[发明专利]一种机电暂态-电磁暂态混合仿真方法和系统

说明书

本发明涉及一种机电暂态‑电磁暂态混合仿真方法和系统，包括：将一端接地的功率补偿器件接于混合仿真模型的双向开口的仿真接口上；闭合所述功率补偿器件中的受控开关，并开始仿真；当所述功率补偿器件中的箝位电压源的输出功率在预设持续时间内均不小于预设阈值，则仿真失败；否则，关断所述功率补偿器件的受控开关，并输出仿真结果。本发明提供的技术方案，在双向开口的仿真接口处连接可控的功率补偿器件，通过功率补偿器件的箝位电压源的功率补偿作用实现了仿真启动阶段机电模型和电磁模型的解耦，使得所述机电模型不受电磁模型不平稳状态的影响，电磁模型能够借助箝位电压源的支撑迅速进入稳态；从而使得机电暂态‑电磁暂态混合仿真顺利进行。

技术领域

本发明涉及电力系统的模拟与计算领域，具体涉及一种机电暂态-电磁暂态混合仿真方法和系统。

背景技术

电力系统电磁暂态仿真和机电暂态仿真这两种类型的仿真在计算步长、仿真时间范围、变量表示、数学模型等方面都存在着很大差异。

其差异在于：电磁暂态仿真通常描述过程持续时间在纳秒、微秒、毫秒级的系统快速暂态特性，计算步长一般为20-200微秒，典型计算步长为50微秒，而机电暂态仿真通常描述过程持续时间在几秒到几十秒的系统暂态稳定特性，典型计算步长为10毫秒。电磁暂态与机电暂态仿真的典型计算步长相差200倍。

电磁暂态仿真采用ABC三相瞬时值表示，可以描述系统三相不对称、波形畸变，以及谐波叠加等特性；机电暂态仿真基于工频正弦波假设条件，将系统由三相网络经过线性变换转换为相互解耦的正、负、零序网络分别计算，系统变量采用基波相量表示。

电磁暂态仿真元件模型采用网络中广泛存在的电容、电感等元件构成的微分方程或偏微分方程描述；而机电暂态仿真中，系统元件模型除发电机等动态元件外均采用相量方程线性表示。相对于电磁暂态模型，机电暂态仿真模型都根据仿真条件作了一定程度的简化。

如上所述，电力系统机电暂态仿真过程和电磁暂态仿真过程是两个用不同数学模型表征、具有不同时间常数的过程，在仿真原理和方法上存在较大差异。为了将大规模复杂电力系统的机电暂态仿真和局部系统的电磁暂态仿真集成在一个进程中，需要采用接口技术，通过仿真过程中机电暂态网络的计算信息和电磁暂态网络的计算信息的随时交换，来实现大规模电力系统的电磁暂态和机电暂态混合仿真。

机电暂态-电磁暂态混合仿真接口技术采用双方网络互相等值的办法。在进行电磁暂态网络计算时，对机电暂态网络进行等值；在进行机电暂态网络计算时，对电磁暂态网络进行等值。

由于机电暂态网络为三序相量网络，而电磁暂态网络为三相瞬时值网络，因此，还需要进行序-相变换，瞬时量-相量变换。另外机电暂态网络计算的步长大，而电磁暂态网络计算的步长小。因此，机电暂态网络和电磁暂态网络之间的数据交换是以机电暂态步长为单位进行的。

基于混合仿真接口技术的上述特点，使得仿真接口的机电暂态-电磁暂态混合仿真模型在仿真过程很难完成，究其原因，机电暂态-电磁暂态混合仿真模型的电磁模型在启动时状态不平稳、其与机电暂态-电磁暂态混合仿真模型的机电模型相互影响，导致仿真接口处交互的数据波动较大，进而导致系统失稳。

目前，还没有能解决上述问题的方法被提出。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种机电暂态-电磁暂态混合仿真方法，该方法，在双向开口的仿真接口处连接可控的功率补偿器件，通过功率补偿器件的箝位电压源的功率补偿作用实现了仿真启动阶段机电模型和电磁模型的解耦，使得所述机电模型不受电磁模型不平稳状态的影响，电磁模型能够借助箝位电压源的支撑迅速进入稳态；当箝位电压源达到微小功率输出时将之自动切除，双向开口的仿真接口独立承担机电模型与电磁模型的数据交互，从而使得机电暂态-电磁暂态混合仿真的顺利进行。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：