[發明專利]一種機電暫態-電磁暫態混合仿真方法和系統

在審

• 申請號: 202010634150.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN112036002A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 劉敏;陳緒江;張星;徐得超;王藝璇;彭紅英;孫麗香;穆清;史東宇;王峰;張艷;王祥旭;鄭偉杰;徐樹文;徐翌征;程昱;王躍;牛琳琳;喬小敏;郭裊;祖光鑫;徐冰亮;彭麗
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 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

本發明涉及一種機電暫態?電磁暫態混合仿真方法和系統，包括：將一端接地的功率補償器件接于混合仿真模型的雙向開口的仿真接口上；閉合所述功率補償器件中的受控開關，并開始仿真；當所述功率補償器件中的箝位電壓源的輸出功率在預設持續時間內均不小于預設閾值，則仿真失敗；否則，關斷所述功率補償器件的受控開關，并輸出仿真結果。本發明提供的技術方案，在雙向開口的仿真接口處連接可控的功率補償器件，通過功率補償器件的箝位電壓源的功率補償作用實現了仿真啟動階段機電模型和電磁模型的解耦，使得所述機電模型不受電磁模型不平穩狀態的影響，電磁模型能夠借助箝位電壓源的支撐迅速進入穩態；從而使得機電暫態?電磁暫態混合仿真順利進行。

技術領域

本發明涉及電力系統的模擬與計算領域，具體涉及一種機電暫態-電磁暫態混合仿真方法和系統。

背景技術

電力系統電磁暫態仿真和機電暫態仿真這兩種類型的仿真在計算步長、仿真時間范圍、變量表示、數學模型等方面都存在著很大差異。

其差異在于：電磁暫態仿真通常描述過程持續時間在納秒、微秒、毫秒級的系統快速暫態特性，計算步長一般為20-200微秒，典型計算步長為50微秒，而機電暫態仿真通常描述過程持續時間在幾秒到幾十秒的系統暫態穩定特性，典型計算步長為10毫秒。電磁暫態與機電暫態仿真的典型計算步長相差200倍。

電磁暫態仿真采用ABC三相瞬時值表示，可以描述系統三相不對稱、波形畸變，以及諧波疊加等特性；機電暫態仿真基于工頻正弦波假設條件，將系統由三相網絡經過線性變換轉換為相互解耦的正、負、零序網絡分別計算，系統變量采用基波相量表示。

電磁暫態仿真元件模型采用網絡中廣泛存在的電容、電感等元件構成的微分方程或偏微分方程描述；而機電暫態仿真中，系統元件模型除發電機等動態元件外均采用相量方程線性表示。相對于電磁暫態模型，機電暫態仿真模型都根據仿真條件作了一定程度的簡化。

如上所述，電力系統機電暫態仿真過程和電磁暫態仿真過程是兩個用不同數學模型表征、具有不同時間常數的過程，在仿真原理和方法上存在較大差異。為了將大規模復雜電力系統的機電暫態仿真和局部系統的電磁暫態仿真集成在一個進程中，需要采用接口技術，通過仿真過程中機電暫態網絡的計算信息和電磁暫態網絡的計算信息的隨時交換，來實現大規模電力系統的電磁暫態和機電暫態混合仿真。

機電暫態-電磁暫態混合仿真接口技術采用雙方網絡互相等值的辦法。在進行電磁暫態網絡計算時，對機電暫態網絡進行等值；在進行機電暫態網絡計算時，對電磁暫態網絡進行等值。

由于機電暫態網絡為三序相量網絡，而電磁暫態網絡為三相瞬時值網絡，因此，還需要進行序-相變換，瞬時量-相量變換。另外機電暫態網絡計算的步長大，而電磁暫態網絡計算的步長小。因此，機電暫態網絡和電磁暫態網絡之間的數據交換是以機電暫態步長為單位進行的。

基于混合仿真接口技術的上述特點，使得仿真接口的機電暫態-電磁暫態混合仿真模型在仿真過程很難完成，究其原因，機電暫態-電磁暫態混合仿真模型的電磁模型在啟動時狀態不平穩、其與機電暫態-電磁暫態混合仿真模型的機電模型相互影響，導致仿真接口處交互的數據波動較大，進而導致系統失穩。

目前，還沒有能解決上述問題的方法被提出。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種機電暫態-電磁暫態混合仿真方法，該方法，在雙向開口的仿真接口處連接可控的功率補償器件，通過功率補償器件的箝位電壓源的功率補償作用實現了仿真啟動階段機電模型和電磁模型的解耦，使得所述機電模型不受電磁模型不平穩狀態的影響，電磁模型能夠借助箝位電壓源的支撐迅速進入穩態；當箝位電壓源達到微小功率輸出時將之自動切除，雙向開口的仿真接口獨立承擔機電模型與電磁模型的數據交互，從而使得機電暫態-電磁暫態混合仿真的順利進行。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：