一种适用于非机理模型的电力系统模型接口以及拼接方法技术方案

本发明专利技术公开一种适用于非机理模型的电力系统模型接口以及拼接方法，属于电力系统建模领域。本发明专利技术的电网非机理模型，基于待拼接电网的潮流不平衡量推导电力负荷传递函数模型，进而推导待拼接电网在整体电网拼接时的非机理模型，作为拼接时的接口模型，实现整体电网的拼接。本发明专利技术的电力系统模型接口可适用于辐射型网络或者星形网络，能够解决电网拼接时潮流的不平衡量，解决现有基于灵敏度校正的边界潮流匹配算法效率较低的问题，解决当内外网边界潮流差异较大时甚至会出现不收敛的问题，同时解决非机理模型通过模型接口接入的问题。

A power system model interface and stitching method for non mechanistic model

The invention discloses a power system model interface and splicing method suitable for non mechanistic models, belonging to the power system modeling field. The invention of the grid non mechanism model based on the spliced power flow balance transfer function model of electric power load is derived, non mechanism model is deduced to be spliced in the whole grid grid interface model as mosaic, mosaic, mosaic of the whole power grid. The power system model of the interface of the invention can be applied to the radiation type network or star network, can solve the grid mosaic trend of unbalance, solve the existing based on sensitivity correction flow matching algorithm and the problem of low efficiency, solve the internal and external network flow differences or even no convergence, at the same time to resolve the mechanism model through model access problems.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于非机理模型的电力系统模型接口以及拼接方法
本专利技术涉及电力系统建模
，特别是一种适用于非机理模型的电力系统模型接口以及拼接方法。
技术介绍
仿真计算在电力系统中充当一种分析与控制工具的同时，许多电力生产部门还将其当作一种指导电网安全稳定运行的依据，因此其具有重要意义。此外，电力系统仿真计算又以系统建模为基础，因此，若所建立的电力系统模型不够准确，可能会影响电力系统分析的结论，甚至导致某些重要现象不能够被发现。这种不够准确的系统模型可能较为乐观，也可能过于保守，基于这样的模型难以有效指导电力系统正确运行，同时还很难发现系统中存在的问题，容易带来不必要的经济损失。在系统仿真时，由于无法得到较为准确的模型，保守的模型较多被使用，这样的模型所得到的系统安全指标偏低，这对系统的安全分析是不妥的。因为模型对系统到底会产生怎样的影响，事先难以确定，不同情况下可能是保守的也可能是冒进的。以国际上近些年来的大型停电事故为例，包括2003年美加“8.14”事故，欧盟2006年的“11.4”事故等，对其进行事故分析时发现由于原来的模型及参数不够准确，利用原来的模型进行仿真时难以复现事故特性。此外，利用原来的电力系统模型进行仿真计算时发现互联电力系统的稳定水平较低，由此也导致了电能传输水平较低，而通过修改模型结构以及模型参数后，电能的输送极限大约提高了25％。因此，为了增加电能输送能力、提高社会经济效益，获取准确的电力系统仿真模型是必不可少的。近年来，电力系统模型的重要性已经引起了国内、外电力研究人员的注意，目前在电力系统建模方面已经取得了相当多的研究成果。这些研究对传统的电力系统负荷或发电机等模型进行了改进，且改进后的电力系统模型已经逐渐在国内、外电网中投入使用，取得了良好的经济效益。在现有的分层、分布式建模方案中，关键技术之一是实现网络的自动拼接，这包含网络拓扑模型合成以及边界潮流匹配两个方面。对于模型合成，目前已有成熟技术。现有商业化仿真计算软件的基础上，采用灵敏度校正方法对边界潮流进行修正匹配，当内外网边界潮流差异较大时甚至会出现不收敛的情况。在对算法进行改进后，尽管最终收敛，但计算耗时较长。可以想见，在分布式在线建模过程中，全网可能有多个子电网同时需要进行模型合并和边界潮流匹配，采用现有方法不能适应在线建模的快速性需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种适用于非机理模型接入的电力系统模型接口以及拼接方法，能够解决电网拼接时潮流的不平衡量问题，且算法效率较高，在内外网边界潮流差异较大时也不会出现不收敛的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种适用于非机理模型接入的电力系统模型接口。定义待拼接电网包括至少两个电网，对于任意一个电网，其暂态电势为出口电压为出口电流为转子角速度为ω，转子绕阻时间常数为T′d0，定子电阻为Rs，转子电阻为Rr，稳态电抗为X，暂态电抗为X′，定子电抗为Xs，转子电抗为Xr，激磁电抗为Xm；则该待拼接电网的电力负荷传递函数模型为：其中，i代表待拼接电网的集合序列，S代表拉氏算子，ΔIir和ΔIij分别代表电流实部和虚部的增量，ΔUi(S)代表电压幅值的增量；式中：air＝G，bir＝Cr-BrB-GBj，cir＝BrG-BjCr，dir＝1，eir＝-Bj-Ar，fir＝BjAr-BrAj；aij＝-B，bij＝GAj+Cj+ArB，cij＝AjCr-ArCj，dij＝1，eij＝-Bj-Ar，fij＝BjAr-BrAj。其中：Ar＝-(1+BΔX)/T′d0；Br＝ω-1-GΔX/T′d0；Cr＝G/T′d0-B(ω-1)；Aj＝-ω+1+GΔX/T′d0；Bj＝-(1+BΔX)/T′d0；Cj＝[B/T′d0+G(ω-1)]；ΔX＝X-X′；G＝RS/(RS2+X′2)；B＝X′/(RS2+X′2)；则该待拼接电网的非机理模型方程为：其中，k指离散时间(k＝1,2,3,4……)；模型的实部系数为：模型的虚部系数为：其中h为采样步长，z为Z变换因子；上述非机理模型即为该待拼接电网在电力系统模型拼接时的模型接口。优选的，所述待拼接电网的整体网络拓扑结构为辐射型网络、星形网络，或者辐射型网络与星形网络的组合。即对于任何电力系统网络而言，均可由辐射型网络或星形网络或者两者共同组成。在公式(2)的基础上，不管待拼接的电力系统网络拓扑是辐射型还是星形，利用加权求和可以推导得到，拼接后的整体电网模型方程为：模型的实部系数为：模型的虚部系数为：Ki_real为参与拼接的第i个电网模型电流实部的比例系数；Ki_image为参与拼接的第i个电网模型电流虚部的比例系数；n为参与拼接的电网数量；θi1～θi5为参与拼接的第i个电网非机理模型的实部系数；θi6～θi10为参与拼接的第i个电网非机理模型的虚部系数。本专利技术还公开一种适用于非机理模型的电力系统模型拼接方法，包括步骤：S1，分别计算待拼接电网的潮流不平衡量；S2，基于S1计算得到的潮流不平衡量，得到待拼接电网各自的非机理模型；S3，将各待拼接电网的非机理模型作为其拼接时的接口模型，利用加权求和方法对待拼接电网进行模型拼接。进一步的，本专利技术步骤S2还包括：对于待拼接的电网，分别基于潮流不平衡量利用其非机理模型进行动态仿真验证。进一步的，本专利技术步骤S3还包括：对于拼接后的电网，利用电网的非机理模型对拼接后的整个电网进行动态仿真验证。本专利技术所述的动态仿真验证为，采用推导得到的非机理模型，分别进行拼接前和拼接后的电网运行仿真，将仿真结果与实际的电力系统运行参数进行对比，从而验证待拼接网络非机理模型和拼接后的整体电网非机理模型的正确性。在仿真验证时，对于辐射型网络和星形网络可分别进行验证。有益效果本专利技术提出的适用于非机理模型的电力系统模型接口,适用于各种电力系统模型的拼接，解决了电网拼接时潮流的不平衡量；解决了现有基于灵敏度校正的边界潮流匹配算法消耗较多计算时间的问题；解决了当内外网边界潮流差异较大时甚至会出现不收敛的问题；解决了非机理模型通过模型接口接入的问题。附图说明图1所示为模型接口及其原理示意图；图2所示为辐射型网络示意图；图3所示为等效同一母线下辐射型网络示意图；图4所示为星型网络示意图；图5所示为等效同一母线下星型网络示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例进一步描述。本专利技术适用于非机理模型接入的电力系统模型接口为：定义待拼接电网包括至少两个电网，对于任意一个电网，其暂态电势为，出口电压为，出口电流为，转子角速度为ω，转子绕阻时间常数为T′d0，定子电阻为Rs，转子电阻为Rr，稳态电抗为X，暂态电抗为X′，定子电抗为Xs，转子电抗为Xr，激磁电抗为Xm；则该待拼接电网的电力负荷传递函数模型为：其中，i代表待拼接电网的集合序列，S代表拉氏算子，ΔIir和ΔIij分别代表电流实部和虚部的增量，ΔUi(S)代表电压幅值的增量；式中：air＝G，bir＝Cr-BrB-GBj，cir＝BrG-BjCr，dir＝1，eir＝-Bj-Ar，fir＝BjAr-BrAj；aij＝-B，bij＝GAj+Cj+ArB，cij＝AjCr-ArCj，dij＝1，eij＝-Bj-Ar，fij＝BjAr-BrAj。其中：Ar＝-(1+BΔX)/T′d0；Br＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于非机理模型接入的电力系统模型接口，其特征是，定义待拼接电网包括至少两个电网，对于任意一个电网，其暂态电势为

