CN109657276A - 电磁暂态仿真方法及*** - Google Patents
电磁暂态仿真方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN109657276A CN109657276A CN201811372223.5A CN201811372223A CN109657276A CN 109657276 A CN109657276 A CN 109657276A CN 201811372223 A CN201811372223 A CN 201811372223A CN 109657276 A CN109657276 A CN 109657276A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- analytic signal
- signal vector
- transient
- node
- electric system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明实施例提供了电磁暂态仿真方法及***，通过电流和电压的解析信号实现对电力***的电磁暂态仿真分析，仿真分析得到的结果均为解析信号，即均为复信号，可以很好的实现相量模型与电磁暂态相结合的混合仿真，实现与相量模型的边界协调。且混合仿真过程中可以实现无损的数据转换，降低两种仿真方法在接口处信号转换的难度，进而大大降低了两种仿真方法的交接误差，提高了接口精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电力***暂态仿真技术领域，更具体地，涉及电磁暂态仿真方法及***。
背景技术
随着电力***规模的扩大，在电力***建模仿真领域，可包括相量模型仿真方法和电磁暂态仿真方法，分别采用两个不同数学模型进行表征，且均为具有不同时间常数的物理过程。
传统的相量模型仿真方法计算迅速，但其无法准确模拟电力***局部动态响应的电磁暂态；传统的电磁暂态仿真方法虽然可以准确模拟电力***局部动态响应的电磁暂态，但其难以准确模拟大型电力***全网动态响应的电磁暂态。因此，为了弥补上述不足，目前常采用相量模型和电磁暂态混合仿真的方式对电力***进行仿真。
然而，受限于混合仿真所应用的建模理论，其仿真过程中常常存在接***接误差，从而使得计算得到的仿真结果不准确。这是因为，传统的电磁暂态仿真方法是以建立在实数域上的瞬时值物理模型为基础的建模仿真方法，其计算结果为物理模型的瞬时值实信号；而传统的相量模型仿真方法，其计算结果多为实际信号的复数相量或复数包络信号。在采用上述两种建模仿真方法构造边界接口时，实信号与复信号之间很难实现无损的数据转换，交接误差很难避免。
因此，现急需提供一种可以减少混合仿真中交接误差的电磁暂态仿真方法及***。
发明内容
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种电磁暂态仿真方法及***。
第一方面，本发明实施例提供了一种电磁暂态仿真方法，包括：
获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；
基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；
基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
第二方面，本发明实施例提供了一种电磁暂态仿真***，包括：
节点注入电流解析信号向量确定模块，用于获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；
节点电压解析信号向量确定模块，用于基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；
内部参量确定模块，用于基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行第一方面提供的电磁暂态仿真方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面提供的电磁暂态仿真方法。
本发明实施例提供的电磁暂态仿真方法及***，所述方法包括获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定电力***的节点注入电流解析信号向量；基于节点注入电流解析信号向量，确定电力***的节点电压解析信号向量；基于节点注入电流解析信号向量以及节点电压解析信号向量，确定电力***的内部参量。本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法，通过电流和电压的解析信号实现对电力***的电磁暂态仿真分析，仿真分析得到的结果均为解析信号，即均为复信号，可以很好的实现相量模型与电磁暂态相结合的混合仿真，实现与相量模型的边界协调。且混合仿真过程中可以实现无损的数据转换，降低两种仿真方法在接口处信号转换的难度，进而大大降低了两种仿真方法的交接误差，提高了接口精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电磁暂态仿真方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于电磁暂态仿真方法的混合仿真方法采用的电力***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于电磁暂态仿真方法的混合仿真方法与完全电磁暂态仿真方法的直流电压仿真结果对比图；
图4为图3的局部放大图；
图5为本发明实施例提供的一种基于电磁暂态仿真方法的混合仿真方法与完全电磁暂态仿真方法的晶闸管电压仿真结果对比图；
图6为图5的局部放大图；
图7为本发明实施例提供的一种基于电磁暂态仿真方法的混合仿真方法与完全电磁暂态仿真方法的晶闸管电流仿真结果对比图；
图8为图7的局部放大图；
图9为本发明实施例提供的一种电磁暂态仿真***的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
由于现有技术中混合仿真过程中，传统的电磁暂态仿真方法以建立在实数域上的瞬时值物理模型为基础，计算结果为物理模型的瞬时值实信号；而传统的相量模型仿真方法，其计算结果多为实际信号的复数相量或复数包络信号。在采用基于相量模型和电磁暂态实现的混合仿真方法中，构造边界接口时，实信号与复信号之间很难实现无损的数据转换，交接误差很难避免。因此本发明实施例中提供了一种电磁暂态仿真方法，采用复信号进行仿真，使电磁暂态仿真得到的仿真结果可以与相量模型仿真方法得到的仿真结果实现无损的数据转换，降低交接误差。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电磁暂态仿真方法，包括：
