基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互方法

信息来源:电力国际信息参考  发布时间2016-08-03

【研究内容】

电磁机电暂态混合实时仿真技术是当前国内外电力系统仿真研究领域重点和难点之一。高压直流输电工程等响应快速的大容量电子装置在现代电网的广泛应用,使电力系统中电磁与机电暂态过程紧密耦合,纯机电暂态仿真系统越来越难以满足现代电力系统仿真计算要求,而纯电磁暂态仿真系统受仿真规模限制,难以进行交直流大电网仿真计算。因此,需要将电力系统电磁与机电暂态过程结合起来,在一次仿真中对两者同时进行模拟并达到实时,即电磁机电暂态混合实时仿真。电磁机电暂态混合实时仿真一般由电磁暂态仿真系统系统、机电暂态仿真系统系统和接口进程控制系统组成,其中电磁暂态仿真系统系统对一部分电力系统进行实时仿真,机电暂态仿真系统系统对另一部分电力系统进行实时仿真,两者通过接口进程控制系统进行交互和协调。

电磁机电暂态混合实时仿真中,对电磁暂态计算而言,机电暂态系统采用电压源形式的接口模型;对机电暂态计算而言,电磁暂态系统采用功率源形式的接口模型。电磁机电暂态混合实时仿真中,电磁暂态典型仿真步长为50微秒,机电暂态典型仿真步长为10毫秒,其接口数据交换时序一般采用并行或串行方式进行。在这类交换时序中,电磁暂态与机电暂态两侧仅在每个交互步长结束时刻交换接口等值模型参数和接口边界条件,这些信息均为上一仿真步长的相应数据。采用这种交换时序,在系统稳态时基本能满足仿真计算要求;但当系统网络拓扑改变(如故障发生或故障消除、大扰动)发生时,接口电压、电流等电气量将出现突变,接口信息和故障信息在对侧没有能够及时得到反映(至少延迟了一个机电暂态仿真系统步长,约10ms),此外,从三相瞬时值获取基波相量有效值平均了变量突变前的值和突变后的值,而在故障暂态过程中电气量变化相当剧烈,因而会产生较大误差,极大地影响了仿真计算准确性。本发明提出了基于超前计算的电磁机电暂态混合实时仿真接口交互方法,在故障/大扰动发生时刻所在的交互步长内,通过增加超前计算,得到机电暂态系统等值的电压源形式的接口模型故障时刻初值,并交换到电磁暂态计算侧,作为故障发生前电磁暂态计算初值;同时,通过增加超前计算,得到电磁暂态系统等值的功率源形式的接口模型故障时刻初值,并发送至机电暂态计算侧,作为故障发生前机电暂态计算初值。经过以上超前计算方法,可在故障发生、切除和大扰动发生时刻,准确确定电磁暂态仿真与机电暂态仿真相互交换的等值模型参数和接口边界条件,消除仿真接口交互延迟,从而有效提高电磁机电暂态混合实时仿真的精确性。本发明是一种方便实用的提高电磁机电暂态混合实时仿真精度的方法。

【主要研究人员】

欧开健,张树卿,胡云,梁旭,李伟

【主要完成单位】

南方电网科学研究院有限责任公司

【所获奖项】

南方电网科学研究院有限责任公司2015年专利奖二等奖