[发明专利]一种基于离散相似原理的电磁暂态仿真方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于离散相似原理的电磁暂态仿真方法及系统。该仿真方法包括：获取包含多节点的电力系统，并在节点分析法框架下，划分为组合元件以及独立元件；将RL并联件以及RC串联件分解成独立元件的形式，并对所有独立元件叠加虚拟电阻，确定重组的RL串联件以及重组的RC并联件；基于离散相似原理，确定重组的RL串联件差分方程以及重组的RC并联件差分方程，并确定RL串联件、RC并联件以及独立元件进行差分化处理，确定RL串联件差分方程、RC并联件差分方程以及独立元件差分方程；根据上述所有的差分方程对电力系统进行迭代仿真，得到电力系统的电磁暂态仿真结果。采用该仿真方法或系统能够对独立电感和电容进行仿真且能够抑制非原型数值振荡。

技术领域

本发明涉及电磁暂态仿真领域，特别是涉及一种基于离散相似原理的电磁暂态仿真方法及系统。

背景技术

随着高压直流输电(HighVoltage Direct CurrentTransmission，HVDC)、柔性交流输电(flexibleAC transmission system，FACTS)以及规模化新能源的发展，大量电力电子装置接入电网，使如今的电力系统呈现出电力电子化趋势。电力电子装置具有动作频率高、暂态过程快的特点，这对于电磁暂态仿真提出了新的挑战。数值积分算法的选取与设计影响电磁暂态仿真的性能，能否提升仿真精度和能否抑制数值振荡是衡量数值积分算法性能的重要因素。

数值积分算法的选取与设计影响电磁暂态仿真的性能，传统电磁暂态数值积分方法大多基于时域逼近法。在基于时域逼近法的数值积分方法中，隐式梯形法因具有二阶精度和A-稳定性而被广泛使用，但该算法在网络拓扑变化时存在数值振荡问题。后退欧拉法可以有效抑制隐式梯形法数值振荡的问题，但是后退欧拉法采用矩形面积来近似代替积分的曲边面积，仅具有一阶精度。为了解决上述问题，临界阻尼法将二者融合，在开关动作后，将隐式梯形法切换成两步半步长后退欧拉法来抑制非原型数值振荡。但是后退欧拉法精度较低的问题仍然未得到解决，另一方面此方法对所有元件均需设计算法切换功能，出现编程复杂的新问题。

根匹配法从仿真的实质即为对连续系统的离散化过程这一角度出发，直接构造和连续系统相似的离散系统从而实现对连续系统的仿真。但该方法存在独立电感和电容元件无法差分化的问题，且无法有效抑制非原型数值振荡。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于离散相似原理的电磁暂态仿真方法及系统，以解决现有的电磁暂态仿真方法不能适用于独立电感和电容，且无法有效抑制非原型数值振荡的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于离散相似原理的电磁暂态仿真方法，包括：

获取包含多节点的电力系统，并在节点分析法框架下，将所述电力系统划分为组合元件以及独立元件；所述组合元件包括RL串联件、RL并联件、RC串联件以及RC并联件；所述独立元件包括电阻R、电感L以及电容C；

将所述RL并联件以及RC串联件分解成独立元件的形式，并对所有所述独立元件叠加虚拟电阻，确定重组的RL串联件以及重组的RC并联件；

基于离散相似原理，分别对所述重组的RL串联件以及所述重组的RC并联件进行差分化处理，确定重组的RL串联件差分方程以及重组的RC并联件差分方程；

根据所述重组的RL串联件差分方程以及所述重组的RC并联件差分方程确定所述RL串联件、所述RC并联件以及所述独立元件进行差分化处理，确定RL串联件差分方程、RC并联件差分方程以及独立元件差分方程；

根据所述重组的RL串联件差分方程、重组的RC并联件差分方程、RL串联件差分方程、RC并联件差分方程以及独立元件差分方程对所述电力系统进行迭代仿真，得到所述电力系统的电磁暂态仿真结果；所述电磁暂态仿真结果用于判别电力设备的稳定性。