S1，获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；
S2，基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；
S3，基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
具体地，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法是指对电力***进行电磁暂态仿真的方法。对于一个电力***来说，包括多个节点，每两个节点之间形成一个支路，每个支路上可以包括多个元件。因此在电力***中包括多个节点、多个支路以及多个元件。
当需要对电力***进行电磁暂态仿真时，首先需要执行S1，即获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定电力***的节点注入电流解析信号向量。其中，瞬态是指某一时刻的取值，例如I(t)可以表示t时刻的瞬态电流。解析信号(Analytic Signal，AS)是一种复信号，具体指在能量不变的前提下，利用希尔伯特变换为实信号构造一个虚部，使实信号只有正频谱。例如，对于实信号I(t)，它的希尔伯特变换为其中表示对I(t)进行希尔伯特变换。则实信号I(t)对应的解析信号可表示为电力***的节点注入电流解析信号向量是指电力***中所有节点处的注入电流解析信号构成的向量。
作为优选方案，本发明实施例中在获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号时，具体可以基于电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号，确定每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号。
在确定电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号后，根据电力***中与每一节点相关联的支路上的所有元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，即可确定出电力***的节点注入电流解析信号向量。
在确定出电力***的节点注入电流解析信号向量后，执行S2，即根据节点注入电流解析信号向量，确定电力***的节点电压解析信号向量。其中，电力***的节点电压解析信号向量是指电力***中所有节点处的电压解析信号构成的向量。根据电力***中节点注入电流解析信号向量与节点电压解析信号向量之间的数学关系，即可确定电力***的节点电压解析信号向量。
确定电力***的节点电压解析信号向量之后，执行S3，即基于节点注入电流解析信号向量以及节点电压解析信号向量，确定电力***的内部参量。其中，电力***的内部参量可包括：电力***内元件的端口电压、端口电流、电机电磁转矩、转子电流、功角以及转速等，均可以通过电力***的节点注入电流解析信号向量以及节点电压解析信号向量确定，具体确定方法可以通过现有技术中的确定方法实现，本发明实施例中对此不作具体限定。
本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法，获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定电力***的节点注入电流解析信号向量；基于节点注入电流解析信号向量，确定电力***的节点电压解析信号向量；基于节点注入电流解析信号向量以及节点电压解析信号向量，确定电力***的内部参量。本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法，通过电流和电压的解析信号实现对电力***的电磁暂态仿真分析，仿真分析得到的结果均为解析信号，即均为复信号，可以很好的实现相量模型与电磁暂态相结合的混合仿真，实现与相量模型的边界协调。且混合仿真过程中可以实现无损的数据转换，降低两种仿真方法在接口处信号转换的难度，进而大大降低了两种仿真方法的交接误差，提高了接口精度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法，所述获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，具体包括：
获取所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号；
基于希尔伯特变换，将所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号转换为瞬态诺顿等值电流解析信号。
具体地，本发明实施例中提供了一种获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号的方法，具体是首先获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号，然后通过希尔伯特变换，将得到的每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号转换为瞬态诺顿等值电流解析信号。例如，对于电力***中的任一元件i的瞬态诺顿等值电流实信号Ii(t)，通过希尔伯特变换，即将Ii(t)的频率信号相移90度，得到Ii(t)的希尔伯特变换为则任一元件i的瞬态诺顿等值电流解析信号可表示为
本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法的基础是节点分析框架下的传统电磁暂态仿真算法。在原始的电磁暂态仿真的基础上，通过引入虚部计算，实时构造实部信号的希尔伯特变换，从而形成解析信号。与传统电磁暂态仿真不同的是，解析信号框架下的电磁暂态仿真分析是在复数域中进行的，可以很好的实现相量模型与电磁暂态相结合的混合仿真，且混合仿真过程中可以实现无损的数据转换，大大降低了两种仿真方法的交接误差。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法，在对电力***进行电磁暂态仿真时，其中开关动作的判断仅以解析信号的实部作为依据。解析信号的实部***拓扑发生变化时，相应的虚部***拓扑也对应发生变化。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法，所述基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量，具体包括：
