一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法技术

本发明专利技术涉及一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法，包括：将网络1划分为子网I和子网II，并通过断面AA相连；设断面AA中有n个节点，m条支路，节点分别为节点a1…an，两两节点之间在断面上无连接；一个支路含有n个节点，建立m个接口系统；建立子网I和子网II包含接口断面的接口系统状态式；对子网I和子网II采用预置的仿真步长离散化；两个耦合系统的动态式转换为两个耦合的离散系统的状态转移式，离散状态转移式明确表示状态变量变化，当k步的X

A multi rate electromagnetic transient division network approach with multiple VSC

The invention relates to a multi rate electromagnetic transient with multi VSC sub network method, including: the network is divided into 1 subnets I and II, and is connected by section AA; set in section AA and N nodes, m branches, nodes respectively for node a1... An, between 22 nodes in the cross section without connection; a branch containing N nodes, the establishment of M system interface; interface state established subnets I and II contains the interface; the subnet and subnet using I II simulation step discrete preset; dynamic conversion of two coupled system for the discrete system of two coupled state transfer type, transfer type discrete state expressly state variables change, when k X

【技术实现步骤摘要】
一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法
本专利技术涉及一种多速率电力系统电磁暂态仿真中的分网并行仿真方法，具体涉及一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法。
技术介绍
多速率仿真技术是精确多速率仿真技术，但是算法的并行化程度不高，系统交互信息量较大，实现实时仿真有难度。而并行接口算法能把两侧网络解耦，提升多速率仿真的并行度，降低系统交互信息，是实现实时仿真的解决方案。目前尚未有适合含多VSC的多速率电磁暂态分网仿真方法。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法，通过网络之间联络的节点作为子网络的边界点，把整个电力系统仿真网络自然的划分为各个子网，通过经验确定不同网络的仿真步长。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种含多VSC(VSCvoltagesourceconverter，电压源型换流器)的多速率电磁暂态分网方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：将网络1划分为子网I和子网II，并通过断面AA相连；设断面AA中有n个节点，m条支路，节点分别为节点a1…an，两两节点之间在断面上无连接；一个支路含有n个节点，步骤2：建立m个接口系统；步骤3：建立子网I和子网II包含接口断面的接口系统状态式；步骤4：对子网I和子网II采用预置的仿真步长离散化；步骤5：两个耦合系统的动态式转换为两个耦合的离散系统的状态转移式，离散状态转移式明确表示状态变量变化，当k步的Xs和Xf信息确定以后，不用求解整个系统的式，通过递推表达式就能方便地算出k+1时步的信息，进行不同步长子网之间的接口并行计算。进一步地，所述步骤1中，断面AA中包括节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束；节点a1…an在子网I中的对地电压分别为ua11…uan1；节点a1…an在子网II中的对地电压分别为ua12…uan2，子网I流出节点a1…an的电流分别为ia11…ian1；子网II流出节点a1…an的电流分别为ia12…ian2，满足的约束条件如下式所示：其中：uAj1、uAj2分别为节点a1…an在子网I和子网II中的对地电压；iAj1、iAj2分别为子网I和子网II流出节点a1…an的电流，j为节点的下标。