[發明專利]受控電壓源的靜態負荷電磁暫態建模電路和建模仿真方法

有效

• 申請號: 202110395282.X
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113312745B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 劉志宏;叢鵬;許志偉;吳杰;張波琦;李西;加央拉姆;馬壽龍;譚鎮東;陳穎;宋炎侃
• 申請（專利權）人: 國網西藏電力有限公司經濟技術研究院;清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02J3/00;G06F113/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張睿

本發明提供一種受控電壓源的靜態負荷電磁暫態建模電路和建模仿真方法，電路包括：理論功率計算模塊、第一減法器、第二減法器、第一PI調節器、第二PI調節器和靜態負荷，其中，所述理論功率計算模塊的兩個功率輸出端口分別與第一減法器和第二減法器的減數輸入端口連接，有功和無功功率測量值分別輸入第一減法器和第二減法器，兩個減法器的輸出端口分別與對應的PI調節器相連，第一減法器的輸出端口與第一PI調節器的輸入端口連接，兩個調節器的輸出值用于控制靜態負荷和返回輸入理論功率計算模塊，靜態負荷為受控電壓源。本發明提供的電路和方法，實現了靜態負荷建模的靈活可控，且數值穩定性遠高于傳統建模。

技術領域

本發明涉及電磁暫態建模技術領域，尤其涉及一種受控電壓源的靜態負荷電磁暫態建模電路和建模仿真方法。

背景技術

在電力系統仿真的靜態負荷模型中，負荷消耗的有功、無功隨其電壓、頻率變化：

其中，f為頻率，U為元件端電壓，f₀和U₀分別為額定頻率與額定電壓，P₀和Q₀分別為額定有功功率與額定無功功率，N_P、N_Q、k_Pf和k_Qf均為常數。

在傳統的靜態負荷電磁暫態模型中，僅采用受控注入電流源進行建模，即在穩態時，注入電流的三相向量I滿足：

V·I＝P

V×I＝Q

其中，V為負荷模型三相電壓瞬時值向量。

事實上，現有的靜態負荷電磁暫態建模技術僅含注入電流源，不含導納矩陣，因此仿真模型的數值穩定性較差，在電磁暫態仿真中常常出現數值振蕩、數值積分不收斂的問題。因此需要開發新的靜態負荷模型的電磁暫態仿真建模方法。而傳統的純電流源建模方法數值穩定性太差，且不可控。

因此，如何避免傳統的電流源形式靜態負荷建模方法的不靈活和不可控，數值穩定性太低，仍然是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明提供一種受控電壓源的靜態負荷電磁暫態建模電路和建模仿真方法，用以解決傳統的電流源形式靜態負荷建模方法的不靈活和不可控，數值穩定性太低的缺陷，通過使用PI環節等控制系統，以靜態負荷的瞬時有功、無功偏差作為控制系統輸入量，對受控電壓源的幅值、相位進行控制，從而實現靜態負荷的電磁暫態仿真建模方法。這種基于受控電壓源的靜態負荷電磁暫態建模方法相比于傳統方法要更加靈活可控，且數值穩定性遠高于傳統的純電流源方法。

本發明提供一種受控電壓源的靜態負荷電磁暫態建模電路，包括理論功率計算模塊、第一減法器、第二減法器、第一PI調節器、第二PI調節器和靜態負荷，其中，

所述理論功率計算模塊的有功功率輸出端口與所述第一減法器的減數輸入端口連接，所述第一減法器的被減數輸入端口輸入所述靜態負荷的有功功率測量值；

所述第一減法器的輸出端口與所述第一PI調節器的輸入端口連接，所述第一PI調節器的第一輸出端口與所述理論功率計算模塊的電壓輸入端口連接，所述第一輸出端口與所述靜態負荷的電壓注入端口連接；

所述理論功率計算模塊的無功功率輸出端口與所述第二減法器的減數輸入端口連接，所述第二減法器的被減數輸入端口輸入所述靜態負荷的無功功率測量值；

所述第二減法器的輸出端口與所述第二PI調節器的輸入端口連接，所述第二PI調節器的第二輸出端口與所述理論功率計算模塊的頻率輸入端口連接，所述第二輸出端口與所述靜態負荷的頻率調節端口連接；

所述靜態負荷為受控電壓源。