根据所述节点注入电流解析信号向量的实部，确定所述节点电压解析信号向量的实部；
根据所述节点注入电流解析信号向量的虚部，确定所述节点电压解析信号向量的虚部。
具体地，本发明实施例中，由于解析信号是一种复信号，存在虚部和实部，因此在通过节点注入电流解析信号向量确定节点电压解析信号向量时，可以分别确定节点电压解析信号向量的虚部和实部，即通过节点注入电流解析信号向量的实部确定节点电压解析信号向量的实部；根据节点注入电流解析信号向量的虚部确定节点电压解析信号向量的虚部。
这里需要说明的是，本发明实施例中所说的节点注入电流解析信号向量的实部也是一个向量，具体是指节点注入电流解析信号向量中的每一节点注入电流解析信号的实部构成的向量。同理，节点注入电流解析信号向量的虚部也是一个向量，具体是指节点注入电流解析信号向量中的每一节点注入电流解析信号的虚部构成的向量。节点电压解析信号向量的实部也是一个向量，具体是指节点电压解析信号向量中的每一节点电压解析信号的实部构成的向量。节点电压解析信号向量的虚部也是一个向量，具体是指节点电压解析信号向量中的每一节点电压解析信号的虚部构成的向量。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的一种电磁暂态仿真方法，所述根据所述节点注入电流解析信号向量的实部，确定所述节点电压解析信号向量的实部；根据所述节点注入电流解析信号向量的虚部，确定所述节点电压解析信号向量的虚部，具体包括：
通过如下方程组确定所述节点电压解析信号向量的实部和虚部：
其中，为所述节点电压解析信号向量，为所述节点注入电流解析信号向量，y为所述电力***的节点导纳矩阵，为节点电压解析信号向量的实部，为节点电压解析信号向量的虚部，为节点注入电流解析信号向量的实部，为节点注入电流解析信号向量的虚部。
具体地，本发明实施例中，根据电力***的节点导纳矩阵来确定节点电压解析信号向量的实部和虚部。其中，电力***的节点导纳矩阵可以根据电力***的矩阵结构、元件参数计算得到，本发明实施例中在此不作具体限定。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的一种电磁暂态仿真方法，所述电力***中包括多个阻感支路；相应地，
对于所述电力***中的任一阻感支路，流经所述任一阻感支路的瞬态电流解析信号，与所述任一阻感支路两端的瞬态电压解析信号之间满足如下关系：
其中，为所述任一阻感支路两端的瞬态电压解析信号，为流经所述任一阻感支路的瞬态电流解析信号，R为所述任一阻感支路内的电阻元件的电阻值，L为所述任一阻感支路内的电感元件的电感值。
具体地，本发明实施例中提供的电力***中包括多个阻感支路，阻感支路是指支路中包括电阻元件和电感元件。则对于任一个阻感支路来说，动态方程可通过如下公式表示：
其中，v(t)表示任一个阻感支路两端的瞬态电压实信号，i(t)表示任一个阻感支路的瞬态电流实信号，R表示任一个阻感支路内的电阻元件的电阻值，L为任一个阻感支路内的电感元件的电感值。
将公式(3)中的v(t)和i(t)分别替换为解析信号，即可得到公式(2)。
由于R和L均为实数，离散化后形成的电力***的节点导纳矩阵y也为实数矩阵，因此对于电力***中实部和虚部网络方程的计算，即对公式(1)的计算是完全解耦的，故实部和虚部计算可完全并行化，避免复数矩阵运算，从而提升计算效率。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法可与相量模型仿真方法综合实现对电力***的混合仿真。其中，相量模型仿真方法包括机电暂态仿真方法、动态相量仿真方法以及频移分析仿真方法。
将本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法与相量模型仿真方法结合进行混合仿真，混合仿真采用的电力***如图2所示，送端21具体为国际大电网会议(InternationalCouncil on Large Electric systems，CIGRE)的背靠背直流输电测试***的整流侧，其基本拓扑结构为12脉动的传统LCC-HVDC***的整流部分；交流区域为新英格兰区域10机39节点交流***，图2中送端21具体包括了编号1-39的39个节点(即母线，图2中的水平线段)以及编号为G1-G10的10个电机。送端21的边界母线为交流***的13号母线。送端21的边界母线与受端22的输入端连接。在受端22中，输入端还连接有滤波器，输入端的上桥臂通过晶闸管、6脉动桥与电感支路连接，输入端的下桥臂通过晶闸管、6脉动桥接地。电感支路的另一侧接有电容支路以及直流负载，电容支路与直流负载并联且均接地。
在混合仿真框架下，图2中提供的电力***，送端21采用基于相分量建模的移频分析仿真方法进行仿真，送端21中的节点采用积分算法进行仿真，具体采用向后欧拉法(Backward Eular，BE)；受端22采用本发明实施例中提供的电磁暂态仿真方法进行仿真，积分算法采用含临界阻尼调整(Critical Damping Adjustment，CDA)的梯形积分法，以抑制开关过程产生的数值振荡。对于图2中提供的电力***，另采用现有技术中提供的完全电磁暂态仿真方法进行仿真，作为对照。
设定送端21和受端22均采用相同仿真步长(即20μs)，直流线路在0.7s发生对地短路故障，故障时间持续0.02s。选取电力***中的联络线(即图2中13号母线与受端22的输入端之间的连接虚线)电流、直流电压、受端22的上桥臂上的晶闸管电压和电流波形进行对比。
对于联络线电流的对比分析，本发明实施例中选择完全电磁暂态仿真得到的参考波形和混合仿真中频移为0(即SFA(0))、频移为50Hz(即SFA(50Hz))时得到的波形进行对比。对比结果为：混合仿真中SFA(0)、SFA(50Hz)时得到的联络线电流的实部波形均与参考波形的重合度高。具体地，混合仿真中SFA(0)时得到的联络线电流的实部波形、混合仿真中SFA(50Hz)时得到的联络线电流的的实部波形与参考波形基本重合；混合仿真中SFA(0)时得到的联络线电流的虚部波形与混合仿真中SFA(50Hz)时得到的联络线电流的的虚部波形基本重合；混合仿真中SFA(0)时得到的联络线电流的包络波形与混合仿真中SFA(50Hz)时得到的联络线电流的包络波形基本重合。基本重合产生的最大相对误差errmax＜10-5量级。
值得注意的是，混合仿真中得到的包络波形曲线并不是完全平滑的直线，其中包含了多个明显的尖峰，可分别对应送端21的低次特征谐波。可见，本发明实施例中提供的基于解析信号的电磁暂态仿真方法可无损地实现相量到瞬时信号的转换，从而保证仿真精度。
