[发明专利]一种考虑非线性的变电站电磁暂态实时仿真方法

摘要

一种考虑非线性的变电站电磁暂态实时仿真方法，有仿真离线准备，其根据仿真步长Δt的选择，对变电站元件进行差分化处理，采用伴随电路将变电站元件的电网络变成相应的伴随网络，对差分化后的节点导纳矩阵按照针对非线性局部迭代的原则和最小度独立集法进行重新排序，按照高斯消去法求解节点电压方程的思路安排运算器所执行的指令；还有实时仿真在线计算，具体有伴随电路的历史电流源计算、伴随网络的节点注入电流计算、节点电压方程的顺序消去、节点电压方程的逆序回代、支路电压计算和支路电流计算，所有计算由多个运算器并行处理，采用仿真参数译码查询法实现运算器与数据存储空间快速地进行仿真参数读写交互。本发明确保了变电站电磁暂态仿真的实时性。

主权项

一种考虑非线性的变电站电磁暂态实时仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在离线环境下获得变电站各个电气元件的基本参数信息，为对仿真模型进行电磁暂态分析，需要将电感支路、电容支路根据仿真步长Δt的选择分别采用隐式梯形法进行差分化处理；2)用对非线性元件支路进行差分化处理后形成的相应伴随电路替换原变电站网络中的电路，得到的相应变电站伴随网络，根据变电站伴随网络形成节点导纳矩阵，所述的相应伴随电路包括等效电导G和等效电流源I_his；3)按照非线性局部迭代的原则，对步骤2)中的节点导纳矩阵进行节点排序，分成涉及非线性的节点和未涉及非线性的节点两部分；4)对步骤3)排序得到的节点导纳矩阵中的两个部分采用最小度独立集法进行再次排序；5)在离线环境下，根据步骤2)中的变电站伴随网络中的等效电流源I_his生成变电站伴随网络的节点注入电流列向量初值，与由步骤4)得到的节点导纳矩阵形成节点电压方程；6)在离线环境下，考虑非线性局部迭代的前提下按照高斯消去法求解节点电压方程，并更新电流源，编写一套完整的指令流描述求解节点电压方程的过程；7)将步骤5)得到的节点电压方程和步骤6)得到指令流以及仿真步长Δt通过上位机下载至基于FPGA的在线实时仿真环境；8)在线实时仿真环境下，设置仿真时刻t＝0，仿真计时器置零，启动仿真；9)仿真计时器开始计时，仿真进入指令翻译状态，在所述的指令翻译状态中，读取RAM中的指令，通过3级FIFO缓存实现指令无间断翻译；10)使用步骤9)得到的指令翻译，在仿真过程控制模块中控制运算器与数据存储空间进行快速的仿真参数读写交互；11)控制运算器数据输入端口获得仿真参数，仿真进入运算器计算状态，所述运算器是由加法器、乘法器和除法器构成，仿真过程控制模块通过数据选择器控制运算器内部计算单元的组合结构，构成各种的运算公式；12)在线实时仿真环境下，由步骤9)、步骤10)和步骤11)构成的运算器系统完成伴随电路的历史电流源计算、伴随网络的节点注入电流计算、节点电压方程的顺序消去、节点电压方程的逆序回代、支路电压计算和支路电流计算，判断仿真计时器是否计时至仿真步长Δt，如果是，则本次仿真结束，否则仿真计时器继续计时直至计时至Δt；13)仿真计时器时间到达仿真步长时，计时器清零，返回步骤9)。