本发明专利技术是基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互方法，属于电力系统暂态数字仿真技术领域。本发明专利技术在故障/大扰动发生时刻所在的交互步长内，通过增加超前计算，得到机电暂态系统等值的电压源形式的接口模型故障时刻初值，并交换到电磁暂态计算侧，作为故障发生前电磁暂态计算初值；同时，通过增加超前计算，得到电磁暂态系统等值的功率源形式的接口模型故障时刻初值，并发送至机电暂态计算侧，作为故障发生前机电暂态计算初值。经过以上超前计算方法，可在故障发生、切除和大扰动发生时刻，准确确定电磁暂态仿真与机电暂态仿真相互交换的等值模型参数和接口边界条件，消除仿真接口交互延迟，从而有效提高电磁机电暂态混合实时仿真的精确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是，属于电力系统暂态数字仿真
技术介绍
高压直流输电工程等响应快速的大容量电子装置在现代电网的广泛应用，使电力系统中电磁与机电暂态过程紧密耦合，纯机电暂态仿真系统越来越难以满足现代电力系统仿真计算要求，而纯电磁暂态仿真系统受仿真规模限制，难以进行交直流大电网仿真计算。因此，需要将电力系统电磁与机电暂态过程结合起来，在一次仿真中对两者同时进行模拟并达到实时，即电磁机电暂态混合实时仿真。电磁机电暂态混合实时仿真一般由电磁暂态仿真系统系统、机电暂态仿真系统系统和接口进程控制系统组成，其中电磁暂态仿真系统系统对一部分电力系统进行实时仿·真，机电暂态仿真系统系统对另一部分电力系统进行实时仿真，两者通过接口进程控制系统进行交互和协调，如图I所示。电磁机电暂态混合实时仿真中，对电磁暂态计算而言，机电暂态系统采用电压源形式的接口模型；对机电暂态计算而言，电磁暂态系统采用功率源形式的接口模型。电磁机电暂态混合实时仿真中，电磁暂态典型仿真步长为50微秒，机电暂态典型仿真步长为10毫秒，其接口数据交换时序一般采用并行或串行方式进行。在这类交换时序中，电磁暂态与机电暂态两侧仅在每个交互步长结束时刻交换接口等值模型参数和接口边界条件，这些信息均为上一仿真步长的相应数据。采用这种交换时序，在系统稳态时基本能满足仿真计算要求；但当系统网络拓扑改变(如故障发生或故障消除、大扰动)发生时，接口电压、电流等电气量将出现突变，接口信息和故障信息在对侧没有能够及时得到反映(至少延迟了一个机电暂态仿真系统步长，约10ms)，此外，从三相瞬时值获取基波相量有效值平均了变量突变前的值和突变后的值，而在故障暂态过程中电气量变化相当剧烈，因而会产生较大误差，极大地影响了仿真计算准确性。
技术实现思路
本专利技术提出了，目的是在故障发生、切除和大扰动发生时刻，准确确定电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统相互交换的等值模型参数和接口边界条件，消除仿真接口交互延迟，从而有效提高电磁机电暂态混合实时仿真的精确性。本专利技术提出的基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互计算方法，电磁机电暂态混合实时仿真系统包括模拟第一电力系统的电磁暂态仿真系统及模拟第二电力系统的机电暂态仿真系统，电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统通过接口进程控制系统相互交换接口数据，其特征在于接口交互方法包括以下情况I)非故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算为正常交互计算时序，具体包括如下步骤 11)电磁暂态仿真与机电暂态仿真系统相互交换接口数据； 12)机电暂态仿真系统进行一个机电步长的计算，在IV△ T时刻前计算完毕，准备好机电侧等值参数；其中T_i为故障/大扰动发生前一个机电暂态仿真系统步长时刻，△ T为机电暂态仿真系统步长； 13)外推至L+nXAt时刻，机电侧接口等值参数由接口线程送至电磁暂态仿真系统；其中η为从jL1时刻开始计算的电磁暂态仿真系统步数，Δ t为电磁暂态仿真系统步长； 14)电磁暂态仿真系统读取机电侧接口数据，并计算一个交互步长内若干电磁暂态仿真系统步长，即求解L+nX Δ t时刻模型解； 15)电磁暂态仿真系统准备好该侧接口数据，通过接口线程发送至机电暂态仿真系统侧； 重复13) 15)直至该交互步长结束。