一种多端直流配电网实时仿真装置及其仿真方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多端直流配电网实时仿真装置及其仿真方法，它包括上位机，各台实时仿真器分别通过交换机与上位机连接；在多端直流配电网模型中直流配电中心处，将模型分割为五个大小相等的子系统，将每个子系统对应一个实时仿真器进行仿真，实时仿真器之间通过网线以及交换机连接起来构成一个仿真机群，然后利用测量元件测量分割端口两侧的信号，并且在分割端口处加装信号接收装置，接收来自对侧端口传递的信号，将每个端口测量到的信号通过网线以及交换机传递给对侧的信号接收装置；解决了现有技术由于系统节点数及换流站较多，计算量大内存及处理器开销很大，造成处理器过载或内存溢出，给模型的实时化带来了巨大的困难等技术问题。

A Real-time Simulation Device for Multi-terminal DC Distribution Network and Its Simulation Method

The invention discloses a multi-terminal DC distribution network real-time simulation device and its simulation method, which comprises a host computer, each of which is connected with the host computer through a switch respectively; at the DC distribution center of the multi-terminal DC distribution network model, the model is divided into five subsystems of equal size, each subsystem is simulated corresponding to a real-time simulator, and real-time simulation is carried out. A cluster of simulators is formed by connecting the network wires and switches, then measuring the signals on both sides of the partitioning port by measuring elements, and installing signal receiving devices at the partitioning port to receive the signals transmitted from the opposite port, and transmitting the signals measured by each port to the opposite signal receiving devices through the network lines and switches. Due to the large number of system nodes and converter stations, the large amount of computation, memory and processor overhead, resulting in processor overload or memory overflow, which brings great difficulties to the real-time model and other technical problems.

【技术实现步骤摘要】
一种多端直流配电网实时仿真装置及其仿真方法
本专利技术涉及电网仿真技术，尤其涉及一种多端直流配电网实时仿真装置及其仿真方法。
技术介绍
受仿真机存储容量及CPU处理能力的限制，其所能实时计算的开关数及电气节点数都是有限的。随着城市人口规模的不断扩大，城市用地的紧缺也成为制约电网发展的重要因素。在这样的一个背景下，基于多端直流的柔性互联城市配电网可作为城市配电网拓扑结构模式选择的一种有益补充，可以有效提升城市配电网接纳清洁能源能力。但由于系统节点数及换流站较多，计算量会大大增加，内存及处理器开销很大，常常造成处理器过载或内存溢出而导致计算失败。正是这个原因，目前柔性互联的城市配电网实时仿真面临很大挑战。大部分仿真机的解算基础是基于状态空间法，当所仿真的模型中所包含的节点数及开关器件比较多时，将整个系统作为一个状态空间对电路进行预计算，并针对数目众多且相互耦合的开关器件状态所要做的大量预计算，将会需要非常大的内存空间及计算量，这就给模型的实时化带来了巨大的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种多端直流配电网实时仿真装置及其仿真方法，以解决现有技术针对多端直流的柔性互联城市配电网的仿真采用状态空间法存在的由于系统节点数及换流站较多，计算量会大大增加，内存及处理器开销很大，常常造成处理器过载或内存溢出而导致计算失败，给模型的实时化带来了巨大的困难等技术问题。本专利技术的技术方案是：一种多端直流配电网实时仿真装置，它包括上位机，实时仿真器的数量大于1台，各台实时仿真器分别通过交换机与上位机连接。所述实时仿真器的数量为5台。所述的一种多端直流配电网实时仿真装置的仿真方法，它是在多端直流配电网模型中，在直流配电中心处，将模型分割为五个大小相等的子系统，将每个子系统对应一个实时仿真器进行仿真，实时仿真器之间通过网线以及交换机连接起来构成一个仿真机群，然后利用测量元件测量分割端口两侧的信号，并且在分割端口处加装信号接收装置，接收来自对侧端口传递的信号，将每个端口测量到的信号通过网线以及交换机传递给对侧的信号接收装置。所述的一种多端直流配电网实时仿真装置的仿真方法，它具体包括：步骤1、对集中电感和电容元件进行离散化处理，处理后的等值电路用来替代电感和电容元件；步骤2、在直流配电中心处，将多端直流配电网分割为五个大小相等的子系统，命名为第一子系统、第二子系统、第三子系统、第四子系统和第五子系统；步骤3、采用测量元件测量第一子系统分割接口处的电压信号以及第二至第五子系统分割接口处的电流信号，并且采用替代定理，在测量元件后接上受控源，用受控电流源替代第二至第五子系统子系统，受控电压源替代第一子系统；步骤4、将第一子系统中测量的电压信号通过网线以及交换机传输给第二至第五子系统子系统的受控电压源的信号接收端，第二至第五子系统子系统中测量的电流信号通过网线以及交换机传输给第一子系统受控电流源的信号接收端。步骤1所述对集中电感和电容元件进行离散化处理，处理后的等值电路用来替代电感和电容元件的方法为：采用隐式梯形积分法，则电感元件差分化表达式为：其中:式中：ikL(t)为流过电感元件电流，IhL(t-Δt)上一步长电流值，ukL(t)-umL(t)为电感上的压降，为电感差分化处理后的等效电阻，L为电感值大小，Δt为仿真步长，ikL(t-Δt)为流过电感元件上一步长电流值，ukL(t-Δt)-umL(t-Δt)为电感元件上一步长的压降；电容元件差分化表达式为：其中式中：ikC(t)为流过电容元件电流，IhC(t-Δt)上一步长电流值，ukC(t)-umC(t)为电容上的压降，为电感差分化处理后的等效电阻，C为电容值大小，Δt为仿真步长，ikC(t-Δt)为流过电容元件上一步长电流值，ukC(t-Δt)-umC(t-Δt)为电容元件上一步长的压降。在多端直流配电网模型中的直流配电中心增设有电容器。本专利技术有益效果：本专利技术采用多个实时仿真器，实现多个实时仿真器的同时仿真，减小了单个仿真机的预计算量和存储量，加快仿真效率，从而实现仿真的实时化；在分割模型直流配电中心增设电容器，设置合适的电容初始值，并设置电容电压的初始值，设置初始电压可使仿真计算从预设值开始，而选定合适的电容值时，即可满足稳定判据，保证仿真稳定性；解决了现有技术针对多端直流的柔性互联城市配电网的仿真采用状态空间法存在的由于系统节点数及换流站较多，计算量会大大增加，内存及处理器开销很大，常常造成处理器过载或内存溢出而导致计算失败，给模型的实时化带来了巨大的困难等技术问题。附图说明图1为本专利技术实施例采用的交流电网拓扑图；图2为本专利技术实施例模型分割结构图；图3为本专利技术实施例模型分割接口原理结构图；图4为电感元件及其等值电路图；图5为电容元件及其等值电路图；图6为本专利技术实施例的分割前短路点电流波形实施效果；图7为本专利技术实施例的分割后短路点电流波形实施效果；图8为本专利技术实施例的分割前短路点电压波形实施效果；图9为本专利技术实施例的分割后短路点电压波形实施效果；图10为本专利技术结构示意图。具体实施方式一种多端直流配电网实时仿真装置，它包括上位机，实时仿真器的数量大于1台，各台实时仿真器分别通过交换机与上位机连接。所述实时仿真器的数量为5台。所述的一种多端直流配电网实时仿真装置的仿真方法，它是在多端直流配电网模型中，在直流配电中心处，将模型分割为五个大小相等的子系统，将每个子系统对应一个实时仿真器进行仿真，实时仿真器之间通过网线以及交换机连接起来构成一个仿真机群，然后利用测量元件测量分割端口两侧的信号，并且在分割端口处加装信号接收装置，接收来自对侧端口传递的信号，将每个端口测量到的信号通过网线以及交换机传递给对侧的信号接收装置。所述的一种多端直流配电网实时仿真装置的仿真方法，它具体包括：步骤1、对集中电感和电容元件进行离散化处理，处理后的等值电路用来替代电感和电容元件；步骤2、在直流配电中心处，将多端直流配电网分割为五个大小相等的子系统，命名为第一子系统、第二子系统、第三子系统、第四子系统和第五子系统；步骤3、采用测量元件测量第一子系统分割接口处的电压信号以及第二至第五子系统分割接口处的电流信号，并且采用替代定理，在测量元件后接上受控源，用受控电流源替代第二至第五子系统子系统，受控电压源替代第一子系统；步骤4、将第一子系统中测量的电压信号通过网线以及交换机传输给第二至第五子系统子系统的受控电压源的信号接收端，第二至第五子系统子系统中测量的电流信号通过网线以及交换机传输给第一子系统受控电流源的信号接收端。步骤1所述对集中电感和电容元件进行离散化处理，处理后的等值电路用来替代电感和电容元件的方法为：采用隐式梯形积分法，则电感元件差分化表达式为：其中:式中：ikL(t)为流过电感元件电流，IhL(t-Δt)上一步长电流值，ukL(t)-umL(t)为电感上的压降，为电感差分化处理后的等效电阻，L为电感值大小，Δt为仿真步长，ikL(t-Δt)为流过电感元件上一步长电流值，ukL(t-Δt)-umL(t-Δt)为电感元件上一步长的压降；电容元件差分化表达式为：其中式中：ikC(t)为流过电容元件电流，IhC(t-Δt)上一步长电流值，ukC(t)-umC(t)为电容上的压降，为电感差分化处理后的等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端直流配电网实时仿真装置，它包括上位机，其特征在于：实时仿真器的数量大于1台，各台实时仿真器分别通过交换机与上位机连接。