对于直流电压的对比分析，本发明实施例中选择完全电磁暂态仿真得到的参考波形和混合仿真中频移为0(即SFA(0))时得到的波形进行对比。对比结果为：如图3和图4所示，图3为直流电压的仿真结果对比图，纵坐标为电压值，单位为V。图4为图3的局部放大图。从图3中可以看出，混合仿真中SFA(0)时得到的实部波形(即图3中的混合仿真SFA(0)实部)与参考波形重合(即均为图3中的黑色实线)。图4中可以看出二者重合产生的最大相对误差errmax＜10-5量级。
对于晶闸管电压波形的对比分析，本发明实施例中选择完全电磁暂态仿真得到的参考波形和混合仿真中频移为0(即SFA(0))时得到的波形进行对比。对比结果为：如图5和图6所示，图5为晶闸管电压波形的仿真结果对比图，纵坐标为电压值，单位为V。图6为图5的局部放大图。从图5中可以看出，混合仿真中SFA(0)时得到的实部波形(即图5中的混合仿真SFA(0)实部)与参考波形重合(即均为图5中的黑色实线)。图6中可以看出二者重合产生的最大相对误差errmax＜10-5量级。
对于晶闸管电流波形的对比分析，本发明实施例中选择完全电磁暂态仿真得到的参考波形和混合仿真中频移为0(即SFA(0))时得到的波形进行对比。对比结果为：如图7和图8所示，图7为晶闸管电流的仿真结果对比图，纵坐标为电流值，单位为A。图8为图7的局部放大图。从图7中可以看出，混合仿真中SFA(0)时得到的实部波形(即图7中的混合仿真SFA(0)实部)与参考波形重合(即均为图7中的黑色实线)。图8中可以看出二者重合产生的最大相对误差errmax＜10-5量级。
综上所述，从电力***中的联络线电流、直流电压、受端22的上桥臂上的晶闸管电压和电流波形的对比结果可知，采用本发明实施例中提供的电磁暂态仿真分析方法与相量模型进行混合仿真，得到的实部波形与现有技术得到的参考波形基本重合，但是由于本发明实施例中提供的电磁暂态仿真分析方法基于解析信号，存在虚部，可以保证与相量模型的对接，降低交接误差，提高了接口精度。
如图9所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了电磁暂态仿真***，包括：注入电流解析信号向量确定模块91、电压解析信号向量确定模块92和内部参量确定模块93。其中，
注入电流解析信号向量确定模块91用于获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；
电压解析信号向量确定模块92用于基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；
内部参量确定模块93用于基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
具体地，本发明实施例中，当需要对电力***进行电磁暂态仿真时，首先需要通过注入电流解析信号向量确定模块91获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定电力***的节点注入电流解析信号向量。其中，瞬态是指某一时刻的取值，例如I(t)可以表示t时刻的瞬态电流。解析信号(Analytic Signal，AS)是一种复信号，具体指在能量不变的前提下，利用希尔伯特变换为实信号构造一个虚部，使实信号只有正频谱。例如，对于实信号I(t)，它的希尔伯特变换为其中表示对I(t)进行希尔伯特变换。则实信号I(t)对应的解析信号可表示为电力***的节点注入电流解析信号向量是指电力***中所有节点处的注入电流解析信号构成的向量。
在确定出电力***的节点注入电流解析信号向量后，通过电压解析信号向量确定模块92根据节点注入电流解析信号向量，确定电力***的节点电压解析信号向量。其中，电力***的节点电压解析信号向量是指电力***中所有节点处的电压解析信号构成的向量。根据电力***中节点注入电流解析信号向量与节点电压解析信号向量之间的数学关系，即可确定电力***的节点电压解析信号向量。
确定电力***的节点电压解析信号向量之后，通过内部参量确定模块93基于节点注入电流解析信号向量以及节点电压解析信号向量，确定电力***的内部参量。其中，电力***的内部参量可包括：电力***内元件的端口电压、端口电流、电机电磁转矩、转子电流、功角以及转速等，均可以通过电力***的节点注入电流解析信号向量以及节点电压解析信号向量确定，具体确定方法可以通过现有技术中的确定方法实现，本发明实施例中对此不作具体限定。
本发明实施例中提供的电磁暂态仿真***，通过电流和电压的解析信号实现对电力***的电磁暂态仿真分析，仿真分析得到的结果均为解析信号，即均为复信号，可以很好的实现相量模型与电磁暂态相结合的混合仿真，实现与相量模型的边界协调。且混合仿真过程中可以实现无损的数据转换，降低两种仿真方法在接口处信号转换的难度，进而大大降低了两种仿真方法的交接误差，提高了接口精度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真***，所述节点注入电流解析信号向量确定模块具体用于：
获取所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号；
基于希尔伯特变换，将所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号转换为瞬态诺顿等值电流解析信号；
基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真***，所述节点电压解析信号向量确定模块，具体用于：
根据所述节点注入电流解析信号向量的实部，确定所述节点电压解析信号向量的实部；
根据所述节点注入电流解析信号向量的虚部，确定所述节点电压解析信号向量的虚部。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真***，所述节点电压解析信号向量确定模块，具体用于：通过方程组(1)确定所述节点电压解析信号向量的实部和虚部。
具体地，本发明实施例中提供的电磁暂态仿真***中各模块的作用与上述方法类实施例中的流程与操作步骤是一一对应的，产生的效果也完全相同，本发明实施例中在此不再赘述。
如图10所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种电子设备，包括：处理器(processor)101、存储器(memory)102、通信接口(Communications Interface)103和总线104；其中，
