一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，包括不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)和指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真中應(yīng)用并行處理技術(shù)，可以提高仿真速度，滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真對(duì)計(jì)算速度的要求。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)之間聯(lián)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)作為子網(wǎng)絡(luò)的邊界點(diǎn)，把整個(gè)電力系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡(luò)自然的劃分為各個(gè)子網(wǎng)，根據(jù)精度需要確定不同網(wǎng)絡(luò)的仿真步長(zhǎng)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)方法在網(wǎng)絡(luò)劃分時(shí)不需要解耦元件，網(wǎng)絡(luò)劃分簡(jiǎn)單清楚，通用性強(qiáng)，分網(wǎng)速度快。可以并行仿真不同速率、不同步長(zhǎng)的含VSC精確模型的電磁暫態(tài)子網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)仿真。

Automatic network division method for large-scale electromagnetic transient network simulation

Automatic network, the invention relates to a method for large-scale grid electromagnetic transient simulation, automatic network including automatic network does not specify the subnet number and specify the subnet number, the parallel processing technology of the invention in power system electromagnetic transient simulation application, can improve the simulation speed, meet the requirements of large scale power system real-time and super real time the simulation of the computing speed. The nodes of the network are regarded as the boundary points of the sub networks, and the whole power system simulation network is naturally divided into sub networks, and the simulation steps of different networks need to be determined according to the accuracy. The method of the invention does not need the decoupling element when the network is divided, the network division is simple and clear, the versatility is strong, and the branch network speed is fast. The electromagnetic transient subnet with accurate VSC model with different speed and different step length can be simulated in parallel, and it can be simulated in real time and over time.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種電磁暫態(tài)的自動(dòng)分網(wǎng)方法，具體涉及一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法。
技術(shù)介紹
電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真并行方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)既要針對(duì)電磁暫態(tài)仿真的特點(diǎn)，也要充分考慮硬件平臺(tái)—PC機(jī)群的特點(diǎn)，以有效提高電磁暫態(tài)仿真的速度。由于電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)仿真對(duì)計(jì)算時(shí)序有嚴(yán)格要求，考慮到PC機(jī)群的通信速度較低的特點(diǎn)，亟需一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法。有分網(wǎng)方式是手動(dòng)分網(wǎng)，分網(wǎng)不均勻，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，且不是全網(wǎng)最優(yōu)化的，這樣計(jì)算過(guò)程中容易導(dǎo)致有的子網(wǎng)計(jì)算快，有的子網(wǎng)計(jì)算太慢，而總的計(jì)算步長(zhǎng)必須容納計(jì)算最慢的子網(wǎng)，產(chǎn)生木桶短板效應(yīng)，而且隨著電網(wǎng)規(guī)模的變大，容易產(chǎn)生子網(wǎng)之間數(shù)據(jù)交換不匹配、計(jì)算錯(cuò)誤。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，解決大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真，在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真中應(yīng)用并行處理技術(shù),可以提高仿真速度，滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真對(duì)計(jì)算速度的要求。本專(zhuān)利技術(shù)的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本專(zhuān)利技術(shù)提供一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)和指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)。進(jìn)一步地，所述不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)包括：通過(guò)長(zhǎng)線將全網(wǎng)分解為電氣子站，對(duì)于每一個(gè)電氣子站統(tǒng)計(jì)其計(jì)算時(shí)間和通信時(shí)間；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分割目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分割的目標(biāo)函數(shù)為：式中，S是目標(biāo)函數(shù)；na、nb、nc為各子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；ns為各子網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線數(shù)目；優(yōu)化后將各個(gè)電氣子站組合成一個(gè)個(gè)子網(wǎng)，原則如下：1)按照全局最優(yōu)化原則，每個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間最小的原則，即每個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間<＝k1*仿真步長(zhǎng)，其中k1為小于1的一個(gè)系數(shù)；系數(shù)保存在配置文件中；2)對(duì)于不滿足1)原則的子網(wǎng)，采用節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式分解，將電氣子站分解為若干個(gè)子網(wǎng)每個(gè)子網(wǎng)的執(zhí)行時(shí)間＝計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間+主控處理時(shí)間，其中節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式的單位通信時(shí)間與長(zhǎng)線分網(wǎng)方式不同，長(zhǎng)線分網(wǎng)是電氣量中的輸電線作為不同子網(wǎng)之間的邊界，節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)是把母線節(jié)點(diǎn)作為不同子網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)邊界。