一种混合仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术的实施例提供一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法及系统，涉及电力系统电磁仿真技术领域，能够在保持两个仿真软件相对独立的条件下实现混合仿真。具体方案包括：ESP获取戴维南等值数据，从中读取边界节点名称并建立与对应戴维南等值相关电压源的映射关系；控制ESP进行电磁暂态仿真的流程，ESP进行一步电磁暂态仿真后，保存注入到外部系统等值的电流Iabc，利用最近一个周波的Iabc数据提取正序基波注入电流；将正序基波注入电流Ipos数据发送到DSP，并接收DSP返回的等值参数；更新戴维南等值电压源。本发明专利技术用于机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及电力系统电磁仿真
，尤其涉及一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法及系统。
技术介绍
作为电力系统仿真的重要组成部分，电磁暂态仿真具有现象刻画准确，应用广泛，数值稳定性好等特点，其应用涵盖了电力系统规划、设计、运行及科学研究等多个方面，是了解电力系统暂态复杂行为的必要工具。混合仿真技术综合了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点，然而现有的电磁和机电暂态仿真软件普遍为独立开发和维护。若在混合仿真的专利技术中把一个仿真软件嵌套到另一个仿真软件作为其中一个模块，将导致平台过于耦合，破坏了现有的开发和维护的独立性，导致未来平台维护困难和可扩展性差。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法及系统，能够在保持两个仿真软件相对独立的条件下实现混合仿真。为了达成上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：第一方面，提供一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法，包括：ESP获取戴维南等值数据，从中读取边界节点名称并建立与对应戴维南等值相关电压源的映射关系；控制ESP进行电磁暂态仿真的流程，ESP进行一步电磁暂态仿真后，保存注入到外部系统等值的电流Iabc，利用最近一个周波的Iabc数据提取正序基波注入电流；将正序基波注入电流Ipos数据发送到DSP，并接收DSP返回的等值参数；更新戴维南等值电压源。第二方面，提供一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真系统，用于执行第一方面所提供的方法。本专利技术的实施例所提供的机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法及系统，ESP和DSP保持相对独立，分别完成机电暂态仿真和电磁暂态仿真。仿真过程中，两者通过数据交互接口进行数据交互。数据交互接口不改变已有仿真软件代码，只是作为仿真软件的扩展，易于实施且通用性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为仿真平台架构的说明示意图；图2为本专利技术的实施例所提供的机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法流程示意图；图3为本专利技术的实施例中对提取正序基波注入电流过程的说明示意图；图4为本专利技术的实施例所提供的机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请提供一种混合仿真方法，本专利技术的实施例以基于DSP-ESP的混合仿真为例进行说明。ESP为电磁暂态仿真内核程序及机电－电磁混合仿真接口程序，DSP为机电暂态仿真程序，两者均为南方电网自主开发，便于根据实际需求进行扩展。DSP-ESP的混合仿真技术综合了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点，对大规模常规电力系统进行机电暂态仿真，对其中重点关注的局部区域或者特定元件则采用电磁暂态仿真。通过协调系统仿真的规模、精度和速度等问题，为研究大规模电力系统的稳定性和动态特性提供了新的方法和途径。本专利技术的仿真平台架构如图1所示，ESP和DSP保持相对独立，二者均包括一个数据交互接口，数据交互接口不改变已有仿真软件代码，而是对已有仿真软件的扩展，通过代码模块化可保证软件代码质量和可扩展性。在本申请实施例的混合仿真接口设计中，包括电磁侧的数据交互接口和等值数据交互通信设计两个部分，但不包括机电侧的数据交互接口及混合仿真平台控制台部分。图1所示为等值数据交互通信具体为TCP/IPsocket通信的情形。以下结合实施例对本申请提供的混合仿真方法进行具体说明。实施例本专利技术的实施例提供一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法，结合图2所示，包括以下步骤：201、ESP获取戴维南等值数据。在电磁侧进行仿真时，对外部系统采用基于正序网络的多端口戴维南等值电路进行等效。