[發明專利]一種基于最優模型降階閾值的架空線時域仿真方法及系統

有效

• 申請號: 202010021518.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111260192B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 葛青宇;焦重慶
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及一種基于最優模型降階閾值的架空線時域仿真方法及系統，包括：選取初始留數極點比值集合中第一個大于留數極點比值閾值的初始留數極點比值對應的目標元素；對目標元素的系數矩陣奇異值分解；對分解后第一奇異值矩陣中奇異值排序；根據第二奇異值矩陣采用黃金分割法確定第一閾值編號及第二閾值編號，判斷二者是否相等；若相等，確定第一閾值編號對應的奇異值為最優模型降階閾值并根據其進行架空線時域仿真；若不等，將編號大于第一閾值編號的奇異值置零，更新第二閾值編號。通過本發明方法確定的最優模型降階閾值能夠更好的適應不同的架空線建模問題，在抑制過大留數極點比值的前提下保留模型的精度，進而保證時域仿真的穩定性與精確性。

技術領域

本發明涉及架空線技術領域，特別是涉及一種基于最優模型降階閾值的架空線時域仿真方法及系統。

背景技術

架空線是重要的電力傳輸設備，如圖3所示。在電力系統中除了用電設備和發電廠，其余都是由輸電線路構成的電力網，所以輸電線路在電力系統中有著不可替代的作用。因電力設備故障、雷擊或操作不當而引起的過電壓，其頻率范圍比系統正常運行的頻率范圍大很多，含有大量高頻成分。因此在暫態計算當中，對架空線建立行波模型。行波模型將架空線上電壓電流的變化視作波過程，入射波從架空線一端經時間τ傳播到另一端，經反射又反向傳播，而后在架空線兩端不停反射，造成了架空線上各點電壓電流的變化，如圖4所示。行波模型用方程可簡單表示為：

i_k(t)＝Y_c(t)*v_k(t)-2i_ki(t) (1)

i_ki(t)＝H(t)*i_mr(t) (2)

其中，t表示某一時刻，i_k表示端口k的電流，v_k表示端口k的電壓，i_ki表示端口k的入射電流波，i_mr表示端口m的反射電流波，Y_c表示架空線的特征導納矩陣，H表示架空線的傳播函數矩陣。兩參數在頻域中求得，具體表達式為：

其中，Z表示架空線單位長度的阻抗參數矩陣，Y表示架空線單位長度的導納參數矩陣。l表示架空線兩端之間的距離，即架空線的長度。

實際建模過程中為了方便時域中的卷積，通常采用矢量擬合方法對Y_c、H兩參數的頻域響應進行擬合，得到相應的有理分式，進而通過迭代卷積技術轉換到時域進行仿真。但某些時候，頻域擬合得到的模型變換到時域后，會出現仿真結果發散的的情況。原因分析如下：

架空線的傳播函數矩陣通過矢量擬合方法，矩陣中的每一個元素都可用有理分式表示為：

其中，H_ij表示傳播函數矩陣的第i行第j列個元素，s表示復頻率，τ_k表示第k組傳播延時，一共有G組傳播延時；p_k，m表示第k組延時第m個極點，一共有N_k個極點,且不同延時的極點相互獨立，分別求取；r_k，m表示第k組延時第m個極點對應的留數。同時，定義r_km/p_km為第k組延時的第m個留數極點比值。

矢量擬合的大致過程為：給定建模的頻率范圍(如0-1MHz)，給定極點數目上限(如50)，給定擬合精度(如0.01)，求取傳播時延τ，之后從極點數目為1開始，嘗試對H進行擬合，之后不停增加極點數目，直到達到擬合精度或達到極點數目上限。在每一次擬合過程中，都要將初始極點均勻分布在建模頻帶范圍內，之后通過數次迭代，以趨近真正的極點分布。