一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法技术方案

本发明专利技术公开了一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法，包括如下步骤：步骤S1，于t时刻，基于改进的补偿法消除控制系统和电气系统间的延时；步骤S2，更新t时刻所述控制系统中所有电压和电流源；步骤S3，通过前代运算形成控制系统方程组的右端项；步骤S4，通过回代运算得到所述控制系统中所有未知变量，包括非线性元件；步骤S5，更新历史项；步骤S6，输出所述控制系统的变量，返回步骤S1进行下一时步计算。算。算。

【技术实现步骤摘要】
一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法


[0001]本专利技术涉及电力系统计算分析
，特别是涉及一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法。

技术介绍

[0002]由于控制系统方程形成的矩阵是不对称的，而且不能表示成等值网络形式，目前广泛用于工程实际计算的电力系统电磁暂态仿真软件中，控制系统与电气系统是分别求解的，这就会存在外部时延，即电气系统解的输出量在同一时步中可以作为控制系统的输入量，但是控制系统的输出量却只能作为下一时步电气系统的输入量，这样会影响控制系统和电气系统解的稳定性和精确性，仅靠减小仿真步长在某些情况下是无效的。

技术实现思路

[0003]为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法，既能在牺牲极少的仿真时间情况下有效解决外部时延问题，提高仿真精度，又程序实现简单，兼顾仿真效率，非常适合用于工程实际计算的电力系统电磁暂态仿真软件开发。
[0004]为达上述目的，本专利技术提出一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法，包括如下步骤：
[0005]步骤S1，于t时刻，基于改进的补偿法消除控制系统和电气系统间的延时；
[0006]步骤S2，更新t时刻所述控制系统中所有电压和电流源；
[0007]步骤S3，通过前代运算形成控制系统方程组的右端项；
[0008]步骤S4，通过回代运算得到所述控制系统中所有未知变量，包括非线性元件；
[0009]步骤S5，更新历史项；
[0010]步骤S6，输出所述控制系统的变量，进行下一时步计算。
[0011]优选地，步骤S1进一步包括：
[0012]步骤S100，t时刻，计算不考虑控制系统电流注入补偿下的电气系统网络解；
[0013]步骤S101，更新t时刻控制系统中所有电压和电流源，包括电气系统输入到控制系统的电压V
ij
；
[0014]步骤S102，引入内部变量和梯形法形成描述所述控制系统的代数方程组；
[0015]步骤S103，通过前代运算形成所述控制系统代数方程组的右端项；
[0016]步骤S104，通过回代运算得到所述控制系统中所有未知变量X1，包括非线性元件；
[0017]步骤S105，将所述电气系统等值为戴维南电路，计算所有的控制系统接口处对应的戴维南电压和阻抗，计算电气系统输入到控制系统的电压V
ij
，并更新所述电气系统其他节点电压；
[0018]步骤S106，检查计算得到的电气系统输入到控制系统的电压V
ij
是否收敛，若收敛，则进入步骤S2，否则返回步骤S101。
[0019]优选地，于步骤S100中，将所有控制系统与电气系统接口变量定义为电流注入I，并将所述电流注入I叠加在不考虑控制系统的电气系统网络解上。
[0020]优选地，于步骤S101中，所述电气系统输入到控制系统的电压V
ij
的初始值采用上一时步的值。
[0021]优选地，步骤S102进一步包括：
[0022]利用传递函数表示所述控制系统；
[0023]采用微分算子代入所述传递函数表示的控制系统，得到线性n阶微分方程式；
[0024]引入中间变量将所述n阶微分方程式变为一阶微分方程组；
[0025]采用梯形法消除中间变量得到控制系统与电气系统接口处输入和输出信号的代数方程。
[0026]优选地，于步骤S102中，所述控制系统变量的排列依次为所述控制系统的内部变量、所述控制系统输入到电气系统中的输出信号I
ij
、从所述电气系统输入到控制系统的电压V
ij
。
[0027]优选地，于步骤S105中，将所述电气系统等值为戴维南电路，计算所有的控制系统接口处对应的戴维南电压和阻抗，通过补偿法计算所述电气系统输入到控制系统的电压Vij，并更新所述电气系统其他节点电压。
