專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大電網(wǎng)的電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真平啟動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大電網(wǎng)的電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真平啟動(dòng)方法，屬于大網(wǎng)電數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混合仿真技術(shù)在應(yīng)用和實(shí)用化中，仿真對(duì)象規(guī)模逐漸增大，混合仿真開(kāi)始用于真實(shí)大電網(wǎng)的仿真模擬。電磁暫態(tài)側(cè)系統(tǒng)規(guī)模變大，發(fā)電機(jī)等動(dòng)態(tài)元件數(shù)量急劇增加，為了保證混合仿真能夠順利閉環(huán)啟動(dòng)并建立預(yù)期的初始化穩(wěn)定狀態(tài)，需要投入大量人力和試驗(yàn)進(jìn)行繁瑣的調(diào)整。實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)中多種暫態(tài)過(guò)程相互耦合，典型的有電磁暫態(tài)過(guò)程和機(jī)電暫態(tài)過(guò)程。電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真將一個(gè)完整的電網(wǎng)分割成第一子網(wǎng)和第二子網(wǎng)，二者分別進(jìn)行電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)兩種模式的仿真。第一子網(wǎng)和第二子網(wǎng)在分網(wǎng)位置接口，實(shí)現(xiàn)了在一次仿真中同時(shí)對(duì)一個(gè)完整電網(wǎng)的兩種典型暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行模擬。由于在建模和模型求解算法方面的差異，兩種暫態(tài)仿真模式需要首先分別獨(dú)立地對(duì)第一子網(wǎng)和第二子網(wǎng)進(jìn)行初始化，而后才能閉環(huán)接口，進(jìn)行正常的混合仿真交互計(jì)算。然而，電磁暫態(tài)側(cè)發(fā)電機(jī)等動(dòng)態(tài)元件初始化后，注入電網(wǎng)的功率與潮流解算結(jié)果有較明顯的差異。于是混合仿真閉環(huán)接口后，電網(wǎng)偏離目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)而進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)第一子網(wǎng)與第二子網(wǎng)在接口位置的穩(wěn)定狀態(tài)差異較大，導(dǎo)致混合仿真閉環(huán)瞬間第一子網(wǎng)與第二子網(wǎng)受到較大擾動(dòng)，而延緩混合仿真建立初始穩(wěn)定狀態(tài)，甚至不能建立有效的初始穩(wěn)定狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種大電網(wǎng)的電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真的平啟動(dòng)方法，目的是利用混合仿真中電磁暫態(tài)側(cè)仿真軟件/仿真器自身功能和模塊，使混合仿真電磁暫態(tài)側(cè)自動(dòng)消除本側(cè)初始穩(wěn)定狀態(tài)與目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)的差異，保證混合仿真兩側(cè)閉環(huán)啟動(dòng)后能夠快速平穩(wěn)進(jìn)入目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)，節(jié)省手工調(diào)整電磁暫態(tài)側(cè)初始穩(wěn)定狀態(tài)所需的大量人力和試驗(yàn)投入。本發(fā)明提出的大電網(wǎng)的電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真平啟動(dòng)方法，包括以下步驟(1)在大電網(wǎng)的分網(wǎng)接口處，將大電網(wǎng)劃分為第一子網(wǎng)和第二子網(wǎng)，將第一子網(wǎng)放入混合仿真系統(tǒng)的電磁暫態(tài)側(cè)，將第二子網(wǎng)放入電網(wǎng)混合仿真系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)側(cè)；(2)建立大電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流模型，通過(guò)計(jì)算，得到大電網(wǎng)的初始穩(wěn)定狀態(tài)，將該初始穩(wěn)定狀態(tài)作為電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真的目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)；(3)混合仿真的機(jī)電暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處用功率源等值第一子網(wǎng)；根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)定第二子網(wǎng)的潮流模型，并使第二子網(wǎng)初始化，第二子網(wǎng)進(jìn)入目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)；(4)混合仿真的電磁暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處用電壓源等值第二子網(wǎng)，根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)第一子網(wǎng)的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷進(jìn)行初始化設(shè)定，并使第一子網(wǎng)初始化，第一子網(wǎng)進(jìn)入第一穩(wěn)定狀態(tài)；
(5)將小內(nèi)阻電壓源并聯(lián)到第一子網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的機(jī)端，小內(nèi)阻電壓源的電壓幅值和相角根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)設(shè)定，通過(guò)混合仿真的電磁暫態(tài)側(cè)仿真計(jì)算，得到小內(nèi)阻電壓源的輸出功率，包括有功功率ΔΡ和無(wú)功功率AQ，在電磁暫態(tài)側(cè)第一子網(wǎng)的仿真計(jì)算中消除該小內(nèi)阻電壓源的輸出功率，包括以下步驟(5-1)對(duì)第一子網(wǎng)發(fā)電機(jī)調(diào)速器的輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tmtl和第一子網(wǎng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁器的輸出勵(lì)磁電壓進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制量由下式計(jì)算
權(quán)利要求
