电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置，涉及电磁暂态仿真技术领域。其中，方法包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源；根据获取的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源计算当前时刻的联络线电流向量；根据所述联络线电流向量计算得到各子系统当前时刻的节点电压向量，并根据各节点电压向量计算所述目标子系统的内部电气量。通过上述方法，可以改善现有的电磁暂态仿真技术中存在的计算量大或精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置
本专利技术涉及电磁暂态仿真
，具体而言，涉及一种电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置。
技术介绍
我国电网目前已成为，世界上电压等级最高、复杂度最高的交直流混联大电网。针对如此复杂的电网进行分析，必须依赖精确、高效的仿真工具。大规模交直流电网暂态过程的仿真方法主要可分为两类。其一，是采用全电磁暂态仿真。为精确描述在整个系统范围内的多时间尺度暂态特性，全电磁暂态仿真通常需要采用很小的计算步长。因此，针对大规模交直流电网，此类方法精确度虽高，但计算量极大，仿真效率很低。另一种替代的方法是采用混合仿真，即针对交直流网络不同区域，采用不同模型、不同算法进行仿真。目前为止，应用最广泛的混合建模和仿真技术主要是机电-电磁混合仿真。然而，“机电-电磁”混合仿真的接口设计方案在物理本质上存在延时误差和频率截断误差两个缺点。若直流区域某一换流阀发生故障，其暂态过程中非工频分量无法再传递到机电侧，无法产生正确的高频暂态响应；同时，由于延时的存在，传统机电-电磁混合仿真技术难以准确刻画故障在网络中的传播过程。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置，以改善现有的电磁暂态仿真技术中存在的计算量大或精度低的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：一种电磁暂态仿真方法，用于对包括多个子系统的电网进行电磁暂态仿真，各所述子系统的计算步长不同，所述方法包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源；根据获取的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源计算当前时刻的联络线电流向量；根据所述联络线电流向量计算得到各子系统当前时刻的节点电压向量，并根据各节点电压向量计算所述目标子系统的内部电气量。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，所述将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源的步骤包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统的节点导纳矩阵、与边界线之间的节点-支路关联向量、在当前时刻的节点注入电流向量；根据所述节点导纳矩阵和所述节点-支路关联向量计算得到所述目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵，并根据所述节点导纳矩阵、所述节点-支路关联向量和所述节点注入电流向量计算得到所述目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，计算目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵的公式包括：其中，tk为当前时刻，zeq,k(tk)为目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵，yk为目标子系统的节点导纳矩阵，Mk为目标子系统的节点-支路关联向量。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，计算目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的公式包括：其中，tk为当前时刻，tk为当前时刻，eeq,k(tk)为目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源，yk为目标子系统的节点导纳矩阵，Mk为目标子系统的节点-支路关联向量，ikh(tk)为目标子系统在当前时刻的节点注入电流向量。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，所述获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的步骤包括：针对每一个其它子系统，获取该其它子系统上一时刻的戴维南等值电压源和下一时刻的戴维南等值电压源；根据获取的上一时刻的戴维南等值电压源和下一时刻的戴维南等值电压源计算得到对应的其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，计算每一个其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的公式包括：eeq,i(tk)＝(1-τki)*eeq,i(ti)+τki*eeq,i(ti-Δti)；tk≤ti≤tk+Δti；其中，tk为当前时刻，tk为当前时刻，eeq,i(tk)为其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源，eeq,i(ti)为其它子系统在下一时刻边界的戴维南等值电压源，eeq,i(ti-Δti)为其它子系统在上一时刻边界的戴维南等值电压源，Δti为其它子系统的计算步长。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，计算当前时刻的联络线电流向量的公式包括：其中，tk为当前时刻，il(tk)为当前时刻的联络线电流向量，zl为联络线组成的支路阻抗矩阵，zeq,k(tk)为目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵，zeq,i(tk)为每一个其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵，eeq,k(tk)为目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源，为每一个其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源，Si为一个其它子系统。