[发明专利]一种通用电磁暂态黑箱模型与外部控制的功率交互算法

说明书

本发明提供了一种通用电磁暂态(electromagnetic transient,EMT)黑箱模型与外部控制的功率交互算法，可以帮助黑箱模型获得内部节点的功率信息，并与外部控制系统进行交互。首先，由黑箱模型外部节点信息，反解出内部节点瞬时电压和支路瞬时电流；其次，根据内部节点瞬时电压和支路瞬时电流，计算得到所需节点的瞬时有功功率，无功功率；然后，将瞬时有功、无功功率经离散化的一阶惯性环节进行延时平抑处理，模拟传感器延时并减小输出波纹；最终得到内部节点有功功率和无功功率的测量值，输出给外部控制系统。

技术领域

本发明属于信号测量与电力系统建模仿真领域，具体涉及一种通用电磁暂态黑箱模型与外部控制的功率交互算法。

背景技术

PSCAD/EMTDC是一种常见的电磁暂态仿真软件。基于PSCAD自定义元件和Fortran语言，可以实现消去内部节点的戴维南通用电磁暂态(electromagnetic transient,EMT)模型。这种通用EMT模型在等效时将内部节点的信息转移到外部节点以消去内部节点，对外只体现外部节点，由于内部节点已不实际存在，相当于对外是一个黑箱化的模型。

外部控制系统有时会需要内部节点的信息来实现对模型的控制。虽然消去内部节点的黑箱模型可以反解出内部节点信息，但是该信息仅限于节点瞬时电压和支路瞬时电流。另外，PSCAD提供的功率表只能测量外部节点功率，而内部节点由于不实际存在，无法通过功率表测量。因此，当外部控制系统需要黑箱模型中内部节点功率信息时，现有模型反解方法无法满足需求，需要一种通用电磁暂态黑箱模型与外部控制的功率交互算法。

发明内容

基于此需求，本发明提供了一种通用电磁暂态黑箱模型与外部控制的功率交互算法，实现黑箱模型内部节点功率的计算，并与外部控制系统进行交互。所述方法包括以下步骤：

步骤1：由通用电磁暂态黑箱模型外部节点信息，反解出内部节点瞬时电压值和内部支路瞬时电流值。

步骤2：根据内部节点瞬时电压值和内部支路瞬时电流值，计算所需节点的瞬时有功功率P’和瞬时无功功率Q’。其特征在于，瞬时有功功率P’和瞬时无功功率Q’的计算公式如下：

P'＝u_ai_a+u_bi_b+u_ci_c

式中，u_a,u_b,u_c分别为内部节点各相的瞬时电压，i_a,i_b,i_c分别为内部节点各相的瞬时电流。

步骤3：将一阶惯性环节进行离散化处理，得到其离散化公式。其特征在于，离散化过程如下：

对一阶惯性环节对应的微分方程进行梯形积分离散化处理得：

近似表示为：

y(t)＝e^-Δt/Ty(t-Δt)+G(1-e^-Δt/T)x(t)

式中，x(t)为输入信号；y(t)为输出信号；y(t-Δt)为输出信号历史值；G为比例系数；Δt为仿真步长；T为输入信号的基准周期。

步骤4：对步骤2中得到的瞬时有功功率P’和瞬时无功功率Q’作为输入信号，输入步骤3中离散化后的一阶惯性环节模拟延时，并将波形进行平抑处理，即可得到内部节点有功功率P和无功功率Q测量值。

步骤5：将步骤4中得到的内部节点有功功率P和无功功率Q测量值输出即可实现黑箱模型与外部控制系统的功率交互。外部控制系统根据黑箱模型输出的功率产生控制信号，影响黑箱模型的内部电路参数。