基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法，包括：依据电网拓扑结构和支路阻抗参数，建立大电网的网络导纳矩阵Y，并建立大电网中动态元件微分代数模型；依据时步k，设定第一时步期间，在第一时步期间内进行切除线路；切除线路计算包括将切除节点的逆向补偿电流与元件注入电流矩阵叠加得到最终电流矩阵及第二线性化方程，并进行迭代计算。本发明专利技术在故障后切除线路引起的网络变结构或变参数，在不改变初始网络方程系数矩阵的情况下，实现故障后切除线路的计算，无需重新对网络方程系数矩阵进行重新三角分解，保证了仿真的严格实时性；在时步迭代中可修正注入电流，其等效精度不断逼近基于变网络方程的精确模型。络方程的精确模型。络方程的精确模型。

【技术实现步骤摘要】
基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法


[0001]本专利技术涉及交直流电网数字仿真
，尤其涉及一种基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法。

技术介绍

[0002]实际大型电力系统稳定特性复杂多样，实物试验和解析分析的方法均难以充分、精细地掌握系统运行和调控特性，稳定仿真由于其准确性、高效性和适应性，已成为实际系统稳定性能研究与分析、调控策略合理性和有效性验证的重要手段。特别是对电力装置控制、电力系统调控与保护策略合理性和有效性验证，控制和保护装置实现正确性和可靠性测试，实时仿真已成为必要的基础支撑技术。
[0003]由于大电网仿真节点数量多，动态设备元件模型阶数高，大量非线性环节和注入，导致仿真模型解算运算量大，快速高效的仿真难度较大。其中网络模型—网络方程的解算是大电网仿真效率瓶颈之一，网络方程解算难以并行化，特别是在故障发生、故障清除、切除线路等0+时刻，网络结构、参数发生变化，导致网络方程系数矩阵多个元素发生变化，网络方程解算必须在0+时刻对网络方程系数矩阵重新做三角分解，与系数矩阵维数成三次方正比关系的浮点数运算量使得0+时刻模型解算运算量激增，仿真在0+时刻无法保证实时，从而破坏了整个仿真的实时性。
[0004]在控保装置硬件在环的实时仿真中，故障后系统保护或线路继电保护动作存在不确定性，仿真无法预先获得故障后保护动作时序，因而无法对保护动作后的切除线路动作进行提前处理，亟需一种适用于实时仿真的切除线路即时处理和计算方法。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术提供了基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法解决目前故障后系统保护或线路继电保护动作存在不确定性，仿真无法预先获得故障后保护动作时序，因而无法对保护动作后的切除线路动作进行提前处理的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括：
[0009]依据电网拓扑结构和支路阻抗参数，建立大电网的网络导纳矩阵Y，并建立大电网中动态元件微分代数模型；
[0010]依据时步k，设定第一时步期间，在所述第一时步期间内进行切除线路；
[0011]所述切除线路计算包括将切除节点的逆向补偿电流与元件注入电流矩阵叠加得到最终电流矩阵及第二线性化方程，并进行迭代计算。
[0012]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：所述设定第一时步期间，包括，
[0013]设第一时步期间为m≤k≤n，其中，k＝1,2,3,4,
…
，首次步长k＝1；
[0014]在第m时步切除线路；
[0015]在第n+1时步合闸线路。
[0016]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：所述切除节点为被切除线路两端母线的节点，表示为i、j；
[0017]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：所述将切除节点的逆向补偿电流与元件注入电流矩阵叠加得到最终电流矩阵包括，
[0018]k时步首次计算，
[0019]计算i节点逆向电流，表示为：
[0020][0021]其中，分别为电压向量的第i、j个元素，Z
L
为被切除线路阻抗；
[0022]计算j节点逆向电流，表示为：
[0023][0024]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：将i与j节点逆向电流与元件注入电流矩阵叠加，得到最终电流矩阵
[0025][0026]及第二线性化方程，表示为，
[0027][0028]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：基于LU分解和前代回代方法解算所述第二线性化方程，得到电网各节点电压
[0029]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：所述迭代计算为5次，
[0030]迭代计算时，i节点逆向电流，表示为：
[0031][0032]迭代计算时，j节点逆向电流，表示为：
[0033][0034]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：还包括，设定第二时步期间，在所述第二时步期间进行所述动态元件微分代数模型解算；
[0035]所述第二时步期间为当k<m或k>n。
[0036]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：所述动态元件微分代数模型解算包括，
[0037]解算动态元件，计算元件注入电流矩阵
[0038]形成第一线性化方程，表示为：
[0039][0040]解算方程，得到电网各节点电压矩阵
[0041]重复第二时步期间的动态元件微分代数模型解算，迭代计算5次。
[0042]作为本专利技术所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的一种优选方案，其中：第一时步期间或第二时步期间的迭代计算结束后，所述时步k增加1，并进行下一时步解算。
[0043]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术在故障后切除线路引起的网络变结构或变参数，通过等效电流注入实现，即通过修改网络方程右端注入电流项以等效切除线路引起的网络变结构和变参数。在不改变初始网络方程系数矩阵的情况下，实现故障后切除线路的计算，因而在0+时步计算中，无需重新对网络方程系数矩阵进行重新三角分解，运算量与非0+时刻相当，突破实时仿真效率瓶颈，保证了仿真的严格实时性。此外，在时步迭代中可修正注入电流，其等效精度不断逼近基于变网络方程的精确模型。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0045]图1为本专利技术一个实施例所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法的整体流程示意图。
具体实施方式
[0046]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术的保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法，其特征在于，包括：依据电网拓扑结构和支路阻抗参数，建立大电网的网络导纳矩阵Y，并建立大电网中动态元件微分代数模型；依据时步k，设定第一时步期间，在所述第一时步期间内进行切除线路；所述切除线路计算包括将切除节点的逆向补偿电流与元件注入电流矩阵叠加得到最终电流矩阵及第二线性化方程，并进行迭代计算。2.如权利要求1所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法，其特征在于，所述设定第一时步期间，包括，设第一时步期间为m≤k≤n，其中，k＝1,2,3,4,
…
，首次步长k＝1；在第m时步切除线路；在第n+1时步合闸线路。3.如权利要求2所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法，其特征在于，所述切除节点为被切除线路两端母线的节点，表示为i、j。4.如权利要求2或3所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法，其特征在于，所述将切除节点的逆向补偿电流与元件注入电流矩阵叠加得到最终电流矩阵包括，k时步首次计算，计算i节点逆向电流，表示为：其中，分别为电压向量的第i、j个元素，Z
L
为被切除线路阻抗；计算j节点逆向电流，表示为：5.如权利要求4所述的基于逆向电流注入的大电网实时仿真切线故障计算方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文霞，何向刚，胡江，高华，罗文雲，马冲，龙家焕，郑絮，张树卿，张东辉，马蕊，罗洋，唐学用，马覃峰，王寅，刘明顺，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：