2)故障/大扰动发生时刻所在的交互步长的计算，设定故障/大扰动发生在Ttla时亥IJ，设定故障发生的时间序列、故障信息等均已知，将故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算分为两个阶段，分别为Tc^Ttlb和TfflTT1，其中T1为故障/大扰动发生后一个机电暂态仿真系统步长时刻，Tob为在该交互步长内，为了实现超前计算设置的仿真时刻点 2DT0a时刻前，机电暂态仿真系统提前计算故障/大扰动情况下网络方程，估算故障时刻接口电压； 22)在Ttla时刻，将上述故障时刻接口电压估算值发送至电磁暂态仿真系统侧； 23)机电暂态仿真系统在Tdb—个步长的时间内进入等待状态，不进行计算； 24)电磁暂态仿真系统在Tc^Ttlb—个步长的时间内进行仿真计算，并在Ttlb时刻，将该侧接口数据发送至机电暂态侧，第一阶段计算结束； 25)Tob时刻后电磁机电混合实时仿真进入正常交互计算时序，即进入第二阶段计算。本专利技术在故障/大扰动发生时刻所在的交互步长内，通过增加超前计算，得到机电暂态系统等值的电压源形式的接口模型故障时刻初值，并交换到电磁暂态计算侧，作为故障发生前电磁暂态计算初值；同时，通过增加超前计算，得到电磁暂态系统等值的功率源形式的接口模型故障时刻初值，并发送至机电暂态计算侧，作为故障发生前机电暂态计算初值。经过以上超前计算方法，可在故障发生、切除和大扰动发生时刻，准确确定电磁暂态仿真与机电暂态仿真相互交换的等值模型参数和接口边界条件，消除仿真接口交互延迟，从而有效提高电磁机电暂态混合实时仿真的精确性。附图说明图I为电磁暂态与机电暂态混合实时仿真系统结构示意图。图2为本专利技术提出的基于超前计算的电磁暂态与机电暂态混合实时仿真接口交互时序示意图。具体实施例方式本专利技术提出的基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互计算方法，电磁机电暂态混合实时仿真系统包括模拟第一电力系统的电磁暂态仿真系统及模拟第二电力系统的机电暂态仿真系统，电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统通过接口进程控制系统相互交换接口数据，其特征在于接口交互方法包括以下情况 I)非故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算为正常交互计算时序，具体包括如下步骤 II)电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统相互交换接口数据，如图2中的步骤①所示； 12)机电暂态仿真系统进行一个机电步长的计算，在IV△ T时刻前计算完毕，准备好机电侧等值参数，如图2中的步骤②所示； 13)外推至L+nXAt时刻，机电侧接口等值参数由接口线程送至电磁暂态仿真系统，如图2中的步骤③所示； 14)电磁暂态仿真系统读取机电侧接口数据，并计算一个交互步长内若干电磁暂态仿真系统步长，即求解L+nX At时刻模型解，如图2中的步骤④所示； 15)电磁暂态仿真系统准备好该侧接口数据，通过接口线程发送至机电暂态仿真系统侦牝如图2中的步骤⑤所示； 重复13) 15)直至该交互步长结束。2)故障/大扰动发生时刻所在的交互步长的计算，设定故障/大扰动发生在Ttla时亥IJ，设定故障发生的时间序列、故障信息等均已知，将故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算分为两个阶段，分别为Tc^Ttlb和TcilTT1 2DT0a时刻前，机电暂态仿真系统提前计算故障/大扰动情况下网络方程，估算故障时刻接口电压，如图2中的步骤⑥所示； 22)在Ttla时刻，将上述故障时刻接口电压估算值发送至电磁暂态仿真系统侧，如图2中的步骤⑦所示； 23)机电暂态仿真系统在Tc^Ttlb—个步长的时间内进入等待状态，不进行计算，如图2中的步骤⑧所示； 24)电磁暂态仿真系统在Tc^Ttlb—个步长的时间内进行仿真计算，并在Ttlb时刻，将该侧接口数据发送至机电暂态侧，第一阶段计算结束； 25)1^时刻后电磁机电混合实时仿真进入正常交互计算时序，即进入第二阶段计算，如图2的步骤⑨所示。