基于超前計算的電磁機電暫態混合實時仿真接口交互方法

信息來源:電力國際信息參考  發布時間2016-08-03

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電磁機電暫態混合實時仿真技術是當前國內外電力系統仿真研究領域重點和難點之一。高壓直流輸電工程等響應快速的大容量電子裝置在現代電網的廣泛應用,使電力系統中電磁與機電暫態過程緊密耦合,純機電暫態仿真系統越來越難以滿足現代電力系統仿真計算要求,而純電磁暫態仿真系統受仿真規模限制,難以進行交直流大電網仿真計算。因此,需要將電力系統電磁與機電暫態過程結合起來,在一次仿真中對兩者同時進行模擬并達到實時,即電磁機電暫態混合實時仿真。電磁機電暫態混合實時仿真一般由電磁暫態仿真系統系統、機電暫態仿真系統系統和接口進程控制系統組成,其中電磁暫態仿真系統系統對一部分電力系統進行實時仿真,機電暫態仿真系統系統對另一部分電力系統進行實時仿真,兩者通過接口進程控制系統進行交互和協調。

電磁機電暫態混合實時仿真中,對電磁暫態計算而言,機電暫態系統采用電壓源形式的接口模型;對機電暫態計算而言,電磁暫態系統采用功率源形式的接口模型。電磁機電暫態混合實時仿真中,電磁暫態典型仿真步長為50微秒,機電暫態典型仿真步長為10毫秒,其接口數據交換時序一般采用并行或串行方式進行。在這類交換時序中,電磁暫態與機電暫態兩側僅在每個交互步長結束時刻交換接口等值模型參數和接口邊界條件,這些信息均為上一仿真步長的相應數據。采用這種交換時序,在系統穩態時基本能滿足仿真計算要求;但當系統網絡拓撲改變(如故障發生或故障消除、大擾動)發生時,接口電壓、電流等電氣量將出現突變,接口信息和故障信息在對側沒有能夠及時得到反映(至少延遲了一個機電暫態仿真系統步長,約10ms),此外,從三相瞬時值獲取基波相量有效值平均了變量突變前的值和突變后的值,而在故障暫態過程中電氣量變化相當劇烈,因而會產生較大誤差,極大地影響了仿真計算準確性。本發明提出了基于超前計算的電磁機電暫態混合實時仿真接口交互方法,在故障/大擾動發生時刻所在的交互步長內,通過增加超前計算,得到機電暫態系統等值的電壓源形式的接口模型故障時刻初值,并交換到電磁暫態計算側,作為故障發生前電磁暫態計算初值;同時,通過增加超前計算,得到電磁暫態系統等值的功率源形式的接口模型故障時刻初值,并發送至機電暫態計算側,作為故障發生前機電暫態計算初值。經過以上超前計算方法,可在故障發生、切除和大擾動發生時刻,準確確定電磁暫態仿真與機電暫態仿真相互交換的等值模型參數和接口邊界條件,消除仿真接口交互延遲,從而有效提高電磁機電暫態混合實時仿真的精確性。本發明是一種方便實用的提高電磁機電暫態混合實時仿真精度的方法。

【主要研究人員】

歐開健,張樹卿,胡云,梁旭,李偉

【主要完成單位】

南方電網科學研究院有限責任公司

【所獲獎項】

南方電網科學研究院有限責任公司2015年專利獎二等獎