所述处理器101、存储器102、通信接口103通过总线104完成相互间的通信。所述存储器102存储有可被所述处理器101执行的程序指令，处理器101用于调用存储器102中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：S1，获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；S2，基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；S3，基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
存储器102中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：S1，获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；S2，基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；S3，基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电磁暂态仿真方法，其特征在于，包括：
获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；
基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；
基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
2.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，具体包括：
获取所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号；
基于希尔伯特变换，将所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号转换为瞬态诺顿等值电流解析信号。
3.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量，具体包括：
根据所述节点注入电流解析信号向量的实部，确定所述节点电压解析信号向量的实部；
根据所述节点注入电流解析信号向量的虚部，确定所述节点电压解析信号向量的虚部。
4.根据权利要求3所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述根据所述节点注入电流解析信号向量的实部，确定所述节点电压解析信号向量的实部；根据所述节点注入电流解析信号向量的虚部，确定所述节点电压解析信号向量的虚部，具体包括：
通过如下方程组确定所述节点电压解析信号向量的实部和虚部：
其中，为所述节点电压解析信号向量，为所述节点注入电流解析信号向量，y为所述电力***的节点导纳矩阵。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述电力***中包括多个阻感支路；相应地，
对于所述电力***中的任一阻感支路，流经所述任一阻感支路的瞬态电流解析信号，与所述任一阻感支路两端的瞬态电压解析信号之间满足如下关系：
其中，为所述任一阻感支路两端的瞬态电压解析信号，为流经所述任一阻感支路的瞬态电流解析信号，R为所述任一阻感支路内的电阻元件的电阻值，L为所述任一阻感支路内的电感元件的电感值。
6.一种电磁暂态仿真***，其特征在于，包括：
节点注入电流解析信号向量确定模块，用于获取电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，并基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量；
节点电压解析信号向量确定模块，用于基于所述节点注入电流解析信号向量，确定所述电力***的节点电压解析信号向量；
内部参量确定模块，用于基于所述节点注入电流解析信号向量以及所述节点电压解析信号向量，确定所述电力***的内部参量。
7.根据权利要求6所述的电磁暂态仿真***，其特征在于，所述节点注入电流解析信号向量确定模块具体用于：
获取所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号；
基于希尔伯特变换，将所述电力***中每一元件的瞬态诺顿等值电流实信号转换为瞬态诺顿等值电流解析信号；
基于每一元件的瞬态诺顿等值电流解析信号，确定所述电力***的节点注入电流解析信号向量。
8.根据权利要求6所述的电磁暂态仿真***，其特征在于，所述节点电压解析信号向量确定模块，具体用于：
根据所述节点注入电流解析信号向量的实部，确定所述节点电压解析信号向量的实部；
根据所述节点注入电流解析信号向量的虚部，确定所述节点电压解析信号向量的虚部。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行如权利要求1-5中任一项所述的电磁暂态仿真方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1-5中任一项所述的电磁暂态仿真方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811372223.5A CN109657276A (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 电磁暂态仿真方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811372223.5A CN109657276A (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 电磁暂态仿真方法及*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109657276A true CN109657276A (zh) | 2019-04-19 |
Family
ID=66111254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811372223.5A Pending CN109657276A (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 电磁暂态仿真方法及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109657276A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110889210A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-17 | 清华四川能源互联网研究院 | 基于根匹配法的移频暂态仿真方法、***、介质和设备 |