【技术特征摘要】
1.一种适用于非机理模型接入的电力系统模型接口，其特征是，定义待拼接电网包括至少两个电网，对于任意一个电网，其暂态电势为出口电压为出口电流为转子角速度为ω，转子绕阻时间常数为T′d0，定子电阻为Rs，转子电阻为Rr，稳态电抗为X，暂态电抗为X′，定子电抗为Xs，转子电抗为Xr，激磁电抗为Xm；则该待拼接电网的电力负荷传递函数模型为：其中，i代表待拼接电网的集合序列，S代表拉氏算子，ΔIir和ΔIij分别代表电流实部和虚部的增量，ΔUi(S)代表电压幅值的增量；式中：air＝G，bir＝Cr-BrB-GBj，cir＝BrG-BjCr，dir＝1，eir＝-Bj-Ar，fir＝BjAr-BrAj；aij＝-B，bij＝GAj+Cj+ArB，cij＝AjCr-ArCj，dij＝1，eij＝-Bj-Ar，fij＝BjAr-BrAj。其中：Ar＝-(1+BΔX)/T′d0；Br＝ω-1-GΔX/T′d0；Cr＝G/T′d0-B(ω-1)；Aj＝-ω+1+GΔX/T′d0；Bj＝-(1+BΔX)/T′d0；Cj＝[B/T′d0+G(ω-1)]；ΔX＝X-X′；G＝RS/(RS2+X′2)；B＝X′/(RS2+X′2)；则该待拼接电网的非机理模型方程为：其中，k指离散时间(k＝1,2,3,4……)；模型的实部系数为：

【专利技术属性】
技术研发人员：沈赋，鞠平，秦川，陈谦，余一平，潘学萍，金宇清，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32