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，计算各子系统当前时刻的节点电压向量的公式包括：yk(tk)*Vk(tk)＝ikh(tk)-Mk*il(tk)；其中，tk为当前时刻，Vk(tk)为子系统当前时刻的节点电压向量，il(tk)为当前时刻的联络线电流向量，ikh(tk)为子系统当前时刻的节点历史电流向量，Mk为目标子系统的节点-支路关联向量，yk(tk)为子系统当前时刻的节点导纳矩阵。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电磁暂态仿真方法中，在执行所述将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的步骤之前，所述方法还可以包括：针对需要进行电磁暂态仿真的电网，将该电网划分为多个子系统；针对每一个子系统进行电磁暂态建模以形成电网的节点电压方程；对所述节点电压方程进行高斯消去处理，以得到用于计算戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压的矩阵。本专利技术实施例还提供了一种电磁暂态仿真装置，用于对包括多个子系统的电网进行电磁暂态仿真，各所述子系统的计算步长不同，所述装置包括：戴维南等值处理模块，用于将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源；电流向量计算模块，用于根据获取的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源计算当前时刻的联络线电流向量；内部电气量计算模块，用于根据所述联络线电流向量计算得到各子系统当前时刻的节点电压向量，并根据各节点电压向量计算所述目标子系统的内部电气量。本专利技术提供的电磁暂态仿真方法和电磁暂态仿真装置，可以实现对各不同计算步长的子系统之间的耦合计算，从而避免因采用现有的全电磁暂态仿真技术而存在的计算量大的问题或因采用现有的“机电-电磁”混合仿真技术而存在计算精度低的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术实施例提供的电子设备的结构框图。图2为本专利技术实施例提供的电磁暂态仿真方法的流程示意图。图3为图1中步骤S110的流程示意图。图4为图1中步骤S110的另一流程示意图。图5为本专利技术实施例提供的电磁暂态仿真装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁暂态仿真方法，用于对包括多个子系统的电网进行电磁暂态仿真，其特征在于，各所述子系统的计算步长不同，所述方法包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源；根据获取的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源计算当前时刻的联络线电流向量；根据所述联络线电流向量计算得到各子系统当前时刻的节点电压向量，并根据各节点电压向量计算所述目标子系统的内部电气量。

【技术特征摘要】
1.一种电磁暂态仿真方法，用于对包括多个子系统的电网进行电磁暂态仿真，其特征在于，各所述子系统的计算步长不同，所述方法包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源，并获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源；根据获取的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源计算当前时刻的联络线电流向量；根据所述联络线电流向量计算得到各子系统当前时刻的节点电压向量，并根据各节点电压向量计算所述目标子系统的内部电气量。2.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵和戴维南等值电压源的步骤包括：将多个子系统中的任意一个作为目标子系统，获取该目标子系统的节点导纳矩阵、与边界线之间的节点-支路关联向量、在当前时刻的节点注入电流向量；根据所述节点导纳矩阵和所述节点-支路关联向量计算得到所述目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵，并根据所述节点导纳矩阵、所述节点-支路关联向量和所述节点注入电流向量计算得到所述目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源。3.根据权利要求2所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，计算目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵的公式包括：其中，tk为当前时刻，zeq,k(tk)为目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值阻抗矩阵，yk为目标子系统的节点导纳矩阵，Mk为目标子系统的节点-支路关联向量。4.根据权利要求2所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，计算目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的公式包括：其中，tk为当前时刻，eeq,k(tk)为目标子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源，yk为目标子系统的节点导纳矩阵，Mk为目标子系统的节点-支路关联向量，ikh(tk)为目标子系统在当前时刻的节点注入电流向量。5.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述获取各其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的步骤包括：针对每一个其它子系统，获取该其它子系统上一时刻的戴维南等值电压源和下一时刻的戴维南等值电压源；根据获取的上一时刻的戴维南等值电压源和下一时刻的戴维南等值电压源计算得到对应的其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源。6.根据权利要求5所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，计算每一个其它子系统在当前时刻边界的戴维南等值电压源的公式包括：eeq,i(tk)＝(1-τki)*eeq,i(ti)+τki*eeq,i(ti-Δti)；tk≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋炎侃，陈颖，于智同，黄少伟，沈沉，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51