[发明专利]用于电力系统的多重开关处理的微网实时仿真方法

摘要

本发明公开了一种用于电力系统的多重开关处理的微网实时仿真方法，步骤包括判断电力电子开关动作时刻所在时间段，采用线性内插法计算准确的开关时间点；若某一时间步长内存在多个开关动作，选取各开关动作时间点的平均值作为该步长内统一开关动作点，并采用插值法计算该时刻系统状态变量；根据开关动作平均时刻在该步长内的具体位置，引入分段函数参数并计算积分权重，后经一至二步后向欧拉积分至下一整步时间点，得到该时刻正确的网络拓扑与系统初值，而后转换至隐式梯形积分法完成全局计算。本发明有效地解决了电力系统电磁暂态实时仿真中同一步长内出现多重开关导致系统拓扑发生高频变化进而影响仿真效率和精确度的传统难题。

主权项

一种用于电力系统的多重开关处理的微网实时仿真方法，其特征在于，该方法包括步骤如下：步骤1、电力系统初始化：首先，确定仿真电力系统网络参数，包括：1)对仿真电力系统网络中各支路位置和电阻、电感、电容元件进行编号并记录；2)交、直流电源的接入节点号、幅值、频率、初始相位信息；3)电力电子器件在仿真网络中的具体位置以及每个开关元件的等效电阻、电容等参数；确定与仿真时间相关的参数，包括初始仿真步长Δt、总仿真时长T；然后，确定各类型换向型器件的不同输入控制信号：若为自然换向型器件，则控制信号为器件所在支路的电压或电流方向；若为强制换向型器件，则控制信号为调制方式得出的开关方波；步骤2、利用全局隐式梯形积分法对网络中每条支路中的电阻、电感、电容元件进行差分化，形成节点导纳矩阵G：步骤3、判断仿真是否达到指定总仿真时长T，当达到总仿真时长T，则转入步骤9；否则，转入步骤4；步骤4、电磁暂态仿真计算，详细步骤如下：步骤4.1、根据各类电力电子的输入控制信号，判断某一仿真步长内开关器件的动作情况，若有开关动作则转入步骤4.2；否则，转入步骤5；步骤4.2、采用权重积分法与后向欧拉积分法对电力电子开关多重开关进行处理，其步骤如下：步骤4.2.1、确定不同电力电子开关类型的准确开关时间点，若为强制换向型开关器件，则准确的开关时间点由控制信号发生的时间点确定；若为自然换向型开关器件，利用线性内插法得到准确的开关时间点，同一步长内发生二重开关事件，tA、tB为开关时间点，则取两者平均值tC为该步长内统一开关动作点，引入参数x＝(t+2Δt‑tC)/Δt；同时利用线性插值法f(tC)＝f(t+Δt)+x·[f(t+2Δt)‑f(t+Δt)]得到该点处的相关系统状态变量，并根据现开关状态情况形成新的导纳矩阵G；步骤4.2.2、根据动态电路换路原理，取半步长后的非状态变量作为统一开关动作点tC的系统状态量，而tC时刻的状态变量由于自身特性不能突变因此保持不变，此时仿真时间重回至tC时间点，并再次判断是否有同步开关现象，若有则转入步骤4.2.1；否则，转入步骤4.2.3；步骤4.2.3、基于插值得到的参数x与保持节点导纳矩阵不变的原则，引入权重因子θ，并按下列情况处理：当1/2＜x≤1时，仿真改变积分步长至xΔt，利用权重积分法差分化电路元件，根据θx＝1/2求出权重因子，并先后进行一步权重积分和两步半步长后向欧拉积分完成重新同步化过程；当0≤x≤1/2时，仿真改变积分步长至(x+1/2)Δt，利用权重积分法差分化电路元件，根据θ(x+1/2)＝1/2求出权重因子，并先后进行一步权重积分和一步半步长后向欧拉积分完成重新同步化过程；步骤5、若电力电子开关器件状态未发生变化，则令t＝t+Δt，并计算Norton等效电流I；步骤6、计算电力系统网络各节点的注入电流Iinjection，并求解传统节点电压方程GU＝I；步骤7、计算各支路电流与各节点电压，并将相关结果进行存储；步骤8、判断仿真时间t是否达到T，若未达到，则转入步骤3；否则，转入步骤9；步骤9、仿真结束。