進(jìn)一步地，所述指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)包括：通過(guò)長(zhǎng)線將全網(wǎng)分解成電氣子站，通過(guò)電氣子站的組合或者再次用節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式分解后，按下式(2)和(3)進(jìn)行優(yōu)化形成小于或等于k1*仿真步長(zhǎng)的各個(gè)子網(wǎng)并將式(2)和式(3)進(jìn)行組合得出所采用的如式(4)和式(5)所示的目標(biāo)函數(shù)：MinC＝αM2+βL2(2)式(2)中，MinC是最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)；M是所有子網(wǎng)中的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)目；L是子網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的數(shù)目；α、β均為權(quán)重因子；αM2反映單個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間，βL2反映單個(gè)子網(wǎng)間的通訊時(shí)間；式(3)中，T是所有子網(wǎng)的總母線數(shù)目；ni是第i個(gè)子網(wǎng)中的母線數(shù)目；Fi是可行性標(biāo)志，如果第i個(gè)子網(wǎng)是連通的，則表示第i個(gè)子網(wǎng)是可行的，F(xiàn)i＝1；否則不可行，F(xiàn)i＝0；Fgi、Fci、Fti表示子網(wǎng)中發(fā)電機(jī)、電容器和變壓器與設(shè)定的邊界值比較所得的邏輯值標(biāo)志，當(dāng)子網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)數(shù)目大于設(shè)定的發(fā)電機(jī)數(shù)目時(shí)，F(xiàn)gi＝0，否則Fgi＝1；當(dāng)子網(wǎng)中的電容器數(shù)目大于設(shè)定的電容器數(shù)目時(shí)，F(xiàn)ci＝0，否則Fci＝1；當(dāng)子網(wǎng)中的電容器數(shù)目大于設(shè)定的電容器數(shù)目時(shí)，當(dāng)子網(wǎng)中的變壓器數(shù)目大于設(shè)定的變壓器數(shù)目時(shí)，F(xiàn)ti＝0，否則Fti＝1；β是罰因子；反映母線在子網(wǎng)間均勻分配的需求，b2考慮子網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線數(shù)目最小化，反映對(duì)動(dòng)態(tài)元件數(shù)目的限制及子網(wǎng)是否連通；如果形成的子網(wǎng)數(shù)目大于指定子網(wǎng)數(shù)目，提示用戶修改步長(zhǎng)或子網(wǎng)數(shù)目；如果形成子網(wǎng)數(shù)目小于指定子網(wǎng)數(shù)目，則將通過(guò)組合形成的子網(wǎng)解散，直至形成的子網(wǎng)數(shù)目與指定的子網(wǎng)數(shù)目相同，通過(guò)節(jié)點(diǎn)分裂形成的子網(wǎng)不作二次分割或組合。與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：本專(zhuān)利技術(shù)提出一種解決大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，在電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真中應(yīng)用并行處理技術(shù)，可以提高仿真速度，滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)仿真對(duì)計(jì)算速度的要求。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)之間聯(lián)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)作為子網(wǎng)絡(luò)的邊界點(diǎn)，把整個(gè)電力系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡(luò)自然的劃分為各個(gè)子網(wǎng)，根據(jù)精度需要確定不同網(wǎng)絡(luò)的仿真步長(zhǎng)。本專(zhuān)利技術(shù)方法在網(wǎng)絡(luò)劃分時(shí)不需要解耦元件，網(wǎng)絡(luò)劃分簡(jiǎn)單清楚，通用性強(qiáng)，分網(wǎng)速度快。可以并行仿真不同速率、不同步長(zhǎng)的含VSC精確模型的電磁暫態(tài)子網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)仿真。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。以下描述和附圖充分地示出本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過(guò)程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本專(zhuān)利技術(shù)的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書(shū)的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書(shū)的所有可獲得的等同物。在本文中，本專(zhuān)利技術(shù)的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語(yǔ)“專(zhuān)利技術(shù)”來(lái)表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開(kāi)了超過(guò)一個(gè)的專(zhuān)利技術(shù)，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)專(zhuān)利技術(shù)或?qū)＠夹g(shù)構(gòu)思。本專(zhuān)利技術(shù)提供一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，包括不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)和指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)。