进一步地，所述步骤2中，设存在电阻电感和电容典型支路电路的节点关联矩阵为A，A的维数为(n-1)×m，基本回路关联矩阵为B，维数为(m-n+1)×m；n、m分别表示1条支路含有n个节点和m条，根据节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束，建立m个系统式，表达式如下：其中：Is和Vs表示支路元件上的电流和电压相量，维数都是m维；对于每一个支路元件按照考虑电阻支路、电感支路和电容支路的顺序，重新排列未知相量组V，并设电阻支路、电感支路和电容支路的个数各为x、y、z，如下所示：V＝[i1…ixv1…vxi1…izv1…vyi1…iyv1…vz]T(3)其中：i1…ix分别表示各个电阻支路的电流；i1…iy分别表示各个电感支路的电流；i1…iz分别表示各个电容支路的电流；v1…vx分别表示各个电阻支路的电压；v1…vy分别表示各个电感支路的电压；v1…vz分别表示各个电容支路的电压；且知：其中：Q是2m×2m的变换矩阵；通过上述知：其中，A11表示与电阻支路相关的节点关联矩阵，A12表示与电感支路相关的节点关联矩阵，A13表示与电容支路相关的节点关联矩阵；B11表示与电阻支路相关的基本回路关联矩阵，B12表示与电感支路相关的基本回路关联矩阵，B13表示与电容支路相关的基本回路关联矩阵；由此，由节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束得到最终关系式：同时，根据支路的参数关系建立式，如下：式中，R矩阵表示x个电阻支路的电阻对角矩阵；-I表示一个-1为元素的对角矩阵；L表示y个电感支路的电感对角矩阵，d表示求导算子，C表示z个电容支路的电容对角矩阵；最终得到一个2m×2m的系数矩阵和未知量相量构成的式，未知量为支路元件电流电压，如下所示：对式(8)进行处理后，得到只包含状态变量iy和vz的状态式：其中：Am是一个(m+x)×(m+x)的系数矩阵，表示网络之间的支路元件连接的紧密程度，如下所示：进一步地，所述步骤3中，子网I是采用小步长仿真的高速子网，仿真步长为h，子网I内部的所有变量的下标使用f表示，子网II是采用大步长仿真的低速子网，仿真步长为m×h，子网II内部的所有变量下标使用s表示；建立子网I包含接口断面的系统状态式，如下式所示：式中，表示子网I中的状态变量，包括电感电流，电容电压和控制器中的积分变量；Af表示子网I中的网络状态矩阵，Bf和Df均为系数矩阵；Uf是子网I的输入变量，其中Ufint表示子网I内部的注入源，UfAA‘表示断面接口处的子网注入源，维数为断面的节点数n；YfAA’表示断面接口处的输出变量，表示电流；其中Bfint表示Bf矩阵中与Ufint相对应的系数矩阵，Dfint表示Df矩阵中与Ufint相对应的系数矩阵，BfAA'表示Bf矩阵中与UfAA’相对应的系数矩阵；Cf表示子网I的电容对角矩阵；DfAA'表示Df矩阵中与UfAA’相对应的系数矩阵；建立子网II包含接口断面的系统状态式，如下式所示：式中：表示子网II中的状态变量，包括电感电流，电容电压和控制器中的积分变量；As表示子网II中的网络状态矩阵，Bs和Ds都是系数矩阵；Us是子网I的输入变量，其中Usint表示子网I内部的注入源，UsAA‘表示断面接口处的子网注入源，维数为断面的节点数n；YsAA’表示断面接口处的输出变量，表示电流；其中Bsint表示Bs矩阵中与Usint相对应的系数矩阵，BsAA’表示Bs矩阵中与UsAA’相对应的系数矩阵；Cs表示子网II的电容对角矩阵；Dsint表示Ds矩阵中与Usint相对应的系数矩阵，DsAA'表示Ds矩阵中与UsAA’相对应的系数矩阵；由于断面AA需要满足电路的节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束定理，接口式满足如下关系：建立起网络I的状态变量表示的系统式，描述网络内部的动态特性；根据推导过程可知，能准确描述网络I的动态特性，保留系统的所有信息，UfAA'表示子网1在断面AA处电压，UsAA'表示子网II在断面AA处电压、YfAA'分别表示子网I在断面AA处的等值导纳，YsAA'表示子网II在断面AA处的等值导纳。进一步地，所述步骤4中，对子网I和子网II采用预置的仿真步长进行离散化，分别得到如下表达式：子网II如下：上两式中，α和β表示两个系数，采用后退欧拉积分法推导，取α＝0，β＝1；Af表示子网I中的网络状态矩阵，m表示m条支路、I表示电流向量、h表示步长、k分别表示当前计算时步，k+1表示下一计算时步；Bfint表示Bf矩阵中与Ufint相对应的系数矩阵，BfAA'表示Bf矩阵中与UfAA’相对应的系数矩阵；Uf是子网I的输入变量，其中Ufint表示子网I内部的注入源，UfAA‘表示断面接口处的子网注入源，维数为断面的节点数n；Bsint表示Bs矩阵中与Usint想对应的系数矩阵，BsAA’表示Bs矩阵中与UsAA’相对应的系数矩阵；Dsint表示Ds矩阵中与Usi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：将网络1划分为子网I和子网II，并通过断面AA相连；设断面AA中有n个节点，m条支路，节点分别为节点a1…an，两两节点之间在断面上无连接；一个支路含有n个节点，步骤2：建立m个接口系统；步骤3：建立包含接口断面的接口系统状态式的子网I和子网II；步骤4：用预置的仿真步长离散化子网I和子网II；步骤5：将两个耦合系统的动态式转换为两个耦合的离散系统的状态转移式，离散状态转移式明确表示状态变量变化，当k步的X