[0028]与现有技术相比，本专利技术一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法基于改进的补偿法消除控制系统和电气系统间的延时，既能在牺牲了极少的仿真时间情况下有效解决外部时延问题，提高仿真精度，又程序实现简单，兼顾了仿真效率，本专利技术非常适合用于工程实际计算的电力系统电磁暂态仿真软件开发。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法的步骤流程图；
[0030]图2为本专利技术具体实施例中基于补偿法的电气系统与控制系统仿真示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例中一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法的流程图。
具体实施方式
[0032]以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。
[0033]图1为本专利技术一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法的步骤流程图。如图1所示，本专利技术一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法，包括如下步骤：
[0034]步骤S1，于t时刻，基于改进的补偿法消除控制系统和电气系统间的延时。
[0035]具体地，步骤S1进一步包括：
[0036]步骤S100，t时刻，计算不考虑控制系统电流注入补偿下的电气系统网络解。
[0037]在本专利技术基于改进的补偿法中，所有控制系统与电气系统接口变量定义为电流注入I，此电流叠加在不考虑控制系统的电气系统网络解上。在本专利技术具体实施例中，不考虑
控制系统的电气系统网络方程为
[0038]Y
n
V
n
＝I
n
‑
I
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0039]其中，Y
n
为系统节点导纳矩阵，V
n
为待求节点电压，I
n
为已知电流源，I
h
为节点电流历史项。
[0040]即，对于公式(1)，将电流注入叠加到已知电流源I
n
，计算公式(1)的不考虑控制系统的电气系统网络解V。
[0041]步骤S101，更新t时刻控制系统中所有电压和电流源，包括电气系统输入到控制系统的电压V
ij
。
[0042]较佳地，所述电气系统输入到控制系统的电压V
ij
的初始值采用上一时步(即t
‑
Δt时刻)的值，而不是本时步电气系统的等值戴维南电压，收敛性更好。
[0043]步骤S102，引入内部变量和梯形法形成描述所述控制系统的代数方程组。
[0044]具体地，采用传递函数表示的控制系统为
[0045]X(s)＝G(s)U(s)
ꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法，包括如下步骤：步骤S1，于t时刻，基于改进的补偿法消除控制系统和电气系统间的延时；步骤S2，更新t时刻所述控制系统中所有电压和电流源；步骤S3，通过前代运算形成控制系统方程组的右端项；步骤S4，通过回代运算得到所述控制系统中所有未知变量，包括非线性元件；步骤S5，更新历史项；步骤S6，输出所述控制系统的变量，进行下一时步计算。2.如权利要求1所述的一种消除外部时延的控制系统电磁暂态仿真方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：步骤S100，t时刻，计算不考虑控制系统电流注入补偿下的电气系统网络解；步骤S101，更新t时刻控制系统中所有电压和电流源，包括电气系统输入到控制系统的电压V
ij
；步骤S102，引入内部变量和梯形法形成描述所述控制系统的代数方程组；步骤S103，通过前代运算形成所述控制系统代数方程组的右端项；步骤S104，通过回代运算得到所述控制系统中所有未知变量X1，包括非线性元件；步骤S105，将所述电气系统等值为戴维南电路，计算所有的控制系统接口处对应的戴维南电压和阻抗，计算电气系统输入到控制系统的电压V
ij
，并更新所述电气系统其他节点电压；步骤S106，检查计算得到的电气系统输入到控制系统的电压V
ij
是否收敛，若收敛，则进入步骤S2，否则返回步骤S101。3.如权利要求2所述的一种消除外部时...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小珊，洪潮，周保荣，赵利刚，周挺辉，涂思嘉，王长香，甄鸿越，黄冠标，徐原，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：