[发明专利]一种含分布式电源配电网的小步长暂态仿真方法及系统

权利要求书

1.一种含分布式电源配电网的小步长暂态仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1.将配电网中的各装置划分为低精度要求单元及高精度要求单元；

步骤2.对所述低精度要求单元中的各部件采用基于FPGA的小步长的数字暂态仿真；

步骤3.对所述高精度要求单元中的各部件采用物理真型或等比例缩小的物理单元进行模拟；

所述步骤1中：

所述低精度要求单元中包括所述配电网中的变压器、馈线、变电站、线路； 馈线、若干变电站构成的供电区域及含高频开关信号的电力电子接口分布式电源；

所述高精度要求单元中包括所述配电网中的光伏单元、风电单元、整流负荷、燃气轮机、UPQC、充电桩、储能单元、小水电装置及燃料电池；

所述步骤3包括：

3-1.基于相似理论判断一种配电系统或设备推理另一等比例的配电系统或设备的特性；

3-2.根据经济性原则，建立所述配电网的配电网物理真型；所述配电网物理真型采用等比例缩小后的所述高精度要求单元中的各部件来模拟实际所述高精度要求单元中的各部件；

所述3-1包括：

根据相似理论，一个配电系统的静态与动态物理量与另一配电系统的相应物理量之间存在着固定的比例系数，当两个配电系统或设备在几何、性能、结构与行为过程之间具有相似性时，则从其中一种配电系统或设备推理另一等比例的配电系统或设备的特性，所述相似理论的判断公式为：

式(1)中，m_V为一个配电系统中的电压V与一个配电系统中的电压V′的比值；m_I为一个配电系统中的电流I与一个配电系统中的电流I′的比值；m_P为一个配电系统中的功率P与一个配电系统中的功率P′的比值；

所述步骤2包括：

2-1.建立所述配电网的配电网数字模型；

2-2.采用模型分解技术，对所述配电网数字模型进行分割，得到各配电网分区；

2-3.各所述配电网分区均采用FPGA分块计算方法进行系统级并行加速；

基于FPGA的小步长数字暂态仿真的底层利用FPGA的可编程逻辑资源实现硬件加速，实现仿真步长5μs以下；同时，内部采用模型分解技术，对配电网数字模型进行分割分块，以馈线、变电站及所属馈线、若干变电站构成的供电区域、整个配电系统为仿真对象进行小步长实时仿真分割，分割过程依据复杂度和计算量均衡、问题研究需要的原则进行，分割后的分区模块采用多FPGA分块计算的方法进行系统级并行加速；

所述2-2包括：

采用模型分解技术，是以所述低精度要求单元中的各部件及整个配电系统为仿真对象，对所述配电网数字模型进行小步长实时仿真分割，得到各配电网分区；所述小步长小于或等于5μs；

所述含分布式电源配电网的小步长暂态仿真的系统包括配电网数字模型单元及配电网物理真型单元；

所述配电网数字模型单元用于对配电网中的低精度要求单元中的各部件采用基于FPGA的小步长的数字暂态仿真；

所述配电网物理真型单元用于对配电网中的高精度要求单元中的各部件采用物理真型或等比例缩小的物理单元进行模拟；

所述配电网数字模型单元与所述配电网物理真型单元用双向DC/AC转换单元连接；

所述双向DC/AC转换单元包括DC/AC转换器和AC/DC转换器；

所述配电网数字模型单元与所述DC/AC转换器之间、所述AC/DC转换器与所述配电网物理真型单元之间分别设有同步协调单元；所述DC/AC转换器与所述配电网物理真型单元之间设有功率放大单元；

双向DC/AC转换单元将所述配电网数字模型单元输出DC信号转换成AC信号，同时将所述配电网物理真型单元通过高速采集的电压、电流的AC信号转换成DC信号；

所述配电网物理真型单元的功率信号为交流50HZ；

所述配电网数字模型单元的功率信号通过所述功率放大单元进行放大；

所述同步协调单元用于协调所述配电网数字模型单元与所述配电网物理真型单元的电压及时间一致性。