[發明專利]移頻電磁暫態仿真的優化方法、裝置和電子設備

在審

• 申請號: 202110350904.7
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113094887A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 高仕林;陳穎;黃少偉;沈沉;譚鎮東
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 楊明月

本發明提供一種移頻電磁暫態仿真的優化方法、裝置和電子設備，包括：基于當前時步由移頻頻率計算得到的節點電壓和支路電流，確定電流幅值和電壓頻率；基于所述電流幅值和所述電壓頻率確定當前時步的最優移頻頻率；采用所述當前時步的最優移頻頻率更新所述移頻頻率，用于下一時步的節點電壓和支路電流的計算。本發明提供的方法、裝置和電子設備，能通過在仿真過程中逐漸更新優化移頻頻率使得移頻頻率達到最優，保證仿真輸出電流、電壓仿真結果的準確率。

技術領域

本發明涉及電磁暫態仿真技術領域，尤其涉及一種移頻電磁暫態仿真優化方法、裝置和電子設備。

背景技術

目前，尚無解析方法可準確評估大規模雙高電力系統安全穩定水平，電力系統方式研究和運行調度高度依賴時域仿真。雙高電力系統的故障動態過程受電力電子器件開關過程和快速控制保護邏輯影響，時間尺度較小，傳統機電暫態仿真難以準確刻畫。為了準確刻畫雙高電力系統的暫態過程，必須使用電磁暫態仿真程序EMTP。

在用EMTP對交流電力系統進行仿真時，由于50Hz或60Hz的交流載波頻率的存在，其仿真步長存在一個上限，這導致了仿真效率低。為了提高仿真效率，現有技術提出了基于移頻分析(SFA)的仿真方法，首先基于希爾伯特變換構造電力系統中電壓、電流信號的復數信號，然后對復數信號進行移頻變換得到復包絡信號，并基于復包絡構造元件的移頻分析方程。復包絡信號的頻率遠小于原信號的頻率。所以，可在不損失精度的前提下增大仿真步長，進而實現高效、準確的電磁暫態仿真。眾多學者將移頻仿真方法應用于傳輸線、感應電機、同步電機、風機、模塊化多電平換流器等，建立了上述元件的移頻仿真模型。

可以發現，所有現有的移頻電磁仿真在仿真過程中的移動頻率都為50hz(或60hz)。然而，基頻可能不是最佳移頻移頻。如果仿真中的信號包含多個頻率分量，例如諧波和振蕩等情況，則當頻譜以基頻為移頻頻率時，仿真仍可能存在較大的誤差。

因此，如何避免現有的移頻電磁仿真中由于采用的基頻不是最佳移頻造成的仿真誤差大的情況，仍然是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供一種移頻電磁暫態仿真的優化方法、裝置和電子設備，用以解決現有的移頻電磁仿真中由于采用的基頻不是最佳移頻造成的仿真誤差大的問題，通過在進行電磁暫態仿真求解電壓和電流的每一個時步也對移頻頻率進行優化更新，使得移動頻率隨著時步的推移逐漸達到最優，即和設置的時步最匹配能使仿真準確率最高，因此，在達到最優移頻頻率后續進行電磁暫態仿真則可以輸出準確的電流、電壓結果。

本發明提供一種移頻電磁暫態仿真的優化方法，該方法包括：

基于當前時步由移頻頻率計算得到的節點電壓和支路電流，確定電流幅值和電壓頻率；

基于所述電流幅值和所述電壓頻率確定當前時步的最優移頻頻率；

采用所述當前時步的最優移頻頻率更新所述移頻頻率，用于下一時步的節點電壓和支路電流的計算。

根據本發明提供的一種移頻電磁暫態仿真的優化方法，還包括：

若所述下一時步達到預設仿真時長，則結束下一時步的節點電壓和支路電流的計算。

根據本發明提供的一種移頻電磁暫態仿真的優化方法，所述基于所述電流幅值和所述電壓頻率確定當前時步的最優移頻頻率，具體包括：

以所述電流幅值和所述電壓頻率確定的實測解析信號響應與所述電流幅值和所述電壓頻率確定的理論解析信號響應之間的誤差最小為約束條件，確定當前時步的最優移頻頻率。

根據本發明提供的一種移頻電磁暫態仿真的優化方法，所述實測解析信號響應的確定，具體包括：

基于所述電流幅值和所述電壓頻率確定線性時不變LTI系統的輸入；

基于所述輸入確定移頻電磁暫態建模中的實測解析信號響應。