一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法技術

本發明專利技術涉及一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法，包括：將網絡1劃分為子網I和子網II，并通過斷面AA相連；設斷面AA中有n個節點，m條支路，節點分別為節點a1…an，兩兩節點之間在斷面上無連接；一個支路含有n個節點，建立m個接口系統；建立子網I和子網II包含接口斷面的接口系統狀態式；對子網I和子網II采用預置的仿真步長離散化；兩個耦合系統的動態式轉換為兩個耦合的離散系統的狀態轉移式，離散狀態轉移式明確表示狀態變量變化，當k步的X

A multi rate electromagnetic transient division network approach with multiple VSC

The invention relates to a multi rate electromagnetic transient with multi VSC sub network method, including: the network is divided into 1 subnets I and II, and is connected by section AA; set in section AA and N nodes, m branches, nodes respectively for node a1... An, between 22 nodes in the cross section without connection; a branch containing N nodes, the establishment of M system interface; interface state established subnets I and II contains the interface; the subnet and subnet using I II simulation step discrete preset; dynamic conversion of two coupled system for the discrete system of two coupled state transfer type, transfer type discrete state expressly state variables change, when k X

【技術實現步驟摘要】
一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法
本專利技術涉及一種多速率電力系統電磁暫態仿真中的分網并行仿真方法，具體涉及一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法。
技術介紹
多速率仿真技術是精確多速率仿真技術，但是算法的并行化程度不高，系統交互信息量較大，實現實時仿真有難度。而并行接口算法能把兩側網絡解耦，提升多速率仿真的并行度，降低系統交互信息，是實現實時仿真的解決方案。目前尚未有適合含多VSC的多速率電磁暫態分網仿真方法。
技術實現思路
為解決上述現有技術中的不足，本專利技術的目的是提供一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法，通過網絡之間聯絡的節點作為子網絡的邊界點，把整個電力系統仿真網絡自然的劃分為各個子網，通過經驗確定不同網絡的仿真步長。本專利技術的目的是采用下述技術方案實現的：本專利技術提供一種含多VSC(VSCvoltagesourceconverter，電壓源型換流器)的多速率電磁暫態分網方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：步驟1：將網絡1劃分為子網I和子網II，并通過斷面AA相連；設斷面AA中有n個節點，m條支路，節點分別為節點a1…an，兩兩節點之間在斷面上無連接；一個支路含有n個節點，步驟2：建立m個接口系統；步驟3：建立子網I和子網II包含接口斷面的接口系統狀態式；步驟4：對子網I和子網II采用預置的仿真步長離散化；步驟5：兩個耦合系統的動態式轉換為兩個耦合的離散系統的狀態轉移式，離散狀態轉移式明確表示狀態變量變化，當k步的Xs和Xf信息確定以后，不用求解整個系統的式，通過遞推表達式就能方便地算出k+1時步的信息，進行不同步長子網之間的接口并行計算。進一步地，所述步驟1中，斷面AA中包括節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束；節點a1…an在子網I中的對地電壓分別為ua11…uan1；節點a1…an在子網II中的對地電壓分別為ua12…uan2，子網I流出節點a1…an的電流分別為ia11…ian1；子網II流出節點a1…an的電流分別為ia12…ian2，滿足的約束條件如下式所示：其中：uAj1、uAj2分別為節點a1…an在子網I和子網II中的對地電壓；iAj1、iAj2分別為子網I和子網II流出節點a1…an的電流，j為節點的下標。