本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互方法，电磁机电暂态混合实时仿真系统包括模拟第一电力系统的电磁暂态仿真系统及模拟第二电力系统的机电暂态仿真系统，电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统通过接口进程控制系统相互交换接口数据，其特征在于接口交互方法包括以下情况：1）非故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算为正常交互计算时序，具体包括如下步骤：11）电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统相互交换接口数据；12）机电暂态仿真系统进行一个机电步长的计算，在T？1+ΔT时刻前计算完毕，准备好机电侧等值参数；其中T？1为故障/大扰动发生前一个机电暂态仿真系统步长时刻，ΔT为机电暂态仿真系统步长；13）外推至T？1+n×Δt时刻，机电侧接口等值参数由接口线程送至电磁暂态仿真系统；其中n为从T？1时刻开始计算的电磁暂态仿真系统步数，Δt为电磁暂态仿真系统步长；14）电磁暂态仿真系统读取机电侧接口数据，并计算一个交互步长内若干电磁暂态仿真系统步长，即求解T？1+n×Δt时刻模型解；15）电磁暂态仿真系统准备好该侧接口数据，通过接口线程发送至机电暂态仿真系统侧；重复13）~15）直至该交互步长结束；2）故障/大扰动发生时刻所在的交互步长的计算，设定故障/大扰动发生在T0a时刻，设定故障发生的时间序列、故障信息等均已知，将故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算分为两个阶段，分别为T0a~T0b和T0b~T1，其中T1为故障/大扰动发生后一个机电暂态仿真系统步长时刻，T0b为在该交互步长内，为了实现超前计算设置的仿真时刻点：21）T0a时刻前，机电暂态仿真系统提前计算故障/大扰动情况下网络方程，估算故障时刻接口电压；22）在T0a时刻，将上述故障时刻接口电压估算值发送至电磁暂态仿真系统侧；23）机电暂态仿真系统在T0a~T0b一个步长的时间内进入等待状态，不进行计算；24）电磁暂态仿真系统在T0a~T0b一个步长的时间内进行仿真计算，并在T0b时刻，将该侧接口数据发送至机电暂态侧，第一阶段计算结束；25）T0b时刻后电磁机电混合实时仿真进入正常交互计算时序，即进入第二阶段计算。...
【技术特征摘要】
1.基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互方法，电磁机电暂态混合实时仿真系统包括模拟第一电力系统的电磁暂态仿真系统及模拟第二电力系统的机电暂态仿真系统，电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统通过接口进程控制系统相互交换接口数据，其特征在于接口交互方法包括以下情况 1)非故障/大扰动发生时刻所在交互步长的计算为正常交互计算时序，具体包括如下步骤 11)电磁暂态仿真系统与机电暂态仿真系统相互交换接口数据； 12)机电暂态仿真系统进行一个机电步长的计算，在IV△ T时刻前计算完毕，准备好机电侧等值参数；其中T_i为故障/大扰动发生前一个机电暂态仿真系统步长时刻，△ T为机电暂态仿真系统步长； 13)外推至L+nXAt时刻，机电侧接口等值参数由接口线程送至电磁暂态仿真系统；其中η为从jL1时刻开始计算的电磁暂态仿真系统步数，Δ t为电磁暂态仿真系统步长； 14)电磁暂态仿真系统读取机电侧接口数据，并计算一个交互步长内若干电磁暂态仿真系统步长，即求解L+nX Δ t时刻模型解； 15)电磁暂态仿...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧开健，张树卿，胡云，梁旭，李伟，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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