【技术特征摘要】
1.一种含多VSC的多速率电磁暂态分网方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：步骤1：将网络1划分为子网I和子网II，并通过断面AA相连；设断面AA中有n个节点，m条支路，节点分别为节点a1…an，两两节点之间在断面上无连接；一个支路含有n个节点，步骤2：建立m个接口系统；步骤3：建立包含接口断面的接口系统状态式的子网I和子网II；步骤4：用预置的仿真步长离散化子网I和子网II；步骤5：将两个耦合系统的动态式转换为两个耦合的离散系统的状态转移式，离散状态转移式明确表示状态变量变化，当k步的Xs和Xf信息确定以后，不用求解整个系统的式，通过递推表达式就能方便地算出k+1时步的信息，进行不同步长子网之间的接口并行计算。2.如权利要求1所述的多速率电磁暂态分网方法，其特征在于，所述步骤1中，断面AA中包括节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束；节点a1…an在子网I中的对地电压分别为ua11…uan1；节点a1…an在子网II中的对地电压分别为ua12…uan2，子网I流出节点a1…an的电流分别为ia11…ian1；子网II流出节点a1…an的电流分别为ia12…ian2，满足的约束条件如下式所示：其中：uAj1、uAj2分别为节点a1…an在子网I和子网II中的对地电压；iAj1、iAj2分别为子网I和子网II流出节点a1…an的电流，j为节点的下标。3.如权利要求1所述的多速率电磁暂态分网方法，其特征在于，所述步骤2中，设存在电阻电感和电容典型支路电路的节点关联矩阵为A，A的维数为(n-1)×m，基本回路关联矩阵为B，维数为(m-n+1)×m；n、m分别表示1条支路含有n个节点和m条支路，根据节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束，建立m个系统式，表达式如下：其中：Is和Vs表示支路元件上的电流和电压相量，维数都是m维；对于每一个支路元件按照考虑电阻支路、电感支路和电容支路的顺序，重新排列未知相量组V，并设电阻支路、电感支路和电容支路的个数各为x、y、z，如下所示：V＝[i1...ixv1...vxi1...izv1...vyi1...iyv1...vz]T(3)其中：i1...ix分别表示各个电阻支路的电流；i1...iy分别表示各个电感支路的电流；i1...iz分别表示各个电容支路的电流；v1...vx分别表示各个电阻支路的电压；v1...vy分别表示各个电感支路的电压；v1...vz分别表示各个电容支路的电压；且知：其中：Q是2m×2m的变换矩阵；通过上述知：其中，A11表示与电阻支路相关的节点关联矩阵，A12表示与电感支路相关的节点关联矩阵，A13表示与电容支路相关的节点关联矩阵；B11表示与电阻支路相关的基本回路关联矩阵，B12表示与电感支路相关的基本回路关联矩阵，B13表示与电容支路相关的基本回路关联矩阵；由此，由节点电压相等的KVL约束和节点电流为0的KCL约束得到最终关系式：同时，根据支路的参数关系建立式，如下：式中，R矩阵表示x个电阻支路的电阻对角矩阵；-I表示一个-1为元素的对角矩阵；L表示y个电感支路的电感对角矩阵，d表示求导算子，C表示z个电容支路的电容对角矩阵；最终得到一个2m×2m的系数矩阵和未知量相量构成的式，未知量为支路元件电流电压，如下所示：对式(8)进行处理后，得到只包含状态变量iy和vz的状态式：其中：Am是一个(m+x)×(m+x)的系数矩阵，表示网络之间的支路元件连接的紧密程度，如下所示：4.如权利要求1所述的多速率电磁暂态分网方法，其特征在于，所述步骤3中，子网I是采用小步长仿真的高速子网，仿真步长为h，子网I内部的所有变量的下标使用f表示，子网II是采用大步长仿真的低速子网，仿真步长为m×h，子网II内部的所有变量下标使用s表示；建立子网I包含接口断面的系统状态式，如下式所示：式中，表示子网I中的状态变量，包括电感电流，电容电压和控制器中的积分变量；Af表示子网I中的网络状态矩阵，Bf和Df均为系数矩阵；Uf是子网I的输入变量，其中Ufint表示子网I内部的注入源，UfAA‘表示断面接口处的子网注入源，维数为断面的节点数n；YfAA’表示断面接口处的输出变量，表示电流；其中Bfint表示Bf矩阵中与Ufint相对应的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟杰，穆清，张星，徐得超，高峰，徐树文，张艳，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网宁夏电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11