進一步地，所述步驟2中，設存在電阻電感和電容典型支路電路的節點關聯矩陣為A，A的維數為(n-1)×m，基本回路關聯矩陣為B，維數為(m-n+1)×m；n、m分別表示1條支路含有n個節點和m條，根據節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束，建立m個系統式，表達式如下：其中：Is和Vs表示支路元件上的電流和電壓相量，維數都是m維；對于每一個支路元件按照考慮電阻支路、電感支路和電容支路的順序，重新排列未知相量組V，并設電阻支路、電感支路和電容支路的個數各為x、y、z，如下所示：V＝[i1…ixv1…vxi1…izv1…vyi1…iyv1…vz]T(3)其中：i1…ix分別表示各個電阻支路的電流；i1…iy分別表示各個電感支路的電流；i1…iz分別表示各個電容支路的電流；v1…vx分別表示各個電阻支路的電壓；v1…vy分別表示各個電感支路的電壓；v1…vz分別表示各個電容支路的電壓；且知：其中：Q是2m×2m的變換矩陣；通過上述知：其中，A11表示與電阻支路相關的節點關聯矩陣，A12表示與電感支路相關的節點關聯矩陣，A13表示與電容支路相關的節點關聯矩陣；B11表示與電阻支路相關的基本回路關聯矩陣，B12表示與電感支路相關的基本回路關聯矩陣，B13表示與電容支路相關的基本回路關聯矩陣；由此，由節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束得到最終關系式：同時，根據支路的參數關系建立式，如下：式中，R矩陣表示x個電阻支路的電阻對角矩陣；-I表示一個-1為元素的對角矩陣；L表示y個電感支路的電感對角矩陣，d表示求導算子，C表示z個電容支路的電容對角矩陣；最終得到一個2m×2m的系數矩陣和未知量相量構成的式，未知量為支路元件電流電壓，如下所示：對式(8)進行處理后，得到只包含狀態變量iy和vz的狀態式：其中：Am是一個(m+x)×(m+x)的系數矩陣，表示網絡之間的支路元件連接的緊密程度，如下所示：進一步地，所述步驟3中，子網I是采用小步長仿真的高速子網，仿真步長為h，子網I內部的所有變量的下標使用f表示，子網II是采用大步長仿真的低速子網，仿真步長為m×h，子網II內部的所有變量下標使用s表示；建立子網I包含接口斷面的系統狀態式，如下式所示：式中，表示子網I中的狀態變量，包括電感電流，電容電壓和控制器中的積分變量；Af表示子網I中的網絡狀態矩陣，Bf和Df均為系數矩陣；Uf是子網I的輸入變量，其中Ufint表示子網I內部的注入源，UfAA‘表示斷面接口處的子網注入源，維數為斷面的節點數n；YfAA’表示斷面接口處的輸出變量，表示電流；其中Bfint表示Bf矩陣中與Ufint相對應的系數矩陣，Dfint表示Df矩陣中與Ufint相對應的系數矩陣，BfAA'表示Bf矩陣中與UfAA’相對應的系數矩陣；Cf表示子網I的電容對角矩陣；DfAA'表示Df矩陣中與UfAA’相對應的系數矩陣；建立子網II包含接口斷面的系統狀態式，如下式所示：式中：表示子網II中的狀態變量，包括電感電流，電容電壓和控制器中的積分變量；As表示子網II中的網絡狀態矩陣，Bs和Ds都是系數矩陣；Us是子網I的輸入變量，其中Usint表示子網I內部的注入源，UsAA‘表示斷面接口處的子網注入源，維數為斷面的節點數n；YsAA’表示斷面接口處的輸出變量，表示電流；其中Bsint表示Bs矩陣中與Usint相對應的系數矩陣，BsAA’表示Bs矩陣中與UsAA’相對應的系數矩陣；Cs表示子網II的電容對角矩陣；Dsint表示Ds矩陣中與Usint相對應的系數矩陣，DsAA'表示Ds矩陣中與UsAA’相對應的系數矩陣；由于斷面AA需要滿足電路的節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束定理，接口式滿足如下關系：建立起網絡I的狀態變量表示的系統式，描述網絡內部的動態特性；根據推導過程可知，能準確描述網絡I的動態特性，保留系統的所有信息，UfAA'表示子網1在斷面AA處電壓，UsAA'表示子網II在斷面AA處電壓、YfAA'分別表示子網I在斷面AA處的等值導納，YsAA'表示子網II在斷面AA處的等值導納。進一步地，所述步驟4中，對子網I和子網II采用預置的仿真步長進行離散化，分別得到如下表達式：子網II如下：上兩式中，α和β表示兩個系數，采用后退歐拉積分法推導，取α＝0，β＝1；Af表示子網I中的網絡狀態矩陣，m表示m條支路、I表示電流向量、h表示步長、k分別表示當前計算時步，k+1表示下一計算時步；Bfint表示Bf矩陣中與Ufint相對應的系數矩陣，BfAA'表示Bf矩陣中與UfAA’相對應的系數矩陣；Uf是子網I的輸入變量，其中Ufint表示子網I內部的注入源，UfAA‘表示斷面接口處的子網注入源，維數為斷面的節點數n；Bsint表示Bs矩陣中與Usint想對應的系數矩陣，BsAA’表示Bs矩陣中與UsAA’相對應的系數矩陣；Dsint表示Ds矩陣中與Usi本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：步驟1：將網絡1劃分為子網I和子網II，并通過斷面AA相連；設斷面AA中有n個節點，m條支路，節點分別為節點a1…an，兩兩節點之間在斷面上無連接；一個支路含有n個節點，步驟2：建立m個接口系統；步驟3：建立包含接口斷面的接口系統狀態式的子網I和子網II；步驟4：用預置的仿真步長離散化子網I和子網II；步驟5：將兩個耦合系統的動態式轉換為兩個耦合的離散系統的狀態轉移式，離散狀態轉移式明確表示狀態變量變化，當k步的X