不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)包括：通過(guò)長(zhǎng)線將全網(wǎng)分解為電氣子站，對(duì)于每一個(gè)電氣子站統(tǒng)計(jì)其計(jì)算時(shí)間和通信時(shí)間；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分割目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分割的目標(biāo)函數(shù)為：式中，S是目標(biāo)函數(shù)；na、nb、nc為各子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；ns為各子網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線數(shù)目；優(yōu)化后將各個(gè)電氣子站組合成一個(gè)個(gè)子網(wǎng)，原則如下：1)按照全局最優(yōu)化原則，每個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間最小的原則，即每個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間<＝k1*仿真步長(zhǎng)，其中k1為小于1的一個(gè)系數(shù)；系數(shù)保存在配置文件中；2)對(duì)于不滿足1)原則的子網(wǎng)，采用節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式分解，將電氣子站分解為若干個(gè)子網(wǎng)每個(gè)子網(wǎng)的執(zhí)行時(shí)間＝計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間+主控處理時(shí)間，其中節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式的單位通信時(shí)間與長(zhǎng)線分網(wǎng)方式不同，長(zhǎng)線分網(wǎng)是電氣量中的輸電線作為不同子網(wǎng)之間的邊界，而節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)是把母線節(jié)點(diǎn)作為不同子網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)邊界。指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)包括：通過(guò)長(zhǎng)線將全網(wǎng)分解成電氣子站，通過(guò)電氣子站的組合或者再次用節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式分解后，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后形成小于等于k1*仿真步長(zhǎng)的各個(gè)子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)分割的目標(biāo)函數(shù)如式(2)和式(3)，并將式(2)和式(3)進(jìn)行組合得出所采用的目標(biāo)函數(shù)，如式(4)和式(5)所示：MinC＝αM2+βL2(2)式(2)中，MinC是最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)；M是所有子網(wǎng)中的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)目；L是子網(wǎng)之間聯(lián)絡(luò)線的數(shù)目；α、β均為權(quán)重因子；αM2反映單個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間，βL2反映單個(gè)子網(wǎng)間的通訊時(shí)間；式(3)中，T是所有子網(wǎng)的總母線數(shù)目；ni是第i個(gè)子網(wǎng)中的母線數(shù)目；Fi是可行性標(biāo)志，如果第i個(gè)子網(wǎng)是連通的，則表示第i個(gè)子網(wǎng)是可行的，F(xiàn)i＝1；否則不可行，F(xiàn)i＝0；Fgi、Fci、Fti表示子網(wǎng)中發(fā)電機(jī)、電容器和變壓器與設(shè)定的邊界值比較所得的邏輯值標(biāo)志，當(dāng)子網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)數(shù)目大于設(shè)定的發(fā)電機(jī)數(shù)目時(shí)，F(xiàn)gi＝0，否則Fgi＝1；當(dāng)子網(wǎng)中的電容器數(shù)目大于設(shè)定的電容器數(shù)目時(shí)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，其特征在于，所述方法包括不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)和指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大規(guī)模電磁暫態(tài)電網(wǎng)仿真的自動(dòng)分網(wǎng)方法，其特征在于，所述方法包括不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)和指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)。2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)分網(wǎng)方法，其特征在于，所述不指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)包括：通過(guò)長(zhǎng)線將全網(wǎng)分解為電氣子站，對(duì)于每一個(gè)電氣子站統(tǒng)計(jì)其計(jì)算時(shí)間和通信時(shí)間；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分割目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分割的目標(biāo)函數(shù)為：式中，S是目標(biāo)函數(shù)；na、nb、nc為各子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目；ns為各子網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線數(shù)目；優(yōu)化后將各個(gè)電氣子站組合成一個(gè)個(gè)子網(wǎng)，原則如下：1)按照全局最優(yōu)化原則，每個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間最小的原則，即每個(gè)子網(wǎng)的計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間<＝k1*仿真步長(zhǎng)，其中k1為小于1的一個(gè)系數(shù)；系數(shù)保存在配置文件中；2)對(duì)于不滿足1)原則的子網(wǎng)，采用節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式分解，將電氣子站分解為若干個(gè)子網(wǎng)每個(gè)子網(wǎng)的執(zhí)行時(shí)間＝計(jì)算時(shí)間+通信時(shí)間+主控處理時(shí)間，其中節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式的單位通信時(shí)間與長(zhǎng)線分網(wǎng)方式不同，長(zhǎng)線分網(wǎng)是電氣量中的輸電線作為不同子網(wǎng)之間的邊界，節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)是把母線節(jié)點(diǎn)作為不同子網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)邊界。3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)分網(wǎng)方法，其特征在于，所述指定子網(wǎng)數(shù)目的自動(dòng)分網(wǎng)包括：通過(guò)長(zhǎng)線將全網(wǎng)分解成電氣子站，通過(guò)電氣子站的組合或者再次用節(jié)點(diǎn)分網(wǎng)方式分解后，按下式(2)和(3)進(jìn)行優(yōu)化形成小于或等于k1*仿真步長(zhǎng)的各個(gè)子網(wǎng)并將式(2)和式(3)進(jìn)行組合得出所采用的如式(4)和式(5)所示的目標(biāo)函數(shù)：MinC＝αM2+βL2(2)式(2)中，MinC是最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)；M是所有子網(wǎng)中的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)目；L是子...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭偉杰，孫麗香，徐得超，張星，張爽，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)電力科學(xué)研究院，國(guó)家電網(wǎng)公司，國(guó)網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11