[發明專利]一種電力系統快速時域仿真方法

有效

• 申請號: 202210829815.5
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN114912300B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 趙紅生;任羽綸;王博;徐秋實;徐慎凱;劉承錫;余軼;王俊琪;熊志
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司經濟技術研究院;武漢大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/13;G06F17/16;H02J3/00;G06F113/04
• 代理公司: 武漢市首臻知識產權代理有限公司 42229
• 代理人: 高琴

一種電力系統快速時域仿真方法，先對電力系統的動態微分方程和代數方程進行微分變換，得到對應的微分變換式，再基于電力系統各狀態變量和節點電壓的初值、利用動態微分方程和代數方程的微分變換式進行交叉計算，以確定該時間點各狀態變量和節點電壓的解析解，然后采用微分變換的反變換式和設置的時間步長計算下一時間點各狀態變量和節點電壓值，以其作為冪級數系數的初值再次進行交叉計算以得到下一時間點各狀態變量和節點電壓的解析解，不斷循環，直至達到模擬時長，此時得到各時間點處的各狀態變量和節點電壓值，完成時域仿真。本發明顯著提高了計算速度，有利于對電力系統的動態分析與控制。

技術領域

本發明屬于電力系統仿真技術領域，具體涉及一種電力系統快速時域仿真方法。

背景技術

近些年，隨著社會經濟的快速發展，對電能的需求也迅速增加，電網的運行逐漸接近飽和狀態。然而，電力系統的基礎建設速度卻與增長的電力需求較難匹配，就使得電力系統逐漸接近其穩定極限。同時，隨著風電和太陽能發電的并網，新能源的隨機性與波動性對電力系統的動態性能帶來的極大地影響，對系統的動態安全評估帶來了全新的挑戰。所以加速電力系統的動態仿真一直是研究的熱點。

電力系統是一個非線性的高階動態系統，對于電力系統的動態時域仿真，通常的方法是求解系統的微分代數方程組來獲得系統的狀態變量和非狀態變量的變化情況，得到兩類變量在隨時間的變化。微分方程采用數值積分的方式求解，代數方程屬于非線性方程，采用迭代的方式求解。為了滿足計算的精度以及計算結果收斂，數值積分的步長不能選得過長，在求得下一個時間點處的狀態變量后要通過多次迭代計算來更新非狀態變量的值，所以計算量非常大，且隨著網絡規模的增大計算時長將呈非線性增長。此外，當系統網絡方程過于復雜，計算速度可能會進一步降低甚至無法收斂。“肖磊，邱一葦，吳浩。基于廣義多項式混沌方法的電力系統時域仿真不確定性分析（電力系統自動化，2017，41(6)：59-65）”在時域仿真中加入不確定量，但由于網絡方程過于復雜，使得其在大的系統中應用較為困難。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提供一種能夠顯著提高計算速度的電力系統快速時域仿真方法。

為實現以上目的，本發明的技術方案如下：

一種電力系統快速時域仿真方法，依次包括以下步驟：

步驟A、對電力系統的動態微分方程和代數方程進行微分變換，得到對應的微分變換式；

步驟B、基于電力系統各狀態變量和節點電壓的初值、利用動態微分方程和代數方程的微分變換式進行交叉計算，以確定該時間點各狀態變量和節點電壓的解析解；

步驟C、先采用微分變換的反變換式和設置的時間步長計算下一時間點各狀態變量和節點電壓值，再重復步驟B以得到下一時間點各狀態變量和節點電壓的解析解；

步驟D、循環重復步驟C，直至達到模擬時長，最終得到各時間點處的各狀態變量和節點電壓值，此時完成時域仿真。

步驟A中，所述動態微分方程為：