1. 一種大電網(wǎng)的電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真平啟動(dòng)方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)在大電網(wǎng)的分網(wǎng)接口處，將大電網(wǎng)劃分為第一子網(wǎng)和第二子網(wǎng)，將第一子網(wǎng)放入混合仿真系統(tǒng)的電磁暫態(tài)側(cè)，將第二子網(wǎng)放入電網(wǎng)混合仿真系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)側(cè)；(2)建立大電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流模型，通過(guò)計(jì)算，得到大電網(wǎng)的初始穩(wěn)定狀態(tài)，將該初始穩(wěn)定狀態(tài)作為電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真的目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)；(3)混合仿真的機(jī)電暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處用功率源等值第一子網(wǎng)；根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)定第二子網(wǎng)的潮流模型，并使第二子網(wǎng)初始化，第二子網(wǎng)進(jìn)入目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)；(4)混合仿真的電磁暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處用電壓源等值第二子網(wǎng)，根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)， 對(duì)第一子網(wǎng)的發(fā)電機(jī)和負(fù)荷進(jìn)行初始化設(shè)定，并使第一子網(wǎng)初始化，第一子網(wǎng)進(jìn)入第一穩(wěn)定狀態(tài)；(5)將小內(nèi)阻電壓源并聯(lián)到第一子網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的機(jī)端，小內(nèi)阻電壓源的電壓幅值和相角根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)設(shè)定，通過(guò)混合仿真的電磁暫態(tài)側(cè)仿真計(jì)算，得到小內(nèi)阻電壓源的輸出功率，包括有功功率ΔΡ和無(wú)功功率AQ，在電磁暫態(tài)側(cè)第一子網(wǎng)的仿真計(jì)算中消除該小內(nèi)阻電壓源的輸出功率，包括以下步驟(5-1)對(duì)第一子網(wǎng)發(fā)電機(jī)調(diào)速器的輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tmtl和第一子網(wǎng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁器的輸出勵(lì)磁電壓^ltl進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制量由下式計(jì)算ATm=-^AP,AEfd=-^AQI^TtS1 + 7^5其中，Kt的取值范圍為0. 03 0. 05，Tt的取值為2秒，Ke的取值為0. 001，Te的取值為 0. 2 秒；在Tmtl和Efdtl上疊加調(diào)制量AEfd，得到輸入第一子網(wǎng)發(fā)電機(jī)的調(diào)速控制量、和勵(lì)磁控制量(5-2)設(shè)定一個(gè)發(fā)電機(jī)送入大電網(wǎng)的功率誤差閾值，將小內(nèi)阻電壓源的輸出功率與功率誤差閾值進(jìn)行比較，若小內(nèi)阻電壓源的輸出功率小于功率誤差閾值，則小內(nèi)阻電壓源切換到該小內(nèi)阻電壓源的諾頓等值電流源，若小內(nèi)阻電壓源的輸出功率等于或大于功率誤差閾值，則繼續(xù)進(jìn)行步驟(5-1)；(5-3)設(shè)定一個(gè)諾頓等值電流源的目標(biāo)電流值，將諾頓等值電流源的輸出電流與該目標(biāo)電流值進(jìn)行比較，若諾頓等值電流源的輸出電流小于目標(biāo)電流值，則切除該諾頓等值電流源，若諾頓等值電流源的輸出電流大于或等于目標(biāo)電流值，則減小諾頓等值電流源的輸出電流，重復(fù)本步驟，直到諾頓等值電流源的輸出電流小于該目標(biāo)電流值；(5-4)在大電網(wǎng)的分網(wǎng)接口處并聯(lián)補(bǔ)償電容或補(bǔ)償電感，補(bǔ)償電容或補(bǔ)償電感的電抗值X。mp通過(guò)下式計(jì)算X =^cmp τ-τ2 Uif其中Δ Af為大電網(wǎng)的分網(wǎng)接口處母線(xiàn)無(wú)功功率誤差，等于電磁暫態(tài)側(cè)仿真計(jì)算所得大電網(wǎng)分網(wǎng)接口處母線(xiàn)的當(dāng)前注入無(wú)功功率與上述目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)中大電網(wǎng)分網(wǎng)接口處母線(xiàn)的注入無(wú)功功率之間的差值；Uif為上述目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)中大電網(wǎng)分網(wǎng)接口處母線(xiàn)的電壓幅值；(6)啟動(dòng)混合仿真計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大電網(wǎng)的電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真平啟動(dòng)方法，屬于大網(wǎng)電數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域。首先混合仿真的機(jī)電暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處用功率源等值第一子網(wǎng)；根據(jù)目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)定第二子網(wǎng)的潮流模型，第二子網(wǎng)進(jìn)入目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)；電磁暫態(tài)側(cè)在分網(wǎng)接口處用電壓源等值第二子網(wǎng)，使第一子網(wǎng)進(jìn)入第一穩(wěn)定狀態(tài)；將小內(nèi)阻電壓源并聯(lián)到第一子網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的機(jī)端，通過(guò)混合仿真的電磁暫態(tài)側(cè)仿真計(jì)算，得到其輸出功率。在電磁暫態(tài)側(cè)第一子網(wǎng)的仿真計(jì)算中消除該小內(nèi)阻電壓源的輸出功率，啟動(dòng)混合仿真計(jì)算。本發(fā)明的平啟動(dòng)方法，保證混合仿真兩側(cè)閉環(huán)啟動(dòng)后能夠快速平穩(wěn)進(jìn)入目標(biāo)穩(wěn)定狀態(tài)，使大電網(wǎng)電磁/機(jī)電暫態(tài)混合仿真精確初始化和快速平啟動(dòng)更加便捷有效。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102508967SQ201110346469
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者張樹(shù)卿, 洪潮, 童陸園, 薛巍 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 清華大學(xué)