一种输电线路的电磁暂态仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种输电线路的电磁暂态仿真方法及系统。该方法包括：获得输入信号，所述输入信号为待测信号；对所述输入信号进行三角变换获得解析信号；对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号；构建输电线路的解耦仿真模型；将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，获得所述输入信号的电压值与电流值；所述电压值包括输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值；所述电流值包括所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值；对所述输入信号的电压值与电流值进行频率逆变换，获得所述输入信号初始的电压值与电流值。采用本发明专利技术的方法及系统，加快了仿真的速度，提高了仿真效率。

Electromagnetic transient simulation method and system for transmission lines

The invention discloses an electromagnetic transient simulation method and system for transmission lines. The method includes: obtaining the input signal, the input signal is the signal to be measured; obtaining the analytical signal by trigonometric transformation of the input signal; obtaining the reduced frequency signal by frequency transformation of the analytical signal; constructing the decoupling simulation model of the transmission line; and input the reduced frequency signal into the decoupling of the transmission line. The voltage value includes the voltage value of the first node of the transmission line and the voltage value of the last node of the transmission line. The current value includes the current value of the first node of the transmission line and the current value of the last node of the transmission line. The voltage and current values of the input signal are inversely converted to obtain the initial voltage and current values of the input signal. By adopting the method and system of the invention, the speed of simulation is accelerated, and the simulation efficiency is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路的电磁暂态仿真方法及系统
本专利技术涉及电力系统领域，特别是涉及一种输电线路的电磁暂态仿真方法及系统。
技术介绍
近年来，由于大量高压直流输电、新能源、FACTS技术的应用，电力系统微秒级和毫秒级的电磁暂态过程、毫秒级和秒级的机电暂态过程以及分钟级以上的中长期动态过程之间的耦合程度越来越高，采用准稳态模型的电力系统暂态过程仿真在某些特殊运行工况下已经不能准确地反映系统状态，因而机电暂态仿真方法的局限性越来越突出。另一方面，采用abc三相瞬时值模型的电磁暂态仿真中，元件均采用了详细的非线性瞬时值模型，系统状态采用微分方程进行描述，这就造成系统的仿真求解较为复杂，计算过程耗时较长，数据存取量较大，因而不适用于分析大规模电力系统。显然，传统的电磁暂态模型只能仿真特定状态和特定规模的电力系统。而对于发展迅速的现代电力系统来说，一些新的现象和问题经常难以分析，因此改进仿真模型或者方法则成为解决该问题的迫切需求。传统的电磁暂态线路模型通常是在信号固有频率的基础上建立的。由于电力系统通常采用50Hz作为额定运行频率，当发生故障时，系统会产生3倍频等更高频率的谐波信号。因此要准确的对这些电气量信号进行仿真，就必须采用很小的仿真步长来实现，这个步长通常是微秒级的。然而当步长较小时，由于计算机的计算能力有限，所能仿真的电力系统规模就受到很大限制。当系统规模较大，这种模型的仿真效率会大大降低，尤其对大规模电力系统进行电磁暂态仿真时，传统线路模型的步长固定，仿真效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种输电线路的电磁暂态仿真方法及系统，以提高电磁暂态仿真的效率。