一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统，包括：通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器，以及采用参数置位法模拟所述LCC换流站交流滤波器的投切操作；其中，参数置位法为滤波器电路的电磁暂态等值计算电路实时修正历史电流源的方法。将实际LCC换流站的十几组交流滤波器按类型压缩为若干类在电磁暂态程序中模拟，大幅度压缩了直流输电电磁模型的电气节点数量和元件数目，加速了仿真模型，同时不损失滤波器滤波效果和投切动态过程的仿真精度，具有很好的实用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统
本专利技术属于电力系统电磁暂态分析
，具体涉及一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统。
技术介绍
在高压直流输电中，LCC换流站的组成结构决定了其会产生大量的特征谐波，并产生较多的无功需求，此外，由于运行情况不理想，除换流器所产生特征谐波外，实际运行中电网中还含有一些非特征谐波。为滤除这些谐波，以及补偿一定的无功，换流站需针对各次主要谐波分别设置多类多组滤波器，以便按需投切。这些滤波器一般选用无源滤波器，由RLC器件组成，故而会有较多的储能器件。目前，这些滤波器在仿真工程中的建模是通过开关和RLC实现，具体模拟每组每个滤波器的状态。在仿真计算时就体现在需要相应的节点，大幅增加了导纳矩阵阶数，提高了运算量，不利于仿真的快速运行。此外，每次投切过程都会导致网络拓扑的改变，需在仿真过程中都需要重新建立一次网络方程，运算效率受到限制。这些都不利于仿真实时性的实现。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的计算复杂和大量冗余造成的仿真运行缓慢，本专利技术提出一种LCC换流站交流滤波器的电磁暂态无损压缩加速仿真的方法，将实际LCC换流站的多组交流滤波器按类型压缩为若干类在电磁暂态程序中模拟，大幅度压缩了直流输电电磁模型的电气节点数量和元件数目，加速了仿真模型，同时不损失滤波器滤波效果和投切动态过程的仿真精度，具有很好的实用推广价值。实现上述目的所采用的解决方案为：一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法，所述方法包括：通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器，以及采用参数置位法模拟所述LCC换流站交流滤波器的投切操作；所述参数置位法包括：滤波器电路的电磁暂态等值计算电路实时修正历史电流源的方法。优选的，所述同类的多组LCC换流站交流滤波器是接于同一LCC站中的多个电路结构、参数相同的滤波器组。优选的，所述通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器，包括：根据同一类型LCC换流站交流滤波器的输入量和输出量，定义相应的传递函数；根据所述传递函数，确定多组LCC换流站交流滤波器的等效电路；其中，所述同一类型滤波器的输入量和输出量分别为母线电压和电流。进一步地，所述根据同一类型LCC换流站交流滤波器的输入量和输出量，定义相应的传递函数包括：通过下式确定初始状态下，投入某一类型的一组LCC换流站交流滤波器的传递函数：通过下式确定投入两组LCC换流站交流滤波器的传递函数：通过下式确定投入N组LCC换流站交流滤波器的传递函数：GN(s)＝NG1(s)，(N＝1，2，3，…)式中，I1(s)和U1(s)分别表示投入某一类型的一组LCC换流站交流滤波器的母线电流和电压。进一步地，所述根据传递函数，确定多组LCC换流站交流滤波器的等效电路包括：保持单组电路拓扑不变，将每个电阻R和电流L置为单组LCC换流站交流滤波器电阻和电流参数的1/N，每个电容C置为单组LCC换流站交流滤波器电容参数的N倍。优选的，所述采用参数置位法模拟LCC换流站交流滤波器的投切操作，包括：a、接收一组仿真滤波器电路中表征滤波器类型的投切指令，包括投/切操作类型和组数变化量；b、记录执行投切操作后，接入LLC系统的LCC换流站交流滤波器组数；c、根据变化后的LCC换流站交流滤波器组数，重新计算LCC换流站交流滤波器电路参数；d、在仿真中将所述LCC换流站交流滤波器电路参数置位。进一步地，所述根据变化后的LCC换流站交流滤波器组数，重新计算滤波器电路参数包括：设某类LCC换流站交流滤波器在投切操作前为N组，则投入或者切除ΔN组后，LCC换流站交流滤波器组数变为(N±ΔN)；保持单组电路拓扑不变，将每个电阻R和电流L置为单组滤波器电阻和电流参数的1/(N±ΔN)，电容C置为单组滤波器电容参数的(N±ΔN)；其中，N为投切操作前的LCC换流站交流滤波器组数，ΔN为投/切操作的组数变化量，加号表示投入滤波器，减号表示切除滤波器。优选的，所述实时修正历史电流源包括：投切操作前，同类的各组LCC换流站交流滤波器的响应状态为零，当响应状态出现突变，则对历史电流源进行实时修正；对于投入ΔN组LCC换流站交流滤波器的操作，将所有历史电流源均加零；对于切除ΔN组LCC换流站交流滤波器的操作，将仿真中的各个历史电流源修正为操作前的一种基于滤波器的电磁暂态仿真系统，所述系统包括：第一仿真模块，用于通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器；第二仿真模块，用于采用参数置位法模拟LCC换流站交流滤波器的投切操作。优选的，所述第一仿真模块，包括：定义单元，用于根据同一类型LCC换流站交流滤波器的输入量和输出量，定义相应的传递函数；确定单元，用于根据所述传递函数，确定多组LCC换流站交流滤波器的等效电路。