[发明专利]含故障电流限制器的电网机电与电磁混合仿真方法及系统

说明书

本发明提供含故障电流限制器的电网机电电磁混合仿真系统及方法，包括：利用混合仿真接口拼接电网中预选区域对应的电磁暂态仿真模型和非预选区域对应的机电暂态仿真模型；利用拼接的混合仿真模型对电网进行仿真；其中，所述预选区域包含故障电流限制器。本发明对含有故障电流限制器的电网进行机电电磁混合仿真，可以解决仿真速度和仿真精度无法兼容的问题。

技术领域

本发明涉及电网建模及仿真技术领域，具体讲涉及含故障电流限制装置的电网机电与电磁混合仿真方法及系统。

背景技术

现有的仿真手段一般是通过机电暂态计算分析系统的稳定性，主要研究电网受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能，计算步长常常取10ms左右，计算速度较快；通过电磁暂态计算分析系统中各元件中电场、磁场及相应电压电流的变化，进行设备参数选型，主要是对故障或是扰动后系统的快速暂态过程进行分析，采用详细的非线性模型，并对暂态过程采用微分方程描述，仿真的计算步长常取20～200us，仿真规模受限，一般都需要对电网进行等值简化。

对基于晶闸管旁路技术的串谐型故障电流限制器的仿真研究中，单独做机电暂态仿真时，该设备建模简化为长期接入线路的串联电抗器，与设备仅在线路故障情况下接入电抗器的特性不一致，会导致系统潮流和损耗的计算准确性受到影响，同时也无法分析出扰动过程中故障电流限制器中电抗器接入和退出时对系统稳定性和系统中其他FACTS设备的影响；而单独做电磁暂态仿真时，大电网进行等值简化后，仿真精度会降低，在研究过电压影响和继电保护等快速暂态过程特性的影响时，仿真结果的容错裕度需求会变大，降低了对电力设备选型设计的指导价值和经济适用性。

因此故障电流限制器的投入运用，对含有FCL大规模电网的仿真能力提出了更高要求，要求仿真系统既具备针对大电网的高速计算能力，又具备精细电力电子器件的仿真精度，现有的单一仿真手段无法满足该要求，为准确揭示大电网特性以及动态过程中FCL装置内部状态量的变化，需要一种方法技术实现含有FCL大电网的混合仿真。

发明内容

针对现有技术中存在的对于含有故障电流限制器的电网的仿真速度和仿真精度无法兼容的问题，本发明提供含故障电流限制器的电网机电与电磁混合仿真方法，包括：

利用混合仿真接口拼接电网中预选区域对应的电磁暂态仿真模型和非预选区域对应的机电暂态仿真模型；

利用拼接的混合仿真模型对电网进行混合仿真；

其中，所述预选区域包含故障电流限制器。

优选的，所述预选区域为包含故障电流限制器的电网区域，包含故障电流限制器、所在线路和线路两侧断路器的电网区域，包含故障电流限制器和所在线路、线路两侧断路器、附近节点所带无功补偿器的电网区域或包含故障电流限制器、所在线路、所在线路两侧母线到下一级母线之间的线路的电网区域。

优选的，当所述预选区域为包含故障电流限制器的电网区域时，所述预选区域对应的电磁暂态仿真模型为故障电流限制器的电磁暂态模型；

当所述预选区域为包含故障电流限制器、所在线路和线路两侧断路器的电网区域时，所述预选区域对应的电磁暂态仿真模型包括：故障电流限制器的电磁暂态模型、分布式线路及线路断路器电磁暂态模型及线路保护控制的电磁暂态模型；

当所述预选区域为包含故障电流限制器和所在线路、线路两侧断路器、附近节点所带无功补偿器的电网区域时，所述预选区域对应的电磁暂态仿真模型包括：故障电流限制器的电磁暂态模型、分布式线路及线路断路器电磁暂态模型、所在线路或母线上所带无功补偿器的保护控制回路的电磁暂态模型；

当所述预选区域为包含故障电流限制器、所在线路、所在线路两侧母线到下一级母线之间的线路的电网区域时，所述预选区域对应的电磁暂态仿真模型包括：故障电流限制器的电磁暂态模型，所在线路及到下级母线的所有线路和线路断路器电磁暂态模型。