电力系统仿真方法、电力系统仿真装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供的电力系统仿真方法、电力系统仿真装置及电子设备，涉及电力系统仿真技术领域。其中，电力系统仿真方法包括：a，计算电力系统各分区的内部电气量；b，根据各分区的内部电气量计算节点注入历史电流向量；c，根据节点注入历史电流向量计算各分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压；d，根据各分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算该分区在当前时刻的联络线电流；e，获取各分区在步骤b计算得到的节点注入历史电流向量、步骤d计算得到的联络线电流以及当前时刻的节点导纳矩阵，并返回步骤a。通过上述方法，可以改善现有的电力系统仿真技术中存在的计算量大或精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
电力系统仿真方法、电力系统仿真装置及电子设备
本专利技术涉及电力系统仿真
，具体而言，涉及一种电力系统仿真方法、电力系统仿真装置及电子设备。
技术介绍
随着可再生能源的大规模开发及特高压交直流输电技术的迅速发展，新一代电力系统呈现出电源种类丰富、电能转换形式复杂的特征。在发电侧，风电、光伏等大规模可再生能源通过变流器集中并入传统交流电网；在输电侧，西部能源基地通过特高压直流(UHVDC)及特高压交流(UHVAC)混合组网的方式对三华地区送电；在配电侧，大量分布式电源通过变流器接口组成微电网系统，逐步形成功率双向流动的主动配电网。针对如此复杂的电网进行分析，必须依赖精确、高效的仿真工具。大规模交直流电网暂态过程的仿真方法主要可分为两类。其一，是采用全电磁暂态仿真。为精确描述在整个系统范围内的多时间尺度暂态特性，全电磁暂态仿真通常需要采用很小的计算步长。因此，针对大规模交直流电网，此类方法精确度虽高，但计算量极大，仿真效率很低。另一种替代的方法是采用混合仿真，即针对交直流网络不同区域，采用不同模型、不同算法进行仿真。目前为止，应用最广泛的混合建模和仿真技术主要是机电-电磁混合仿真。然而，“机电-电磁”混合仿真的接口设计方案在物理本质上存在延时误差和频率截断误差两个缺点。若直流区域某一换流阀发生故障，其暂态过程中非工频分量无法再传递到机电侧，无法产生正确的高频暂态响应；同时，由于延时的存在，传统机电-电磁混合仿真技术难以准确刻画故障在网络中的传播过程。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电力系统仿真方法、电力系统仿真装置及电子设备，以改善现有的电力系统仿真技术中存在的计算量大或精度低的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：一种电力系统仿真方法，包括：a，针对电力系统的每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵计算得到该分区的内部电气量；b，针对每一个分区，沿该分区的时间轴步进一个对应的仿真步长，并判断该分区是否达到仿真结束时间，若达到仿真结束时间，则停止对应的计算，若未达到仿真结束时间，则根据该分区的内部电气量计算得到该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量，其中，各所述分区对应的仿真步长不同；c，针对每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点导纳矩阵，并结合该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量计算得到该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压；d，针对每一个分区，计算该分区在当前时刻的外部公共时间，并判断各分区在当前时刻下该分区的时间轴上的时间是否大于对应的外部公共时间，若大于对应的外部公共时间，则重新进行外部公共时间的计算，若小于或等于对应的外部公共时间，则根据该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算得到该分区在当前时刻的联络线电流；e，获取各分区在步骤b计算得到的节点注入历史电流向量、步骤d计算得到的联络线电流以及当前时刻的节点导纳矩阵，并返回步骤a。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，步骤a包括：针对电力系统的每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵；针对每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵按照节点电压方程进行计算，以得到该分区在当前时刻的节点电压；针对每一个分区的每一个元件，根据该分区在当前时刻的节点电压计算得到每一个元件的电气量，以作为该分区的内部电气量。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，步骤c包括：针对每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点导纳矩阵；针对每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点导纳矩阵和当前时刻的节点注入历史电流向量通过高斯消去法进行计算，以得到该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，所述针对每一个分区，计算该分区在当前时刻的外部公共时间的步骤包括：获取各分区在当前时刻下该分区的时间轴上的时间；针对每一个分区，在该分区以外的其它各分区的时间轴上的时间中选择一个最小值作为对应分区在当前时刻的外部公共时间。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，针对每一个分区，根据该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算得到该分区在当前时刻的联络线电流的步骤包括：针对每一个分区，将该分区以外的其它各分区在边界节点处的戴维南等值电压进行线性内插值处理，以得到对应分区在当前时刻的戴维南等值电压；根据各分区在当前时刻的戴维南等值电压和戴维南等值阻抗生成所述电力系统在当前时刻的戴维南等值网络；根据所述戴维南等值网络计算得到各分区在当前时刻的联络线电流。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，在执行步骤a之前，所述方法还包括：针对电力系统的每一个分区，对该分区的时间轴、节点注入历史电流向量和联络线电流进行初始化处理。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，在执行步骤a之前，所述方法还包括：将电力系统划分为多个分区；计算各所述分区的仿真步长。在本专利技术实施例较佳的选择中，在上述电力系统仿真方法中，所述将电力系统划分为多个分区的步骤包括：设置一积分步长，并基于该积分步长进行预设时长的电磁暂态仿真或移频分析仿真处理，以得到电力系统中各交流线路的电流时间序列；以交流工频为基波频率对所述电流时间序列进行傅里叶变换，以得到对应的频谱，并根据该频谱计算每一条交流线路中电流的最大频率；根据各所述最大频率分别计算得到对应交流线路的最大仿真步长；以所述电力系统的交流母线为顶点、交流线路为边构建网络拓步连接关系图，并根据所述最大频率和所述最大仿真步长发生突变的顶点为边界将所述网络拓步连接关系图划分为多个子图，以得到多个分区。