优选的，所述第二仿真模块，包括：指令接收单元，用于接收一组仿真滤波器电路中表征滤波器类型的投切指令，包括投/切操作类型和组数变化量；记录单元，用于记录执行投切操作后，接入LLC系统的LCC换流站交流滤波器组数；计算单元，用于根据变化后的LCC换流站交流滤波器组数，重新计算LCC换流站交流滤波器电路参数；置位单元，用于在仿真中将所述LCC换流站交流滤波器电路参数置位。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：1.本专利技术提供的一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统，通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器；采用合并同类多组滤波器参数的手段，大幅度压缩了直流输电电磁模型的电气节点数量和元件数目，从而降低导纳矩阵阶数，降低仿真计算量，提高仿真速度。2.本专利技术提供的基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统，采用参数置位法模拟LCC换流站交流滤波器的投切操作；其中，参数置位法包括：滤波器电路的电磁暂态等值计算电路实时修正历史电流源的方法。实现了对元件的重新建模，避免了传统仿真在滤波器投切时的拓扑变化，同时不损失滤波器滤波效果和投切动态过程的仿真精度，省掉了对网络方程的修改或重新建立，提高计算速度。通过该方法模拟滤波器组在投切时段接入LCC系统的能量瞬变过程，具有广泛适用性、手段简单，以及仿真速度快等优点，适用于需要对换流站滤波器进行建模和电磁暂态研究的不同的仿真工程，不损失滤波器滤波效果和投切动态过程的仿真精度，具有很好的实用推广价值。附图说明图1是本专利技术实施例中提供的基于滤波器的电磁暂态仿真方法流程图；图2是本专利技术实施例中提供的同类型多组并联滤波器参数合并简化示意图；图3是本专利技术实施例中提供的RLC元件组成的滤波器仿真计算所用含历史电流源模型结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术方法的实施方案详细描述。本专利技术涉及一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法及系统，首先通过对换流站各组同种滤波器并联结构的研究，提出一种只考虑传递特性时，通过参数合并将某类多组同样的滤波器进行合并仿真的方法；在此基础上，考虑状态响应下，通过对每个滤波器元件仿真计算实现的研究，包括对仿真计算电路的元件的历史电流项的研究，通过修正历史电流项参数，可以实现在考虑总的响应时对滤波器的投切过程也进行准确等效；综合起来可以实现在只改变电路参数和修正历史电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述方法包括：通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器，以及采用参数置位法模拟所述LCC换流站交流滤波器的投切操作；所述参数置位法包括：滤波器电路的电磁暂态等值计算电路实时修正历史电流源的方法。

【技术特征摘要】
1.一种基于滤波器的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述方法包括：通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器，以及采用参数置位法模拟所述LCC换流站交流滤波器的投切操作；所述参数置位法包括：滤波器电路的电磁暂态等值计算电路实时修正历史电流源的方法。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同类的多组LCC换流站交流滤波器是接于同一LCC站中的多个电路结构、参数相同的滤波器组。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过一组仿真滤波器电路模拟与所述仿真滤波器电路同类的多组LCC换流站交流滤波器，包括：根据同一类型LCC换流站交流滤波器的输入量和输出量，定义相应的传递函数；根据所述传递函数，确定多组LCC换流站交流滤波器的等效电路；其中，所述同一类型滤波器的输入量和输出量分别为母线电压和电流。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据同一类型LCC换流站交流滤波器的输入量和输出量，定义相应的传递函数包括：通过下式确定初始状态下，投入某一类型的一组LCC换流站交流滤波器的传递函数：通过下式确定投入两组LCC换流站交流滤波器的传递函数：通过下式确定投入N组LCC换流站交流滤波器的传递函数：GN(s)＝NG1(s)，(N＝1，2，3，...)式中，I1(s)和U1(s)分别表示投入某一类型的一组LCC换流站交流滤波器的母线电流和电压。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据传递函数，确定多组LCC换流站交流滤波器的等效电路包括：保持单组电路拓扑不变，将每个电阻R和电流L置为单组LCC换流站交流滤波器电阻和电流参数的1/N，每个电容C置为单组LCC换流站交流滤波器电容参数的N倍。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用参数置位法模拟LCC换流站交流滤波器的投切操作，包括：a、接收一组仿真滤波器电路中表征滤波器类型的投切指令，包括投/切操作类型和组数变化量；b、记录执行投切操作后，接入LLC系统的LCC换流站交流滤波器组数；c、根据变化后的LCC换流站交流滤波器组数，重新计算L...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈绪江，汪梦军，张星，徐得超，穆清，郑伟杰，彭红英，王艺璇，孙丽香，史东宇，刘敏，王祥旭，徐树文，摆存曦，李四勤，李旭涛，张汉花，王峰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11