[发明专利]基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法、系统及设备

说明书

本发明实施例涉及一种基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法、系统及设备，该方法通过预测同步机的第一转子角速度、第一转子角、第一电流q分量、第一电流d分量、第一磁链转折点d分量、第一磁链转折点q分量和磁链转折数据进行分析处理，得到对应的第二电流q分量、第二电流d分量、第二转子角速度、第二转子角、定子磁链d分量和定子磁链q分量，不仅避免出现同步机旋转电势的历史量和当前量，提高了仿真计算结果的精度，计算的结果能在达到相域模型精度的基础上又能保持dq0模型的计算效率，从而使得该方法的仿真精度高、计算效率快，该基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法能够适合用于工程实际计算的电力系统电磁暂态仿真软件开发。

技术领域

本发明涉及电磁暂态技术领域，尤其涉及一种基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法、系统及设备。

背景技术

随着新能源、直流输电尤其柔性直流输电的快速推广应用，大网电磁暂态仿真成为一种新的趋势。如何在保证仿真精度的基础上大幅度提高电磁暂态模型和算法的仿真效率是专家学者一直致力研究的课题。

旋转电机作为电磁暂态仿真中一项重要的电气元件，其饱和特性对潮流、静态和暂态稳定以及电磁暂态都有影响。旋转电机的饱和特性是非线性的，精确模拟电机的饱和是非常困难的，如何实现考虑饱和效应的旋转电机高效建模仿真对于整个系统尤其新能源大规模接入系统电磁暂态仿真的精确度和效率至关重要。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法、系统及设备，用于解决现有电磁暂态仿真软件实现饱和效应的旋转电机建模仿真存在仿真精度低、效率低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法，包括以下步骤：

S1.采用线性外推法预测同步机某一时刻的第一转子角速度、第一转子角、电枢电流的第一电流q分量、电枢电流的第一电流d分量、磁链转折点的第一磁链转折点d分量和磁链转折点的第一磁链转折点q分量，以及获取同步机处于不饱和状态与饱和状态之间转折点的磁链转折数据；

S2.对所述第一电流q分量和所述第一电流d分量进行处理，得到模拟同步机的第一诺顿电路；通过坐标变换将所述第一诺顿电路从dq0量转换为abc相量形式的第二诺顿电路；

S3.将所述第二诺顿电路中等值电阻矩阵求逆得到等值电导矩阵，并将等值电导矩阵输入网络电导矩阵中进行求解，得到同步机端口的三相电压；

S4.对所述三相电压进行处理，得到同步机电枢电流的第二电流q分量、第二电流d分量和转子电流；以及对所述第二电流q分量、所述第二电流d分量、所述第一磁链转折点d分量和所述第一磁链转折点q分量进行处理，得到同步机的定子磁链d分量、定子磁链q分量和气隙磁链数据；

S5.若所述气隙磁链数据不大于饱和气隙磁链阈值，通过所述第二电流q分量、所述第二电流d分量、所述定子磁链d分量和所述定子磁链q分量在机械系统方程中求解，得到同步机的第二转子角速度和第二转子角；还对所述定子磁链d分量、所述定子磁链q分量和所述磁链转折数据进行处理，得到同步机磁链转折点的第二磁链转折点d分量和第二磁链转折点q分量；

S6.将所述第二电流q分量、所述第二电流d分量、所述第二转子角速度、所述第二转子角、所述第二磁链转折点d分量和所述第二磁链转折点q分量分别与对应的所述第一电流q分量、所述第一电流d分量、所述第一转子角速度、所述第一转子角、所述第一磁链转折点d分量和所述第一磁链转折点q分量计算，得到对应的误差绝对值；若所有的误差绝对值均小于误差允许值，返回步骤S1。

优选地，该基于饱和效应的同步机电磁暂态建模方法包括：若任意一个的所述误差绝对值不小于误差允许值，返回步骤S4。