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种输电线路的电磁暂态仿真方法，所述方法包括：获得输入信号，所述输入信号为待测信号；对所述输入信号进行三角变换，获得解析信号；对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号；构建输电线路的解耦仿真模型；将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，获得所述输入信号的电压值与电流值；所述电压值包括输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值；所述电流值包括所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值；对所述输入信号的电压值与电流值进行频率逆变换，获得所述输入信号初始的电压值与电流值。可选的，对所述输入信号进行三角变换获得解析信号，具体包括：利用公式uy(ω,t)＝[u(ω,t-Δt)cos(ωΔt)-u(ω,t)]·cot(ωΔt)+u(ω,t-Δt)sin(ωΔt)对所述输入信号构造虚部信号uy(ω,t)，u(ω,t)代表输入信号t时刻时节点的电压瞬时值，u(ω,t-Δt)为t-Δt时刻节点电压瞬时值，ω是角速度，t为时间，θ为电压的相位参数，Δt为计算步长；由u(ω,t)和uy(ω,t)共同构成解析信号ux(ω,t)+juy(ω,t)，其中ux(ω,t)＝u(ω,t)。可选的，对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号，具体包括：根据所述解析信号利用公式获得降频后的信号ud(ω,t)和uq(ω,t)，其中ωr为降频后的角速度值。可选的，所述构建输电线路的解耦仿真模型，具体包括：利用公式和确定所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值，其中id-k(t)和iq-k(t)表示线路始节点k点的输入电流，id-l(t)和iq-l(t)表示线路末节点l点的输入电流；ud-k(t)和uq-k(t)表示线路始节点k点的输入电压，ud-l(t)和uq-l(t)表示线路末节点l点的输入电压；Id-k(t-τ)和Iq-k(t-τ)为线路始节点k点等值电流源值，Id-l(t-τ)和Iq-l(t-τ)为线路末节点l点的等值电流源值，其中τ＝l/v，θ＝ωl/v，利用公式和确定输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值，其中Y表示节点的导纳矩阵，ud-k(t)和uq-k(t)表示线路始节点k点的输入电压，ud-l(t)和uq-l(t)表示线路末节点l点的输入电压。可选的，所述将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，具体包括：采用大步长对所述输电线路连接的第一系统进行仿真，所述第一系统不包括需要仿真的目标参数；采用小步长对所述输电线路连接的第二系统进行仿真，所述第二系统包括需要仿真的目标参数。可选的，所述采用小步长对所述输电线路连接的第二系统进行仿真之后，还包括：将设定时刻之前的所述第一系统的仿真数据传输至所述第二系统，所述第二系统接收所述第一系统传输的仿真数据后继续仿真；将所述设定时刻之前的所述第二系统的仿真数据传输至所述第一系统，所述第一系统接收所述第二系统传输的仿真数据后继续仿真。一种输电线路的电磁暂态仿真系统，所述系统包括：输入信号获取模块，用于获得输入信号，所述输入信号为待测信号；三角变换模块，用于对所述输入信号进行三角变换，获得解析信号；频率变换模块，用于对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号；解耦仿真模型构建模块，用于构建输电线路的解耦仿真模型；仿真模块，用于将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，获得所述输入信号的电压值与电流值；所述电压值包括输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值；所述电流值包括所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值；频率逆变换模块，用于对所述输入信号的电压值与电流值进行频率逆变换，获得所述输入信号初始的电压值与电流值。可选的，所述三角变换模块利用uy(ω,t)＝[u(ω,t-Δt)cos(ωΔt)-u(ω,t)]·cot(ωΔt)+u(ω,t-Δt)sin(ωΔt)公式对所述输入信号构造虚部信号uy(ω,t)，u(ω,t)代表输入信号t时刻时节点的电压瞬时值，u(ω,t-Δt)为t-Δt时刻节点电压瞬时值，ω是角速度，t为时间，θ为电压的相位参数，Δt为计算步长；可选的，所述频率变换模块根据利用公式获得降频后的信号ud(ω,t)和uq(ω,t)，其中ωr为降频的角速度值。可选的，所述解耦仿真模型构建模块，具体包括：电流确定单元，用于利用公式和确定所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值，其中id-k(t)和iq-k(t)表示线路始节点k点的输入电流，id-l(t)和iq-l(t)表示线路末节点l点的输入电流；ud-k(t)和uq-k(t)表示线路始节点k点的输入电压，ud-l(t)和uq-l(t)表示线路末节点l点的输入电压；Id-k(t-τ)和Iq-k(t-τ)为线路始节点k点等值电流源值，Id-l(t-τ)和Iq-l(t-τ)为线路末节点l点的等值电流源值，其中τ＝l/v，θ＝ωl/v，电压确定单元，用于利用公式和确定输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值，其中Y表示节点的导纳矩阵，ud-k(t)和uq-k(t)表示线路始节点k点的输入电压，ud-l(t)和uq-l(t)表示线路末节点l点的输入电压。