[发明专利]一种用于电力系统动态计算的发电机建模方法

说明书

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种用于电力系统动态计算的发电机建模方法，该方法基于全纯嵌入的动态计算运算法则，包括以下步骤：步骤一，将原全纯函数展开成幂级数系数；步骤二，将全纯嵌入扩展至四阶或六阶；步骤三，在发电机四阶或六阶模型的基础上，依据全纯嵌入的微分变换法则，得到全纯嵌入下的发电机四阶或六阶模型，本发明基于全纯嵌入法，建立全纯嵌入下的发电机模型，从而可将非线性代数方程转换为线性方程，通过本发明介绍的基于全纯嵌入的发电机建模方法，可将发电机各阶模型的微分代数方程进行全纯嵌入，在动态计算时，只需各变量全纯函数展开的幂级数系数，略去了迭代过程，同时扩大了积分步长，大大提升仿真速度。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种用于电力系统动态计算的发电机建模方法。

背景技术

近年来，随着分布式电源大规模并网，大量电力电子设备的投入使得电力系统稳定性维护愈加复杂，而动态计算是分析电力系统稳定的关键，动态计算包括求解微分方程和非线性的代数方程，传统计算微分方程的方法为数值积分法，常用方法包括改进欧拉法、龙格-库塔法和隐式梯形积分法。为了满足精度要求，传统方法尤其是改进欧拉法和龙格-库塔法，不得不设置较小的积分步长，在每次求解微分方程和代数方程的交替计算中，存在大量代数方程的迭代计算，而非线性方程的常用方法为牛顿-拉夫逊法(Newton-Raphson，NR)，该方法收敛性较好且已在电力系统中得到广泛应用，但缺陷十分明显且关键，其对初值要求较高，一旦选取的初值不太合理，可能使计算结果不收敛，最终将导致无法明确判断故障是否发生，且随着电网规模日益增大，Jacobi矩阵的求逆修正也将导致计算量剧增。因此，电力系统稳定性分析需要收敛性更好、可靠性更高的动态计算方法。

早在2012年，西班牙学者在全球首次提出了全纯函数嵌入(HolomorphicEmbedding Method，HEM)方法，并将其用于电力系统的初步潮流计算，该方法基于复频域分析，通过在潮流计算中嵌入复参数，构造全纯(复可微)函数并将隐式的全纯函数进行显式化求解潮流，相比NR法不需要选取初值，无Jacobi矩阵带来的巨大计算量，且具有很好的收敛性。同样地，全纯嵌入方法用于电力系统动态计算中的发电机建模中，将发电机模型中的微分代数方程进行全纯嵌入，将为后续显式化全纯函数打好基础。

基于此，本发明提出了一种用于电力系统动态计算的发电机建模方法，该方法在满足运算法则的前提下将电力系统发电机模型进行全纯嵌入转换，后续计算非线性的代数方程将转换为显式化全纯函数的问题，无需大量迭代，将极大缩小计算量

发明内容

为了解决或者改善电力系统稳定性分析需要收敛性更好、可靠性更高的动态计算方法的问题，本发明提供了一种用于电力系统动态计算的发电机建模方法，具体技术方案如下：

本发明提供一种用于电力系统动态计算的发电机建模方法，该方法基于全纯嵌入的动态计算运算法则，包括以下步骤：

步骤一，将原全纯函数展开成幂级数系数；

步骤二，将全纯嵌入扩展至四阶或六阶；

步骤三，在发电机四阶或六阶模型的基础上，依据全纯嵌入的微分变换法则，得到全纯嵌入下的发电机四阶或六阶模型。

优选的，基于全纯嵌入方法的发电机建模的基础为如下的变换法则：

X[0]＝x(0)

y(t)＝cx(t)→Y[k]＝cX[k]

z(t)＝x(t)±y(t)→Z[k]＝X[k]±Y[k]

所述变换法则即原全纯函数与其展开的幂级数系数的转换关系，原函数以小写字母函数形式示出，幂级数系数以大写字母函数示出。