[发明专利]一种提高电力系统电磁暂态仿真速度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统数字仿真技术，尤其涉及一种提高电力系统电磁暂态仿真速度的方法。

背景技术

电力系统电磁暂态计算的典型方法是电磁暂态程序（EMTP，Electro-Magnetic Transient Program）方法，该方法的基本原理是：将描述电力系统动态特性的微分方程组通过数值积分方法离散化为差分方程组，再进行迭代求解。经过EMTP方法转化后，电力系统中原有的动态元件可以完全用电阻、电流源或电阻与电流源并联的形式表示，如图1所示；经过EMTP方法转化后的电力系统可以在时域范围内采用常用的节点导纳算法进行描述，如公式（1）、公式（2）所示：

G V=I  （1）

V=G^-1I  （2）

其中，G为经过EMTP方法转化后的电力系统的节点电导矩阵，G^-1为转化后电力系统的节点电导矩阵的逆矩阵，V为转化后电力系统的节点电压列向量，I为转化后电力系统的节点注入电流列向量。

在数字仿真过程中的每一个离散时刻点上，先对节点电导矩阵G进行求逆运算得到G^-1，再根据公式（2）求解电力系统的各节点电压列向量的瞬时值V，进而计算得到原电力系统中各电气量的时域仿真结果。

但是，在求解电力系统的节点电压列向量V的过程中，对节点电导矩阵G进行求逆运算会消耗大量的时间；并且，随着电力系统网络的规模的增大，节点电导矩阵G的阶数也随之增大，对节点电导矩阵G求逆运算需要的时间会呈现几何级的增长。尤其是当电力系统中包含高开关频率的开关元件时，开关元件的状态在每个仿真计算时间步长内都可能发生变化，这时，每个仿真计算时间步长内都需要重新合成新的节点电导矩阵G，并计算出相应的逆矩阵G^-1，这将进一步增加计算所需的时间，降低仿真速度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种提高电力系统电磁暂态仿真速度的方法，能有效提高子系统间不是通过输电线路进行连接，而是通过电抗器或变压器进行连接的电力系统电磁暂态仿真速度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种提高电力系统电磁暂态仿真速度的方法，包括：

在仿真建模过程中，为电力系统网络中含有电抗器或变压器的部分或全部漏抗的两端配置对地并联电容器，形成集中参数输电线路模型；

计算输电线路模型中单位长度的电阻、电感、电容参数值，并在仿真模型中，使用计算出的单位长度的电阻、电感、电容参数值，将集中参数输电线路模型变换为分布参数输电线路模型；

利用电磁暂态仿真功能，将电力系统网络拆分成由分布参数输电线路模型连接的若干个子网络。

优选地，所述为电力系统网络中含有电抗器或变压器的部分或全部漏抗的两端配置对地并联电容器的电容值为：集中参数输电线路总电容值的一半。

优选地，所述分布参数输电线路模型的输入参数包括：

输电线路长度d、输电线路单位长度电阻值R₀、输电线路单位长度电感值L₀、输电线路单位长度电容值C₀；

或，输电线路长度d、输电线路单位长度电阻值R₀、输电线路单位长度感抗值X_L0、输电线路单位长度容抗值X_C0；

或，输电线路长度d、输电线路电阻值R、输电线路感抗值X_L、输电线路容抗值X_C。

优选地，所述输电线路长度d为V_c与Δt之积；其中，V_c为光在真空中的传播速度，Δt为仿真模型中仿真计算时间步长。

优选地，所述输电线路单位长度电阻值R₀为R与d的比值。

优选地，所述输电线路单位长度电感值L₀为L与d的比值；其中，L为电抗器或变压器的部分或全部漏抗的电感值，即仿真模型中输电线路的电感值，d为输电线路长度。

优选地，所述输电线路单位长度电容值C₀为Δt²/（L·d）；其中，L为电抗器或变压器的部分或全部漏抗的电感值，即仿真模型中输电线路的电感值，Δt为仿真模型中仿真计算时间步长。