| CN111259548A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-09 | 上海交通大学 | 一种基于在线辨识的大规模光伏并网的电磁暂态仿真*** |
| CN111697889A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-09-22 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于时域变换的异步电动机仿真建模方法及装置 |
| CN113094887A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 清华大学 | 移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130191092A1 (en) * | 2010-09-16 | 2013-07-25 | Hebei Electric Power Research Institute | Method for calculating primary time constant of power grid |
| US20160139212A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Eleon Energy, Inc. | Methods and systems for power restoration planning employing simulation and transient test analysis |
| CN108471112A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-31 | 华北电力大学 | 一种输电线路的电磁暂态仿真方法及*** |
-
2018
- 2018-11-16 CN CN201811372223.5A patent/CN109657276A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130191092A1 (en) * | 2010-09-16 | 2013-07-25 | Hebei Electric Power Research Institute | Method for calculating primary time constant of power grid |
| US20160139212A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | Eleon Energy, Inc. | Methods and systems for power restoration planning employing simulation and transient test analysis |
| CN108471112A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-31 | 华北电力大学 | 一种输电线路的电磁暂态仿真方法及*** |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| PENG ZHANG,JOSÉ R. MARTI,HERMANN W. DOMMEL: "Induction Machine Modeling Based on Shifted Frequency Analysis", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS》 * |
| STRUNZ K,SHINTAKU R,GAO F: "Frequency-adaptive network modeling for integrative simulation of natural and envelope waveforms in power systems and circuits", 《IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS》 * |
| 叶华等: "含VSC-HVDC交直流***多尺度暂态建模与仿真研究", 《中国电机工程学报》 * |
| 柳勇军等: "电力***机电暂态和电磁暂态混合仿真接口算法", 《电力***自动化》 * |
| 熊家祚等: "大规模电力电子设备接入的电力***混合仿真接口技术综述", 《电力***保护与控制》 * |
| 高海翔等: "基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法", 《电力***自动化》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110889210A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-17 | 清华四川能源互联网研究院 | 基于根匹配法的移频暂态仿真方法、***、介质和设备 |
| CN110889210B (zh) * | 2019-11-18 | 2022-05-31 | 清华四川能源互联网研究院 | 基于根匹配法的移频暂态仿真方法、***、介质和设备 |
| CN111259548A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-06-09 | 上海交通大学 | 一种基于在线辨识的大规模光伏并网的电磁暂态仿真*** |
| CN111259548B (zh) * | 2020-01-16 | 2022-09-02 | 上海交通大学 | 一种基于在线辨识的大规模光伏并网的电磁暂态仿真*** |
| CN111697889A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-09-22 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种基于时域变换的异步电动机仿真建模方法及装置 |
