基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法制造方法及图纸

本申请公开了一种基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，其中，该方法包括：根据交流输电线路的解耦点拆分电力系统仿真模型为至少两个子模型，并将子模型分别部署于至少两台仿真器中；基于过零点同步相角测量算法获取全局同步相量，并根据全局同步相量获取电能信号；将电能信号发送至各子模型，并根据电能信号执行各子模型的联合仿真。本申请基于包括全局同步相量的电能信号进行各子模型的联合仿真，能够提高联合仿真结果的可靠性。能够提高联合仿真结果的可靠性。能够提高联合仿真结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法


[0001]本申请涉及电网仿真领域，尤其涉及一种基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法。

技术介绍

[0002]电压相量是电力系统的一个重要参数，也是实施各种控制和并网合闸操作的重要依据。随着通信技术的发展，特别是全球定位系统的出现，为电力系统提供了统一的时钟标准，使相量的同步测量成为可能。同步相量测量技术与同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)已成为电力系统工业广域监控、保护和控制(Wide Area Monitoring、Protection and Control，WAMPAC)应用的重点。通过将分布于各个同步相量测量单元的数据实时地传送到服务器端，以供监测、分析、对时等用途。由IEEE电子工程协会电力系统委员会制定的IEEE C37.118协议及IEC/IEEE 60255
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118
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1标准来统一规范相量数据的输出格式以及系统的通信规约，规范同步相量测量装置的主要技术性能。
[0003]在潮流计算中，母线节点的电压是电力系统的状态向量，其相位角是描述系统运行状态的重要变量。因此实时测量各变电站母线电压相量，特别是它们的相位角，无论对于系统的稳定性判别还是实时控制都具有非常重要的意义。利用现场测量装置实时同步测量相角，其获得的相角测量数据经过在调度中心状态估计后，便可用于稳定性分析，其实时性与精度显然都较高。更重要的是相角的实时同步测量方法可以很方便的推广应用到发电机的功角测量，通过实时测量发电机的功角可以得到发电机的功角走向曲线图，从而可以为系统的稳定性判别及发电机失步预测提供新的判据。实现相量参数的实时异地同步测量，需考虑两个同步问题：频率同步即采样频率与被测信号频率同步问题，和时间同步即异地被测信号的时间同步采样问题。
[0004]相关技术中，相量获取方法是先通过现场测量装置测量PV节点(系统调压节点)的电压幅值与有功功率、PQ节点(负荷节点)的有功功率与无功功率，然后通过现场测量装置将测量值送到调度中心，调度中心对这些测量值进行状态估计后，在潮流计算中采用牛顿
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拉夫逊法或高斯
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塞德尔法反复迭代计算，求取节点电压相量的相角，从而获得节点电压相量，并把此时刻的节点电压相量作为稳定计算中的初值，进一步进行稳定性计算。
[0005]在电力系统中的广域实时监测系统中，主要依靠GPS同步时钟的高精确度为广域实时监测系统提供精确的相角测量。GPS卫星把播发的导航电文“打上时间标记”，为精密时间和频率数据在全世界的传播提供同步原子钟网络，即GPS的授时服务。通过基于GPS的时间同步技术，GPS时间与协调世界时UTC可以同步到纳秒量级。GPS同步卫星每秒向地球发送1个同步信号，GPS接收器可以提供间隔为1s的脉冲信号1PPS，其精确度不低于1μs。故而，对于50Hz的工频量而言，其相位误差不超过0.018，完全可以满足功角测量的要求。
[0006]然而，相关技术具有如下不足之处：
[0007]1、现有应用场景中，同步相量测量装置都用于宏观尺度下场站级间与电网进行系统对时，或多层级协同控制系统间控制指令的对时，或多台仿真器设备间机器时钟的对时
校正，并未应用在微观尺度下的电力系统实时仿真模型层级。
[0008]2、传统离线电力系统仿真中都是在单台计算机或仿真器中进行离线仿真。出现实时仿真器后，仿真模型经过编译下载实时运行在下位机中。随着电网规模的不断增大，对实时仿真器的计算资源要求不断提升，实时仿真器需要互联以扩展CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)运算单元数求解更大规模的电力系统模型。但目前仍无法控制多台仿真器同时开始，即各仿真器虽可以进行实时仿真，但仿真是从不同时刻开始的，导致在解算同一模型时系统出现时序紊乱。
[0009]3、对于在两台实时仿真器中运行的统一模型的两部分，两侧模型中都含有同步发电机的交流电网或含有虚拟同步控制的新能源电站或构网型新能源发电，如果在异步仿真情况下直接利用光纤进行互联合闸，且解耦点选择为交流输电线路，由于模型的各部分处在不同时序下的仿真器中，其电压的相位各有不同，会导致系统出现振荡甚至解列。
[0010]4、对于电力系统仿真模型，在搭建完成基本网架结构之后需要首先进行离线潮流计算，以确定参考母线、各PQ节点的有功无功输出、PV节点的电压幅值和相角以及各旋转元件的初始相角，以使模型下载至下位机实时运行时快速达到稳定。但如果实时电力系统仿真模型规模超过单台仿真器的仿真能力，需要将模型拆分至多台仿真器进行联合仿真。由于上位机间的潮流计算模型前处理都为计算机间物理隔离的离线计算，无法将整体模型的平衡状态分配给被拆分开的单独的模型进行潮流预解算，导致各模型在下载至各仿真器进行联合仿真时，多种自平衡互联出现潮流超限、倒送、振荡或环流等使仿真结果不收敛的严重问题。

技术实现思路

[0011]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0012]为此，本申请的目的在于解决部署于多台仿真器的电力系统仿真模型的同步联合仿真问题，提出了一种基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法。
[0013]本申请的另一个目的在于提出基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真系统。
[0014]为达上述目的，本申请一方面提出了基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，包括：
[0015]根据交流输电线路的解耦点拆分电力系统仿真模型为至少两个子模型，并将所述子模型分别部署于至少两台仿真器中；
[0016]基于过零点同步相角测量算法获取全局同步相量，并根据所述全局同步相量获取电能信号；
[0017]将所述电能信号发送至各所述子模型，并根据所述电能信号执行各所述子模型的联合仿真。
[0018]在一种可能的实施方式中，所述基于过零点同步相角测量算法获取全局同步相量，包括：
[0019]获取滤波处理后的各所述子模型接口处母线电压的交流信号；
[0020]将所述交流信号进行模数转化，获取数字化交流信号；
[0021]根据所述数字化交流信号，基于所述过零点同步相角测量算法获取所述全局同步
相量。
[0022]在一种可能的实施方式中，所述根据所述数字化交流信号，基于所述过零点同步相角测量算法获取所述全局同步相量，包括：
[0023]将所述数字化交流信号的过零点时刻与GPS
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OEM接收模块的秒脉冲进行比较，获取与所述数字化交流信号对应的正序电压相角；
[0024]确定其中一个所述正序电压相角为参考相角，并计算其余所述正序电压相角与所述参考相角的相角差；
[0025]根据所述相角差对其余所述正序电压相角进行同步，获取所述全局同步相量。
[0026]在一种可能的实施方式中，所述将所述电能信号发送至各所述子模型，包括：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，其特征在于，包括：根据交流输电线路的解耦点拆分电力系统仿真模型为至少两个子模型，并将所述子模型分别部署于至少两台仿真器中；基于过零点同步相角测量算法获取全局同步相量，并根据所述全局同步相量获取电能信号；将所述电能信号发送至各所述子模型，并根据所述电能信号执行各所述子模型的联合仿真。2.根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，其特征在于，所述基于过零点同步相角测量算法获取全局同步相量，包括：获取滤波处理后的各所述子模型接口处母线电压的交流信号；将所述交流信号进行模数转化，获取数字化交流信号；根据所述数字化交流信号，基于所述过零点同步相角测量算法获取所述全局同步相量。3.根据权利要求2所述的基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，其特征在于，所述根据所述数字化交流信号，基于所述过零点同步相角测量算法获取所述全局同步相量，包括：将所述数字化交流信号的过零点时刻与GPS
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OEM接收模块的秒脉冲进行比较，获取与所述数字化交流信号对应的正序电压相角；确定其中一个所述正序电压相角为参考相角，并计算其余所述正序电压相角与所述参考相角的相角差；根据所述相角差对其余所述正序电压相角进行同步，获取所述全局同步相量。4.根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，其特征在于，所述将所述电能信号发送至各所述子模型，包括：根据IEEE C37.118协议将所述电能信号装配成报文；通过光纤Aurora协议将所述报文发送至各所述子模型。5.根据权利要求4所述的基于同步相量测量装置的电力系统模型联合仿真方法，其特征在于，所述报文的类型包括：数据帧、配置帧、头帧和命令帧。6.一种基于同步相量测量装置的电力系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钧阳，郭小江，杭兆峰，申旭辉，孙栩，李铮，陈怡静，李春华，彭程，奚嘉雯，赵瑞斌，袁辉，王瑞，严祺慧，桂洪波，夏伟，赵若涵，徐琪，
申请(专利权)人：盛东如东海上风力发电有限责任公司华能国际电力江苏能源开发有限公司华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：