[发明专利]一种大电网合环计算系统

说明书

技术领域

本发明属于电网仿真领域，具体涉及一种大电网合环计算系统。

背景技术

随着电网互联程度的加深，电网经逐步改造，供电可靠率不断提高。当对电网进行网内故障处理、负荷转移和设备检修时，可采用某些开环运行输电线路进行合环的方法，以减少停电次数和停电时间，提高供电的连续性和可靠性。

电网合环操作将产生冲击电流和合环后的稳态电流，当稳态电流或冲击电流过大时，将导致继电保护装置动作，直接影响电网的安全稳定运行。因此，在进行操作前需对合环电流进行计算，确认操作是否可行。合环操作本身将产生过电压，威胁设备安全。不成功的合环操作，无疑将增加停电次数，降低系统供电的可靠性和经济性，甚至损坏电气设备。此外，对于大规模电网，合环操作可能产生大规模潮流转移导致形成环网的支路甚至环网以外的支路过载，需要给予特别的关注。

以下为本发明中出现的词语机电暂态、电磁暂态和机电-电磁混合仿真做出解释：

机电暂态 电力系统机电暂态仿真是使用时域仿真的方法研究电力系统的机电暂态稳定性，即电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。

电磁暂态 分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。此外，对于研究新型快速继电保护装置的动作原理，故障点探测原理以及电磁干扰等问题，也常需要进行电磁暂态过程分析。

机电-电磁混合仿真 在一次仿真过程中将计算对象的电网拓扑按照需要分割成机电暂态计算网络和电磁暂态计算网络分别实施计算，通过电路连接界面即接口上的数据交换实现一体化仿真过程，实现电力系统机电暂态与电磁暂态混合仿真。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种大电网合环计算系统，根据大规模电网合环计算的需求，实现了基于潮流计算、机电暂态仿真、混合仿真综合分析方法的合环电流计算。

为实现上述目的，本发明提供一种大电网合环计算系统，其包括：合环潮流计算单元、机电暂态计算单元、串行计算单元和并行计算单元；其改进之处在于，所述合环计算系统包括机电暂态-电磁暂态混合仿真计算单元；所述合环潮流计算单元、所述机电暂态计算单元和所述机电暂态-电磁暂态混合仿真计算单元并列设置；所述串行计算单元分别接收所述合环潮流计算单元和所述机电暂态计算单元的数据；所述并行计算单元接收所述机电暂态-电磁暂态混合仿真计算单元的计算结果。

本发明提供的优选技术方案中，所述机电暂态-电磁暂态混合仿真计算单元包括：电磁暂态网络划分模块、机电暂态网络模块、电磁暂态网络模块和机电-电磁接口模块；所述电磁暂态网络划分模块对所述机电暂态网络模块和所述电磁暂态网络模块进行划分；所述机电暂态网络和所述电磁暂态网络通过所述机电-电磁接口模块连接。

本发明提供的第二优选技术方案中，所述机电暂态网络模块为三序相量网络，所述机电暂态网络模块采用相量方程线性表示。

本发明提供的第三优选技术方案中，所述电磁暂态网络模块为三相瞬时值网络，所述电磁暂态网络模块由利用电容、电感元件构成的微分方程或偏微分方程组成。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述电磁暂态网络划分模块，根据设定的合环点信息，将合环点附近区域电网作为电磁暂态网络，同时将所有与电磁暂态网络外的母线有联系的支路作为机电暂态网络。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述合环点信息包括合环点位置、合环点两侧母线以及合环点继电保护定值信息。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述机电-电磁接口模块，包括：相互连接的三相瞬时值转换组件和三序相量值转换组件。

本发明提供的第七优选技术方案中，所述三相瞬时值转换组件获得机电暂态网络的三序戴维南等值电势和阻抗后，将其转换为三相瞬时值形式；所述三序相量值转换组件将边界点的三相电压、电流瞬时值转换为相量值，再转换为三序相量值。

本发明提供的第八优选技术方案中，所述三序相量值转换组件首先通过傅立叶变换，将电磁暂态网络边界点的A、B、C相注入电流瞬时值，转换成相量值，将电磁暂态网络边界点的A、B、C相注入电压瞬时值，转换成相量值；然后将边界点的A、B、C相电流和相电压转换为正、负、零序电流、电压相量。