[發明專利]基于恒定阻抗接口的同步發電機全電磁暫態仿真方法

在審

• 申請號: 202011271210.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112434409A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 葉小暉;崔楊;趙鈺婷;鄧貴波;李霞;宋新立;劉文焯;仲悟之
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;東北電力大學;中國電力科學研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06Q50/06
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明的基于恒定阻抗接口的同步發電機全電磁暫態仿真方法，其特點是，包括：獲取同步發電機的物理參量并將相關數據按照標準格式填入到數據文件中；利用數據搭建功能搭建同步發電機控制系統模型；將機電暫態仿真模型數據轉換為全電磁暫態仿真數據；全電磁仿真程序讀入仿真數據后，完成同步發電機的初始化；按照實際設置進行仿真，完成每步的仿真：將仿真結果曲線輸出到指定文件進行穩定性判斷步驟，其方法考慮了同步發電機的非線性，能夠準確的仿真同步發電機的暫態過程，適應大多數的電磁暫態仿真軟件的需要，其科學合理，適用性強，仿真準確，計算效率高，收斂精度高。

技術領域

本發明屬于電力系統建模與仿真技術領域，涉及一種基于恒定阻抗接口的同步發電機全電磁暫態仿真方法。

背景技術

電力系統全電磁暫態仿真技術主要是為了解決大規模電力電子接入的交直流電力系統穩定性分析的工具，仿真的對象是交直流系統，其中，仿真數量最大的元件是同步發電機。傳統的電力系統穩定性分析中的核心元件就是同步發電機，同步發電機集電磁暫態變化與機械運動于一體，具有復雜的結構，同步發電機包括發電機電磁方程、轉子運動方程以及原動機、勵磁、PSS等控制系統模型。

發電機模型是電力系統數字仿真軟件的核心，特別是機電暫態仿真的準確性對同步發電機模型的依賴性很大。根據研究目的以及其要求的準確度的不同，目前旋轉電機可以被大致地分為三類模型：有限元(或有限差分)模型、等效磁路模型、耦合電路模型。其中前兩類模型雖然能夠提供更好的精度和更多的信息，但是效率較低，主要用于電機設計，在電力系統分析中真正廣泛應用的還是耦合電路模型。耦合電路模型又可以被分為兩類：忽略電磁暫態過程的相量模型和考慮電磁暫態過程的瞬時值模型。由于要建立雙饋型風力發電機的詳細模型，因此需要采用電磁暫態模型。電磁暫態模型還可以被分為三類：基于qd0變換的模型、相域模型(PD：Phase-domain)以及阻抗后的電壓源模型(VBR： voltage-behind-reactance)。其中基于qd0坐標變換的模型是最為成熟可靠也是獲得廣泛應用的模型，幾種主流的電磁暫態仿真程序(如：PSCAD/EMTDC，Matlab 等)和機電暫態仿真(BPA、PSASP等)采用的都是這種模型。

同步發電機本體模型中的電磁方程和轉子運動方程為非線性方程，電磁暫態仿真計算的整體框架不具備迭代功能，不迭代的算法將影響全電磁暫態仿真的步長。另外一個問題是電磁暫態仿真將元件等效為一個由等值阻抗和注入電流組成的等值電路，同步發電機等值電路中的阻抗是不恒定的，時變距陣會導致反復進行矩陣分解。因此，基于恒定阻抗接口的電磁暫態方法對于全電磁暫態仿真方法具有重大意義。

發明內容

本發明的目的是，為克服現有技術的不足,提供一種科學合理，適用性強，仿真準確，計算效率高，收斂精度高的基于恒定阻抗接口的同步發電機全電磁暫態仿真方法。

實現本發明目的采用的技術方案是，一種基于恒定阻抗接口的同步發電機全電磁暫態仿真方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)獲取同步發電機的物理參量以及網絡中的線路的參數，并將相關數據按照標準格式填入到數據文件中：

①電網系統和同步發電機參數數據的收集：

獲取電網系統和同步發電機的物理參量，具體為同步發電機的次暫態參數，電網區域劃分、母線、發電機、負荷、電容電抗器和可投切電容電抗器、SVC、交流線路、變壓器與移相器、換流器、直流線路數據；

②系統參數的填寫與編輯：

獲取到系統參數后按照機電暫態標準格式完成數據卡的填寫，包括區域控制數據卡、節點數據卡、支路數據卡、數據修改卡，從而完成大電網網絡數據的輸入；

2)利用數據搭建功能搭建同步發電機控制系統模型，