[發明專利]面向大規模交直流系統的寬頻機電-電磁混合仿真方法

有效

• 申請號: 201910341292.8
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110135015B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 謝小榮;段榮華;舒德兀;吳琛;劉威;黃偉;程旻
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 金耀生;于洪

1.面向大規模交直流系統的寬頻機電-電磁混合仿真方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)，全網潮流初始化確定每個狀態變量的初始值；

步驟(2)，將含有電力電子單元的電力系統劃分為一個機電子系統和多個電磁子系統；

步驟(3)，計算電磁子系統的低頻段接口等值電路，即戴維南等值電路；通過加流求壓法得到第j個電磁子系統的戴維南等值阻抗；戴維南等值電勢的計算公式如下：

其中，是機電子系統的接口電壓幅值和相位參數；δ表示相角，a、b、c表示電力系統三相；ω表示系統角速度；t表示仿真時間；

步驟(4)，計算電磁子系統中的高頻段接口等值電路，即頻率相關等值電路；

首先通過建立最小二乘擬合問題，確定接口頻率特性擬合后的有理函數；該最小二乘擬合問題對應如下：

其中，j為電磁子系統序號，1≤j≤N，s＝j2πf，Y_fdne(s)為頻率相關節點導納矩陣，為擬合后頻率相關節點導納矩陣；ρ_j為第j個電磁子系統的權重系數；

利用擬合得到的構建最小二乘問題：ΔAx＝b；

其中，

ξ₁,…,ξ_l為l個頻率采樣點；

λ₁,…,λ_r為節點導納矩陣Y_fdne(s)已知的r個特征值；

求解上述最小二乘問題得到φ₁,..φ_r,c,從而獲得頻率相關等值模型；

所述的頻率相關等值模型表示為：

其中，

將上述頻率相關等值模型轉換為狀態空間形式，如下：

其中，x_fdne,j為第j個電磁子系統中頻率相關等值的狀態變量；F_3,j為第j個電磁子系統對應的頻率相關等值模型轉換的狀態空間方程；是第j個電磁子系統三相電流；

列寫第j個電磁子系統對應的微分方程組：

其中，為第j個電磁子系統內部的三相狀態變量；F_1,j、F_2,j和F_3,j分別對應第j個電磁子系統內部的微分方程、戴維南等值電路對應的微分方程和頻率相關等值模型轉換的狀態空間方程；和分別指第j個電磁子系統三相電流和電壓；

采用數值積分的方法計算電磁子系統對應的上述微分方程組，得到電磁子系統對應的微分方程對應的電壓、電流以及x_fdne,j狀態變量曲線；

步驟(5)，計算機電子系統中的接口電壓和電流并采用對稱分量法將其轉化到120坐標系，即對機電子系統采用諾頓等效，得到其等效導納計算機電子系統中的等值電流如下：

其中，下標t表示為接口處電流或電壓，j為電磁子系統序號；該方程為機電子系統等值電流方程；

步驟(6)，聯立電磁子系統微分方程和機電子系統等值電流方程，求解得到機電子系統中各個節點電壓和支路電流的值；

步驟(7)，重復步驟(2)-步驟(6)，將新得到的狀態變量帶回微分方程迭代求解，直到仿真時間到達設定時間，整個過程結束，最終得到含有電力電子單元電力系統的電磁暫態仿真結果，即電壓、電流曲線。

2.根據權利要求1所述的面向大規模交直流系統的寬頻機電-電磁混合仿真方法，其特征在于，步驟(1)中，狀態變量包括仿真步長、網絡拓撲結構和潮流數據。

3.根據權利要求1所述的面向大規模交直流系統的寬頻機電-電磁混合仿真方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的初始化的方法具體為：設置電磁暫態子系統仿真步長h_emt，設置機電暫態子系統仿真步長h_TS，潮流計算得到各節點電壓電流初始值。

4.根據權利要求3所述的面向大規模交直流系統的寬頻機電-電磁混合仿真方法，其特征在于，電磁暫態子系統仿真步長h_emt取值為10-100μs；機電暫態子系統仿真步長h_TS取值為5ms。