[发明专利]一种基于隐式数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于隐式数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法。与已有的电力系统暂态稳定数值仿真隐式梯形积分方法相比，采用了局部截断误差更小的功角积分公式，即将描述电力系统暂态过程的非线性微分方程组，表示为线性部分和非线性部分。通过合理将线性部分的系统矩阵选为奇异阵，以得到状态转移矩阵的准确解析表达式，并用线性可积函数去近似微分方程组的非线性部分，以得到一组隐式积分公式。其中，发电机功角隐式积分公式的局部截断误差为，高于局部截断误差为的隐式梯形积分，而每一次积分的计算量则与隐式梯形积分相当。由于采用了高精度的隐式积分公式，使得在相同迭代精度下每一积分步迭代次数减少，从而显著地减少了仿真的计算量。

主权项

1.一种基于隐式数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：输入系统的原始参数和信息，进行潮流计算得到稳态工况下的运行变量值，包括发电机节点的电压，注入网络的电流及发电机电磁功率；步骤2：计算状态变量功角的初值、角频率的初值、发电机的暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节状态变量组成的状态向量子向量的初值；步骤3：形成描述系统暂态过程的微分方程和网络代数方程,并且进行网络代数方程因子表分解；步骤4：置暂态稳定计算初值时刻，确定暂态稳定计算采用的积分步长，进行暂态稳定仿真计算；步骤5：判断是否有故障或操作发生；若无，则转向步骤8；若有则执行步骤6；步骤6：依据故障或操作情况，修改网络代数方程的因子表；步骤7：求解网络代数方程，得到时刻的运行变量；步骤8：计算时刻的系统的状态变量，运行变量，本步骤具体过程如下：步骤8.1：根据时刻系统的状态变量包括各台发电机功角、角频率和各发电机的暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节状态变量组成的状态向量子向量，其中下标表示第台发电机；运行变量包括各节点电压和各节点的注入电流；用如下显式积分公式预测各发电机功角在时刻的初值：其中，为系统同步角频率，为第台发电机惯性时间常数，为第台原动机机械功率；用显式欧拉公式预测各发电机角频率的初值，和其它各状态变量的初值；取运行变量初值；步骤8.2：置迭代次数；步骤8.3：按如下积分公式求出发电机功角和角频率；按一般隐式梯形积分公式：求出其它状态变量；步骤8.4：求解网络代数方程式中，为节点导纳矩阵；首先求解等式右边的虚拟电流，从而得到时刻系统的运行变量，进而得到各发电机的电磁功率；步骤8.5：检查两次迭代各发电机最大电磁功率偏差值，若偏差大于给定精度，令，返回步骤8.3继续迭代；否则，执行步骤9；步骤9：判断系统是否稳定，即任意两台发电机的最大相对摇摆功角是否大于某一给定值，若是执行步骤12；否则，执行步骤10；步骤10：将仿真时间推进一个步长，令；步骤11：判断是否到达事先给定的仿真时间；若则执行步骤12，否则返回步骤5；步骤12：输出计算结果并结束计算。