考虑到机电暂态仿真对网络的描述为YV＝I，在机电侧进行仿真时，对电磁一侧系统建议采用电流源进行等效，使得等效无需进行额外的转换，可直接被用于网络建模。此外，电磁和机电暂态仿真所采用的仿真模型和仿真结果数据形式的存在较大差异：电磁暂态仿真采用三相模型和瞬时值，而机电暂态仿真采用正序单相模型和向量值。在相互等值过程中需要进行等值数据和模型的转换以满足ESP和DSP两种软件的建模要求。ESP进行电磁暂态仿真所需要的数据存储在数据文件当中。结合图2所示，在步骤201之前，可以通过步骤200-1、步骤200-2以及步骤200-3生成原始的戴维南等值数据，并且并入ESP的数据文件准备在仿真时使用。200-1、DSP输入完整系统数据，根据边界定义，对系统进行分割。200-2、被划分为电磁暂态的部分在边界节点采用电流源等效，求取稳态下机电暂态一侧的戴维南等值数据。实际仿真过程中，在求取戴维南等值数据之前需要对机电侧完成暂态稳定初始化。200-3、在电磁暂态一侧，将求取获得的戴维南等值数据并入ESP的数据文件，ESP在进行仿真时，从数据文件读取戴维南等值数据。202、读取边界节点名称并建立与对应戴维南等值相关电压源的映射关系。在混合仿真过程中，电磁仿真在每次和电机侧的交互时刻接收到更新戴维南等值后都需要更新戴维南等值电压源的幅值和相角。考虑到ESP中节点和电源为独立地建模和存储，需要获取节点和相关电压源的映射关系，以实现对电压源的修改。此外，在机电侧系统拓扑结构发生改变的情况下，戴维南等值电路参数也会改变，需要重新生成电导矩阵[G]并对其进行LDU分解。通常情况下，会通过合理安排电磁暂态侧系统的规模和建模范围使得故障发生在电磁暂态内部网络，从而避免多端口建模情况下大量戴维南等值参数的传递和对[G]矩阵的修改和LDU分解。203、控制ESP进行电磁暂态仿真的流程，ESP进行一步电磁暂态仿真。ESP在进入混合仿真模式前需要保证系统初始化成功并达到稳定状态。本实施例中提出基于时间的从纯电磁到混合仿真模式的切换，并定义了混合仿真的开始时刻(t_hybrid_start)，用户通过设定t_hybrid_start以实现对仿真初始化和混合仿真进行控制。这也意味着在到达该时刻之前电磁暂态一侧系统必须完成初始化并进入到稳定状态，因此建议用户根据过往仿真经验并结合具体系统情况来设置该参数。此外，ESP与机电暂态仿真的交互只发生在固定时间间隔(dT_hybrid)，在目前的混合仿真设置该时间间隔与机电暂态仿真步长相等(即dT_hybrid＝dTts)，通常为1-10毫秒。考虑到混合仿真中电磁与机电暂态不进行迭代，该时间间隔不建议超过半个周波，以控制仿真精度在工程合理范围。电磁暂态仿真的完整流程可包括多步电磁暂态仿真，每进行一步就执行一次步骤204，直到t＞t_hybrid_start且t＝N*dT_hybrid。在仿真时间超过Tmax后，输出仿真结果。204、保存注入到外部系统等值的电流Iabc。205、利用最近一个周波的Iabc数据提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法，其特征在于，包括：ESP获取戴维南等值数据，从中读取边界节点名称并建立与对应戴维南等值相关电压源的映射关系；控制ESP进行电磁暂态仿真的流程，ESP进行一步电磁暂态仿真后，保存注入到外部系统等值的电流Iabc，利用最近一个周波的Iabc数据提取正序基波注入电流；将正序基波注入电流Ipos数据发送到DSP，并接收DSP返回的等值参数；更新戴维南等值电压源。

【技术特征摘要】
1.一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真方法，其特征在于，包括：ESP获取戴维南等值数据，从中读取边界节点名称并建立与对应戴维南等值相关电压源的映射关系；控制ESP进行电磁暂态仿真的流程，ESP进行一步电磁暂态仿真后，保存注入到外部系统等值的电流Iabc，利用最近一个周波的Iabc数据提取正序基波注入电流；将正序基波注入电流Ipos数据发送到DSP，并接收DSP返回的等值参数；更新戴维南等值电压源。2.根据权利要求1所述的混合仿真方法，其特征在于，ESP获取戴维南等值数据之前，还包括：DSP输入完整系统数据，根据边界定义，对系统进行分割；被划分为电磁暂态的部分在边界节点采用电流源等效；求取稳态下机电暂态一侧的戴维南等值数据。3.根据权利要求2所述的混合仿真方法，其特征在于，ESP获取戴维南等值数据包括：将稳态下机电暂态一侧的戴维南等值数据并入ESP的数据文件；从所述数据文件读取戴维南等值数据。4.根据权利要求1所述的混合仿真方法，其特征在于，ESP通过基于TCP/IPsocket的数据交换接口向DSP发送正序基波注入电流Ipos数据，并通过所述数据交换接口接收DSP返回的等值参数。5.一种机电暂态仿真和电磁暂态仿真的混合仿真系统，其特征在于，包括：DSP、ESP及其扩展模块，所述扩展模块包括电压源管理模块、流程控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂亮，甄鸿越，荆朝阳，赵利刚，原兵，杨诚，王长香，周挺辉，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，南方电网科学研究院有限责任公司，方西公司，
类型：发明
国别省市：广东;44