| CN113094887A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-09 | 清华大学 | 移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备 |
| CN113094887B (zh) * | 2021-03-31 | 2024-05-03 | 清华大学 | 移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109657276A (zh) | 电磁暂态仿真方法及*** | |
| Karawita et al. | Multi-infeed HVDC interaction studies using small-signal stability assessment | |
| CN103605829B (zh) | 对交直流混联电网进行电磁暂态仿真的等值建模方法 | |
| CN102403724B (zh) | 交直流混联电力网中节点电压灵敏度的对称获取方法 | |
| Yang et al. | Development of converter based reconfigurable power grid emulator | |
| CN102521452B (zh) | 一种大电网合环计算*** | |
| CN106021682A (zh) | 基于阻抗网络模型的次同步振荡分析方法和装置 | |
| CN108923401B (zh) | 一种超导限流器故障电阻和限流电流的计算方法及装置 | |
| CN104716646B (zh) | 一种基于注入电流的节点耦合度分析方法 | |
| CN109918762B (zh) | 一种交直流电网混合仿真对比模型构建方法 | |
| CN111856210A (zh) | 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置 | |
| Sybille et al. | Simulation of FACTS controllers using the MATLAB power system blockset and hypersim real-time simulator | |
| CN109802392A (zh) | 大规模配电网潮流计算方法及装置 | |
| Pan et al. | A practical short-circuit current calculation method for DFIG-based wind farm considering voltage distribution | |
| Wang et al. | Dynamic modeling of asymmetrical-faulted grid by decomposing coupled sequences via complex vector | |
| Fang et al. | Realization of electromechanical transient and electromagnetic transient real time hybrid simulation in power system | |
| Li et al. | Analysis and calculation method for multiple faults in low-resistance grounded systems with inverter-interfaced distributed generators based on a PQ control strategy | |
| CN105305392A (zh) | 适用于含电压控型iidg配电网的短路计算对称分量法 | |
| CN105896558B (zh) | 一种基于vsc的upfc机电暂态模块化建模方法 | |
| Borghetti et al. | A Mixed Integer Linear Programming Approach to the Optimal Reconfiguration of Electrical Distribution Networks with Embedded Generators | |
| CN103560494A (zh) | 配电网保护整定的短路电流获取方法 | |
| Konara et al. | Interfacing electromagnetic transient simulation to transient stability model using a multi-port dynamic phasor buffer zone | |
| CN115598461A (zh) | 一种小电流线路故障类型判断方法 | |
| Su et al. | A new approach for integration of two distinct types of numerical simulator | |
| Liu et al. | Automatic generation and initialization of EMT simulation models for large-scale AC-DC hybrid power system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190715 Address after: 830002 No. 200 Hengda Street, Urumqi High-tech Industrial Development Zone, Xinjiang Uygur Autonomous Region Applicant after: Power Science Research Institute of Xinjiang Electric Power Co., Ltd. Applicant after: Tsinghua University Address before: 100084 Beijing Haidian District Tsinghua Yuan 100084-82 mailbox Applicant before: Tsinghua University Applicant before: Power Science Research Institute of Xinjiang Electric Power Co., Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |