[发明专利]一种机电-电磁混合仿真方法及系统

说明书

本发明提供了一种机电‑电磁混合仿真方法及系统，包括：确定在电磁暂态网络侧连接有满足预设条件的输电线的母线为混合仿真接口位置；所述输电线上电磁波传播延迟τ大于电磁暂态仿真步长Δt；所述输电线的k侧连接机电暂态网络，所述输电线的j侧连接电磁暂态网络的其余网络；将所述电磁暂态网络的其余网络、所述输电线以及机电暂态网络等值为下述三部分：输电线j侧与电磁暂态网络的其余网络部分、输电线k侧与机电暂态网络的等值电路部分、以及电磁暂态网络的等值电路与机电暂态网络部分；对上述三部分分别求解得到电磁暂态网络以及机电暂态网络的电网状态。本发明提供的技术方案可大大减少了接口计算量，提升了计算效率。

技术领域

本发明涉及电力系统数字仿真方法，具体涉及一种机电‐电磁混合仿真方法及系统。

背景技术

实际电力系统暂态过程和动态过程响应的频率范围从零赫兹到数兆赫兹，覆盖从低频振荡、次同步振荡、暂态过程、次暂态过程到系统行波等不同时间尺度的物理过程。针对大型实际电网建立详尽的数学模型来模拟全部的物理过程既无可能也不必要，传统的时域仿真是对不同时间尺度的暂态或动态过程，采用不同的数学模型和仿真算法分别进行分析，形成电磁暂态仿真、机电暂态仿真和中长期动态仿真等不同方法。

随着我国特高压交直流混联电网的快速发展、以及电力电子技术在电力系统中的广泛应用，不同时间尺度的暂态过程相互交织和影响，呈现强耦合特征，采用单一时间尺度仿真手段进行电网安全稳定分析和控制决策的局限性越来越明显，而兼顾仿真规模和仿真精度的机电暂态-电磁暂态混合仿真技术得到了较快发展。

机电暂态-电磁暂态混合仿真是指，在一次仿真过程中将研究的电网对象按照拓扑分割成机电暂态网络和电磁暂态网络分别进行计算，通过机电暂态-电磁暂态混合仿真接口进行数据交换，实现联合的仿真过程。拓扑分割方式随研究目的和接口算法的不同而异。机电暂态-电磁暂态混合仿真是机电暂态仿真和电磁暂态仿真方法的结合和技术特点的互补。从机电暂态仿真角度看，相当于机电暂态网络中的一部分采用更加详细的数学模型和仿真算法，来提高局部电网的仿真精度；从电磁暂态仿真角度讲，相当于将原本需要等值化简的外部网络替换为机电暂态网络，进而准确反映大电网的振荡模式、系统阻尼、故障扰动等特性，为电磁暂态网络的仿真分析提供必要的系统背景，在保证电网仿真规模的同时也提高了大电网仿真精度。

机电暂态-电磁暂态混合仿真的关键是如何解决机电暂态和电磁暂态的数据交互接口问题，具体包括三个方面问题：1)接口位置选择方法；2)对侧网络等值方法及等值信息更新方法；3)数据交互方式和接口误差处理方法。针对这些问题，不同混合仿真软件的解决思路各有千秋。我国开展机电暂态-电磁暂态混合仿真的软件开发和实用化应用较早，积累了大量经验，出现了以ADPSS、PS-MODEL等为代表的混合仿真程序，其技术路线基本相同，但以ADPSS为代表现有机电暂态-电磁暂态混合仿真方法和存在以下不足：

现有的机电暂态-电磁暂态混合仿真接口等值电路如附图1所示，计算电磁暂态网络时，将机电暂态网络进行戴维南等值；计算机电暂态网络时，将电磁暂态网络进行诺顿等值。

现有的接口算法为：零时刻初始化时，根据全网初始状态计算得到机电暂态网络的等值阻抗阵Z_st和电磁暂态网络的等值导纳阵Y_emt。在每一个接口时刻，机电暂态网络向电磁暂态网络发送正负零序等值电势E_st，若机电暂态网络拓扑变化需重新发送等值阻抗阵Z_st；同时，电磁暂态网络向机电暂态网络发送边界点的正负零序电压U_emt和电流I′_emt，机电暂态网络收到后按照电磁侧等值导纳阵Y_emt不变的假定求解诺顿等值电路注入电流I_emt＝I′_emt+Y_emt*U_emt。