【技術特征摘要】
1.一種含多VSC的多速率電磁暫態分網方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：步驟1：將網絡1劃分為子網I和子網II，并通過斷面AA相連；設斷面AA中有n個節點，m條支路，節點分別為節點a1…an，兩兩節點之間在斷面上無連接；一個支路含有n個節點，步驟2：建立m個接口系統；步驟3：建立包含接口斷面的接口系統狀態式的子網I和子網II；步驟4：用預置的仿真步長離散化子網I和子網II；步驟5：將兩個耦合系統的動態式轉換為兩個耦合的離散系統的狀態轉移式，離散狀態轉移式明確表示狀態變量變化，當k步的Xs和Xf信息確定以后，不用求解整個系統的式，通過遞推表達式就能方便地算出k+1時步的信息，進行不同步長子網之間的接口并行計算。2.如權利要求1所述的多速率電磁暫態分網方法，其特征在于，所述步驟1中，斷面AA中包括節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束；節點a1…an在子網I中的對地電壓分別為ua11…uan1；節點a1…an在子網II中的對地電壓分別為ua12…uan2，子網I流出節點a1…an的電流分別為ia11…ian1；子網II流出節點a1…an的電流分別為ia12…ian2，滿足的約束條件如下式所示：其中：uAj1、uAj2分別為節點a1…an在子網I和子網II中的對地電壓；iAj1、iAj2分別為子網I和子網II流出節點a1…an的電流，j為節點的下標。3.如權利要求1所述的多速率電磁暫態分網方法，其特征在于，所述步驟2中，設存在電阻電感和電容典型支路電路的節點關聯矩陣為A，A的維數為(n-1)×m，基本回路關聯矩陣為B，維數為(m-n+1)×m；n、m分別表示1條支路含有n個節點和m條支路，根據節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束，建立m個系統式，表達式如下：其中：Is和Vs表示支路元件上的電流和電壓相量，維數都是m維；對于每一個支路元件按照考慮電阻支路、電感支路和電容支路的順序，重新排列未知相量組V，并設電阻支路、電感支路和電容支路的個數各為x、y、z，如下所示：V＝[i1...ixv1...vxi1...izv1...vyi1...iyv1...vz]T(3)其中：i1...ix分別表示各個電阻支路的電流；i1...iy分別表示各個電感支路的電流；i1...iz分別表示各個電容支路的電流；v1...vx分別表示各個電阻支路的電壓；v1...vy分別表示各個電感支路的電壓；v1...vz分別表示各個電容支路的電壓；且知：其中：Q是2m×2m的變換矩陣；通過上述知：其中，A11表示與電阻支路相關的節點關聯矩陣，A12表示與電感支路相關的節點關聯矩陣，A13表示與電容支路相關的節點關聯矩陣；B11表示與電阻支路相關的基本回路關聯矩陣，B12表示與電感支路相關的基本回路關聯矩陣，B13表示與電容支路相關的基本回路關聯矩陣；由此，由節點電壓相等的KVL約束和節點電流為0的KCL約束得到最終關系式：同時，根據支路的參數關系建立式，如下：式中，R矩陣表示x個電阻支路的電阻對角矩陣；-I表示一個-1為元素的對角矩陣；L表示y個電感支路的電感對角矩陣，d表示求導算子，C表示z個電容支路的電容對角矩陣；最終得到一個2m×2m的系數矩陣和未知量相量構成的式，未知量為支路元件電流電壓，如下所示：對式(8)進行處理后，得到只包含狀態變量iy和vz的狀態式：其中：Am是一個(m+x)×(m+x)的系數矩陣，表示網絡之間的支路元件連接的緊密程度，如下所示：4.如權利要求1所述的多速率電磁暫態分網方法，其特征在于，所述步驟3中，子網I是采用小步長仿真的高速子網，仿真步長為h，子網I內部的所有變量的下標使用f表示，子網II是采用大步長仿真的低速子網，仿真步長為m×h，子網II內部的所有變量下標使用s表示；建立子網I包含接口斷面的系統狀態式，如下式所示：式中，表示子網I中的狀態變量，包括電感電流，電容電壓和控制器中的積分變量；Af表示子網I中的網絡狀態矩陣，Bf和Df均為系數矩陣；Uf是子網I的輸入變量，其中Ufint表示子網I內部的注入源，UfAA‘表示斷面接口處的子網注入源，維數為斷面的節點數n；YfAA’表示斷面接口處的輸出變量，表示電流；其中Bfint表示Bf矩陣中與Ufint相對應的系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭偉杰，穆清，張星，徐得超，高峰，徐樹文，張艷，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，國網寧夏電力公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：北京,11