可选的，所述仿真模块，具体包括：大步长控制单元，用于采用大步长对所述输电线路连接的第一系统进行仿真，所述第一系统不包括需要仿真的目标参数；小步长控制单元，用于采用小步长对所述输电线路连接的第二系统进行仿真，所述第二系统包括需要仿真的目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述方法包括：获得输入信号，所述输入信号为待测信号；对所述输入信号进行三角变换，获得解析信号；对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号；构建输电线路的解耦仿真模型；将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，获得所述输入信号的电压值与电流值；所述电压值包括输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值；所述电流值包括所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值；对所述输入信号的电压值与电流值进行频率逆变换，获得所述输入信号初始的电压值与电流值。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述方法包括：获得输入信号，所述输入信号为待测信号；对所述输入信号进行三角变换，获得解析信号；对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号；构建输电线路的解耦仿真模型；将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，获得所述输入信号的电压值与电流值；所述电压值包括输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值；所述电流值包括所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值；对所述输入信号的电压值与电流值进行频率逆变换，获得所述输入信号初始的电压值与电流值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述输入信号进行三角变换获得解析信号，具体包括：利用公式uy(ω,t)＝[u(ω,t-Δt)cos(ωΔt)-u(ω,t)]·cot(ωΔt)+u(ω,t-Δt)sin(ωΔt)对所述输入信号构造虚部信号uy(ω,t)，u(ω,t)代表输入信号t时刻时节点的电压瞬时值，u(ω,t-Δt)为t-Δt时刻节点电压瞬时值，ω是角速度，t为时间，θ为电压的相位参数，Δt为计算步长；由u(ω,t)和uy(ω,t)共同构成解析信号ux(ω,t)+juy(ω,t)，其中ux(ω,t)＝u(ω,t)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述解析信号进行频率变换，获得降频后的信号，具体包括：根据所述解析信号利用公式获得降频后的信号ud(ω,t)和uq(ω,t)，其中ωr为降频后的角速度值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建输电线路的解耦仿真模型，具体包括：利用公式和确定所述输电线路的首节点的电流值和所述输电线路的末节点的电流值，其中id-k(t)和iq-k(t)表示线路始节点k点的输入电流，id-l(t)和iq-l(t)表示线路末节点l点的输入电流；ud-k(t)和uq-k(t)表示线路始节点k点的输入电压，ud-l(t)和uq-l(t)表示线路末节点l点的输入电压；Id-k(t-τ)和Iq-k(t-τ)为线路始节点k点等值电流源值，Id-l(t-τ)和Iq-l(t-τ)为线路末节点l点的等值电流源值，其中τ＝l/v，θ＝ωl/v，利用公式和确定输电线路的首节点的电压值和所述输电线路的末节点的电压值，其中Y表示节点的导纳矩阵，ud-k(t)和uq-k(t)表示线路始节点k点的输入电压，ud-l(t)和uq-l(t)表示线路末节点l点的输入电压。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述降频后的信号输入输电线路的解耦仿真模型进行仿真，具体包括：采用大步长对所述输电线路连接的第一系统进行仿真，所述第一系统不包括需要仿真的目标参数；采用小步长对所述输电线路连接的第二系统进行仿真，所述第二系统包括需要仿真的目标参数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用小步长对所述输电线路连接的第二系统进行仿真之后，还包括：将设定时刻之前的所述第一系统的仿真数据传输至所述第二系统，所述第二系统接收所述第一系统传输的仿真数据后继续仿真；将所述设定时刻之前的所述第二系统的仿真数据传输至所述第一系统，所述第一系统接...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚蜀军，汪燕，韩民晓，张硕，郭婉华，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11