，模擬合閘斷路器閉合，對同步發電機和無窮大系統進行合閘，同時切換網絡系統模型，將同步發電機單機空載模型切換至單機—無窮大系統模型，根據傳遞函數將空載運行時的發電機的參數傳遞給單機—無窮大系統模型進行迭代求解，并輸出并列結果和并列時狀態。本發明能夠有效模擬電力系統并列操作過程中并列斷路器的動作，減少了仿真過程中造成的誤差，并且能夠對輸入參數進行自主調整，可操作性強，豐富了學生學習體驗。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種電力系統并列虛擬實驗實現方法，所述電力系統初始狀態下運行在單機空載運行模型中，所述方法包括以下步驟：

接收用戶輸入壓差、頻率差和相角差的并列臨界條件；

判斷壓差、頻率差和相角差是否均滿足所述并列臨界條件；

若滿足所述并列臨界條件，模擬合閘斷路器閉合，對同步發電機和無窮大系統進行合閘，合閘的同時切換網絡系統模型，將同步發電機單機空載模型切換至單機—無窮大系統模型，并根據給定的傳遞函數將空載運行時的發電機的參數傳遞給單機—無窮大系統模型進行迭代求解，并輸出并列結果和并列時狀態；