本发明专利技术涉及一种电力系统机电／电磁暂态仿真转换系统及设计方法，包括一个顶层模块，六个二级模块和十九个三级模块。顶层模块为ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块，二级模块包括ＰＳＳ／Ｅ网络数据输入、发电机数据转换、变压器数据转换、支路数据转换、负荷数据转换、ＥＭＴＰ数据格式输出模块，三级模块包括读入、输出ＰＳＳ／Ｅ数据文件等模块。本发明专利技术针对目前电力系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真各自相对独立的现状，从电力系统机电暂态／电磁暂态转换仿真的需求出发，提出了一种基于ＰＳＳ／Ｅ和ＥＭＴＰ软件的电力系统机电／电磁暂态仿真转换系统设计方法。实际上海电网数据转换结果，表明该系统能准确的实现电力系统机电暂态仿真到电磁暂态仿真的成功转换。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统，尤其是一种基于PSS/E 和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统设计方法。
技术介绍
电力系统仿真是通过建立适当的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法；机电 暂态仿真是指在一定的初值条件下联立求解电力系统代数方程和微分方程，以获得物理量 的时域解，即对离散的时间序列逐步求出相应的系统状态矢量值，PSS/E是典型的电力系统 机电暂态仿真软件，其最大的优点在于它可用于超大规模的系统仿真，局限性在于其仿真 精度不高，无法用于过电压故障分析、接地等现象的快速暂态分析；电磁暂态仿真的操作原 理是用综合化的梯形规则来解决在时间界域系统成分中的微分方程，EMTP是典型的电力系 统电磁暂态仿真软件，它在过电压故障分析、接地等现象的快速暂态分析具有非常好的精 确度。为实现电力系统中在大电网下的局部过电压故障分析、接地等现象的快速暂态分析， 需要一种电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真转换系统。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种基于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转 换系统及其设计方法，该系统和系统设计方法能准确的实现电力系统机电暂态仿真到电磁 暂态仿真的成功转换。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种电力系统机电/电磁暂态仿真转换 系统，包括一个顶层模块，六个二级模块和十九个三级模块，其特点是顶层模块为PSS/ E-EMTP数据转换模块，二级模块包括PSS/E网络数据输入、发电机数据转换、变压器数据转 换、支路数据转换、负荷数据转换、EMTP数据格式输出模块，三级模块包括读入、输出PSS/E 数据文件模块；PSS/E网络数据输入模块用于读取*raw文件中的数据和*dyr发电机数据，并传 送至PSS/E-EMTP数据转换模块以及接受PSS/E数据文件；发电机数据转换模块用于读取发电机母线节点、发电机暂态数据，输入发电机 辅助数据，计算发电机电压、角度，形成发电机EMTP数据，将发电机EMTP数据传送至PSS/ E-EMTP数据转换模块以及接受发电机PSS/E数据；变压器数据转换模块用于读取变压器各侧节点号、计算变压器各绕组阻抗和各 侧电压，形成变压器EMTP数据，将变压器EMTP数据传送至PSS/E-EMTP数据转换模块以及 接受变压器PSS/E数据；支路数据转换模块用于读取各支路节点号、计算支路阻抗，形成支路EMTP数据， 将支路EMTP数据传送至PSS/E-EMTP数据转换模块以及接受支路PSS/E数据；负荷数据转换模块用于读取名负荷节点号、计算负荷大小，形成负荷EMTP数据， 将负荷EMTP数据传送至PSS/E-EMTP数据转换模块以及接受负荷PSS/E数据；3EMTP数据格式输出模块用于接受从PSS/E-EMTP数据转换模块输出的-EMTP数 据格式，形成EMTP数据文件并输出。实现上述电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统的设计方法，其特征在于，具体 步骤是(1)读入机电暂态仿真PSS/E数据文件；(2)识别并实现机电暂态数据到电磁暂态数据格式的转换；(3)根据输出仿真数据要求输出电磁暂态数据文件；(4)判断是否进行电磁暂态仿真；(5)仿真完毕，退出机电暂停/电磁暂态数据转换系统。本专利技术的有益效果是本专利技术针对目前电力系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真各 自相对独立的现状，从电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真的需求出发，提出了一种基 于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统及其设计方法。实际上海 电网数据转换结果，表明该系统能准确的实现电力系统机电暂态仿真到电磁暂态仿真的成 功转换。附图说明图1是电磁暂态、机电暂态和中长期动态示意图；其中，S是仿真类型，D是电磁暂态，M是机电暂态，Z是中长期动态图2是PSS/E-EMTP数据转换原理结构图；其中D11是PSS/E数据文件，D12是网络数据；D21是发电机PSS/E数据文件，D22 是发电机EMTP数据；D31、D32是变压器PSS/E数据；D41是支路PSS/E数据，D42是支路 EMTP数据；D51、D52是负荷PSS/E数据；D61是EMTP数据格式图3是电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统流程图；图4是2008年度上海电网分区示意图。具体实施例方式下面结合附加税图与实施例对本专利技术作进一步的说明。(1)电力系统机电暂态仿真电力系统机电暂态仿真主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰 动后的静态稳定性能。其中暂态稳定仿真分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除线 路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为和 保持同步稳定运行的能力。电力系统机电暂态仿真需要联立求解电力系统微分方程组和代数方程组以获得 物理量的时域解。代数方程的求解方法主要有进行迭代求解的牛顿拉夫逊法、基于导纳矩 阵形式的高斯塞德尔法和基于稀疏三角分解的直接解法。微分方程的求解方法可采用显式 积分法或隐式积分法，其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应用。按 照微分方程的求解顺序可分为交替求解法和联立求解法。机电暂态仿真模式下，采用有效值方式进行计算，系统网络用基于复阻抗的代数 方程描述。因此机电在他仿真模式下的系统式一个纯基波模型。同时在这一仿真模式下发电机和其它电机既可以用完整的，也可以用降阶的微分方程来表示。由于引入了对称分量 法，机电暂态仿真模式也可以计算不对称故障。这种仿真模式采用代数方程描述系统网络， 对所描述的系统大小一般没有限制。因此，在实际工程中特别式对大型电力系统的稳定研 究，机电暂态仿真程序，如PSS/E得到了广泛的应用。但是，由于这些程序采用纯基波模型， 在使用上也有一定的局限性，特别是它无法处理电力系统非线性特性。(2)电力系统电磁暂态仿真电力系统电磁暂态仿真必须考虑直流及控制系统的电磁暂态特性、输电线路的分 布参数特性和参数的频率特性、发电机的电磁和机电暂态过程以及一系列元件的非线性特 性。因此电磁暂态仿真的数学模型必须建立这些元件的代数或微分、偏微分方程。电磁暂 态仿真一般都是基于Dommel算法，通过用隐式梯形积分法将电力系统的微分、偏微分方程 转化为差分方程。电磁暂态仿真模式下，系统通过代数方程、微分方程和偏微分方程进行完整描述， 系统参数可分相输入并可独立修改。电磁暂态仿真模式采用瞬时值方式进行计算，可以精 确的模拟还有HVDC和FACTS装置的复杂系统的各种元件，如常规晶闸管、低频门极关断晶 闸管(GT0)甚至高频绝缘栅双极晶闸管(IGBT)。因此，电磁暂态仿真模式能比较准确地分 析交直流电力系统的各种暂态问题。但是，由于电磁暂态模式是建立在微分方程是基础上， 它的求解速度较慢。(3)电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统电力系统时域仿真根据所考察的动态过程不同可分为电磁暂态仿真、机电暂态仿 真和中长期仿真，图1给出了电力系统电磁暂态仿真、机电暂态仿真和中长期动态仿真示 意图。如图2所示，本专利技术从电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真的需求出发，提出了 一种基于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真数据转换系统。该数据转换系 统包括一个顶层模块包括PSS/E-EMTP数据转换模块，二级模块包括PS本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电力系统机电／电磁暂态仿真转换系统，包括一个顶层模块，六个二级模块和十九个三级模块，其特征在于：所述顶层模块为ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块，二级模块包括ＰＳＳ／Ｅ网络数据输入、发电机数据转换、变压器数据转换、支路数据转换、负荷数据转换、ＥＭＴＰ数据格式输出模块，三级模块包括读入、输出ＰＳＳ／Ｅ数据文件模块；所述ＰＳＳ／Ｅ网络数据输入模块：用于读取＊ｒａｗ文件中的数据和＊ｄｙｒ发电机数据，并传送至ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块以及接受ＰＳＳ／Ｅ数据文件；所述发电机数据转换模块：用于读取发电机母线节点、发电机暂态数据，输入发电机辅助数据，计算发电机电压、角度，形成发电机ＥＭＴＰ数据，将发电机ＥＭＴＰ数据传送至ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块以及接受发电机ＰＳＳ／Ｅ数据；所述变压器数据转换模块：用于读取变压器各侧节点号、计算变压器各绕组阻抗和各侧电压，形成变压器ＥＭＴＰ数据，将变压器ＥＭＴＰ数据传送至ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块以及接受变压器ＰＳＳ／Ｅ数据；所述支路数据转换模块：用于读取各支路节点号、计算支路阻抗，形成支路ＥＭＴＰ数据，将支路ＥＭＴＰ数据传送至ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块以及接受支路ＰＳＳ／Ｅ数据；所述负荷数据转换模块：用于读取名负荷节点号、计算负荷大小，形成负荷ＥＭＴＰ数据，将负荷ＥＭＴＰ数据传送至ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块以及接受负荷ＰＳＳ／Ｅ数据；所述ＥＭＴＰ数据格式输出模块：用于接受从ＰＳＳ／Ｅ－ＥＭＴＰ数据转换模块输出的－ＥＭＴＰ数据格式，形成ＥＭＴＰ数据文件并输出。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：靳希，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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