[发明专利]一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法

权利要求书

1.一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法，其特征在于，所述电力系统由发电机及励磁原动机及调速器、网络、负荷及其它控制装置所组成。

2.如权利要求1所述的一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法，其特征在于，全系统模型在数学上表示为微分代数方程组：

其中，x表示微分方程中描述系统动态特性的状态变量；V表示代数方程组中系统的运行参量。

3.如权利要求2所述的一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法，其特征在于，微分方程组式(1)主要包括：

1)描述各同步发电机暂态和次暂态电势变化规律的微分方程；

2)描述各同步发电机转子运动的摇摆方程；

3)描述同步发电机组中励磁调节系统动态特性的微分方程；

4)描述同步发电机组中原动机及调速系统动态特性的微分方程；

5)描述各感应电动机和同步电动机负荷动态特性的微分方程；

6)描述直流系统整流器和逆变器控制行为的微分方程；

7)描述其它动态装置动态特性的微分方程，

（3）代数方程组式(2)主要包括：

1)电力网络方程，描述在公共参考系X—Y下节点电压与节点注入电流之间的关系；

2)各同步发电机定子电压方程及d—q坐标系与x—Y坐标系间联系的坐标变换方程；

3)各直流线路的电压方程；

4)负荷的电压静态特性方程。

4.如权利要求3所述的一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法，其特征在于，网络分割要满足以下要求：

1边界点的数目要尽量少它和处理器之间的数据交换量直接相关；

2每个处理器的计算量要大体相等；

3由于网络新增的注入元要尽量少。

5.如权利要求4所述的一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法，其特征在于，微分代数方程组中的差分方程和网络方程表示为

式中,；式f=0和g=0分别与式(1)和式(2)对应.假设已知,第k次迭代中待解的代数方程具有以下形式

式中 是残差矢量，是位移矢量，是雅可比矩阵，

为了在时间上并行求解在一个具有ns个连续步长的积分窗中展开式（4），如下式所示

。

6.如权利要求5所述的一种电力系统机电暂态过程的仿真分析方法，其特征在于，机电暂态计算仿真过程如下：

1.输入原始数据，包括系统的元件模型、参数、网络拓扑信息和稳定分析的要求、潮流计算和暂态稳定计算需要的数据、仿真步长以及仿真总时间，调速励磁控制系统都不放在机电暂态程序里面，而放在外部利用RTDS下的数据通信进行数据交换；

2.根据输入的参数信息进行潮流计算，得到各节点的电压、相角以及全网的潮流分布信息，根据网络元件参数及网络拓扑关系形成节点导纳矩阵，将发电机内部暂态导纳和负荷中恒定导纳部分等值并入系统的导纳矩阵中，形成网络暂态稳定计算所需的所有变量初始值；

3.暂态计算开始时，通过标志位Flag判断出先进行发电机状态量的求解，Flag有0、l、2三个取值，当标志位为O时，表示新的一次暂态计算开始，各标志位和中断位初始化，为新的计算开始做准备；当标志位为l时，求解发电机暂态方程；标志位为2时，表示发电机方程解已完成，开始网络方程求解，

具体流程如下：

(1)标志位Flag为1，求解发电机的暂态方程—微分方程组，当发电机数目较多时，可以设置每一步求解n台发电机，分若干步求解完毕；

(2)Flag变为2，求解网络方程组，网络方程组的求解采用因子表分解的方法，具体求解中必然有循环或多重循环部分，可以在一个步长内完成m个循环的计算，分若干步完成；

(3)当系统网络求解完毕，标志位Flag回到0，表示全网络求解完成了一次，将所有控制变量和计算量初始化，Flag为l，为下一时步的计算做好准备；

(4)重复以上步骤，采用时域仿真方法进行到到时步的计算，求取时刻系统的状态量和代数量，代数方程组和微分方程求解完成后等待数据交换信号。