本专利技术实施例还提供了一种电力系统仿真装置，包括：内部电气量计算模块，用于针对电力系统的每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵计算得到该分区的内部电气量；电流向量计算模块，用于针对每一个分区，沿该分区的时间轴步进一个对应的仿真步长，并判断该分区是否达到仿真结束时间，若达到仿真结束时间，则停止对应的计算，若未达到仿真结束时间，则根据该分区的内部电气量计算得到该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量，其中，各所述分区对应的仿真步长不同；戴维南参数计算模块，用于针对每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点导纳矩阵，并结合该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量计算得到该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压；联络线电流计算模块，用于针对每一个分区，计算该分区在当前时刻的外部公共时间，并判断各分区在当前时刻下该分区的时间轴上的时间是否大于对应的外部公共时间，若大于对应的外部公共时间，则重新进行外部公共时间的计算，若小于或等于对应的外部公共时间，则根据该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算得到该分区在当前时刻的联络线电流。本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器及电力系统仿真装置，其中，所述电力系统仿真装置包括一个或多个存储于所述存储器中并由所述处理器执行的软件功能模块，所述软件功能模块包括：内部电气量计算模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统仿真方法，其特征在于，包括：a，针对电力系统的每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵计算得到该分区的内部电气量；b，针对每一个分区，沿该分区的时间轴步进一个对应的仿真步长，并判断该分区是否达到仿真结束时间，若达到仿真结束时间，则停止对应的计算，若未达到仿真结束时间，则根据该分区的内部电气量计算得到该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量，其中，各所述分区对应的仿真步长不同；c，针对每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点导纳矩阵，并结合该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量计算得到该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压；d，针对每一个分区，计算该分区在当前时刻的外部公共时间，并判断各分区在当前时刻下该分区的时间轴上的时间是否大于对应的外部公共时间，若大于对应的外部公共时间，则重新进行外部公共时间的计算，若小于或等于对应的外部公共时间，则根据该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算得到该分区在当前时刻的联络线电流；e，获取各分区在步骤b计算得到的节点注入历史电流向量、步骤d计算得到的联络线电流以及当前时刻的节点导纳矩阵，并返回步骤a。...

【技术特征摘要】
1.一种电力系统仿真方法，其特征在于，包括：a，针对电力系统的每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵计算得到该分区的内部电气量；b，针对每一个分区，沿该分区的时间轴步进一个对应的仿真步长，并判断该分区是否达到仿真结束时间，若达到仿真结束时间，则停止对应的计算，若未达到仿真结束时间，则根据该分区的内部电气量计算得到该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量，其中，各所述分区对应的仿真步长不同；c，针对每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点导纳矩阵，并结合该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量计算得到该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压；d，针对每一个分区，计算该分区在当前时刻的外部公共时间，并判断各分区在当前时刻下该分区的时间轴上的时间是否大于对应的外部公共时间，若大于对应的外部公共时间，则重新进行外部公共时间的计算，若小于或等于对应的外部公共时间，则根据该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算得到该分区在当前时刻的联络线电流；e，获取各分区在步骤b计算得到的节点注入历史电流向量、步骤d计算得到的联络线电流以及当前时刻的节点导纳矩阵，并返回步骤a。2.根据权利要求1所述的电力系统仿真方法，其特征在于，步骤a包括：针对电力系统的每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵；针对每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点注入历史电流向量、联络线电流以及节点导纳矩阵按照节点电压方程进行计算，以得到该分区在当前时刻的节点电压；针对每一个分区的每一个元件，根据该分区在当前时刻的节点电压计算得到每一个元件的电气量，以作为该分区的内部电气量。3.根据权利要求1所述的电力系统仿真方法，其特征在于，步骤c包括：针对每一个分区，获取该分区在当前时刻的节点导纳矩阵；针对每一个分区，根据该分区在当前时刻的节点导纳矩阵和当前时刻的节点注入历史电流向量通过高斯消去法进行计算，以得到该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压。4.根据权利要求1所述的电力系统仿真方法，其特征在于，所述针对每一个分区，计算该分区在当前时刻的外部公共时间的步骤包括：获取各分区在当前时刻下该分区的时间轴上的时间；针对每一个分区，在该分区以外的其它各分区的时间轴上的时间中选择一个最小值作为对应分区在当前时刻的外部公共时间。5.根据权利要求1所述的电力系统仿真方法，其特征在于，针对每一个分区，根据该分区在边界节点处的戴维南等值阻抗和戴维南等值电压计算得到该分区在当前时刻的联络线电流的步骤包括：针对每一个分区，将该分区以外的其它各分区在边界节点处的戴维南等值电压进行线性内插值处理，以得到对应分区在当前时刻的戴维南等值电压；根据各分区在当前时刻的戴维南等值电压和戴维南等值阻抗生成所述电力系统在当前时刻的戴维南等值网络；根据所述戴维南等值网络计算得到各分区在当前时刻的联络线电流。6.根据权利要求1-5任意一项所述的电力系统仿真方法，其特征在于，在执行步骤a之前，所述方法还包括：针对电力系统的每一个分区，对该分区的时间轴、节点注入历史电流向量和联络线电流进行初始化处理。7.根据权利要求1-5任意一项所述的电力系统仿真方法，其特征在于，在执行步骤a之前，所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋炎侃，陈颖，于智同，黄少伟，沈沉，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，清华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51