【技术特征摘要】
1.一种多端直流配电网实时仿真装置，它包括上位机，其特征在于：实时仿真器的数量大于1台，各台实时仿真器分别通过交换机与上位机连接。2.根据权利要求1所述的一种多端直流配电网实时仿真装置，其特征在于：所述实时仿真器的数量为5台。3.如权利要求1所述的一种多端直流配电网实时仿真装置的仿真方法，其特征在于：它是在多端直流配电网模型中，在直流配电中心处，将模型分割为五个大小相等的子系统，将每个子系统对应一个实时仿真器进行仿真，实时仿真器之间通过网线以及交换机连接起来构成一个仿真机群，然后利用测量元件测量分割端口两侧的信号，并且在分割端口处加装信号接收装置，接收来自对侧端口传递的信号，将每个端口测量到的信号通过网线以及交换机传递给对侧的信号接收装置。4.根据权利要求3所述的一种多端直流配电网实时仿真装置的仿真方法，其特征在于：它具体包括：步骤1、对集中电感和电容元件进行离散化处理，处理后的等值电路用来替代电感和电容元件；步骤2、在直流配电中心处，将多端直流配电网分割为五个大小相等的子系统，命名为第一子系统、第二子系统、第三子系统、第四子系统和第五子系统；步骤3、采用测量元件测量第一子系统分割接口处的电压信号以及第二至第五子系统分割接口处的电流信号，并且采用替代定理，在测量元件后接上受控源，用受控电流源替代第二至第五子系统子系统，受控电压源替代第一子系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈竹奎，徐玉韬，班国邦，谢百明，吕黔苏，肖永，高吉普，齐雪雯，徐长宝，毛时杰，郝正航，黄伟煌，刘斌，马春雷，丁健，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52