一種新型寄生開關(guān)模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型寄生開關(guān)模型，基于可變電阻開關(guān)模型，將開關(guān)與所連的電氣元件合并為一個(gè)新型寄生開關(guān)模型，該新型寄生開關(guān)模型代替開關(guān)與所連的電氣元件整體代入仿真系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣；所述電氣元件為電阻元件、電感元件、電容元件或線路。本發(fā)明提出的寄生開關(guān)模型由于實(shí)現(xiàn)與相關(guān)元件合并，仿真時(shí)不必單獨(dú)考慮，因而有效降低了系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣的維數(shù)，并且在開關(guān)拉合動(dòng)作時(shí)只需修改導(dǎo)納矩陣中所對(duì)應(yīng)位置的元素值，不必重新形成導(dǎo)納矩陣，從而節(jié)省了仿真計(jì)算量，提高了仿真的速度和效率。此外，相關(guān)計(jì)算表明，本發(fā)明的開關(guān)模型也具有較高的仿真精度。
【專利說明】一種新型寄生開關(guān)模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利屬于電力調(diào)度控制與自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種新型寄生開關(guān)模型。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著特高壓輸電、柔性輸電技術(shù)的日趨成熟進(jìn)而得到應(yīng)用，造成電力系統(tǒng) 規(guī)模不斷擴(kuò)大，這使得一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的元件數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)。雖然當(dāng)前電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)程序 已較完備，相關(guān)算法也得到優(yōu)化，但由于規(guī)模愈發(fā)龐大且復(fù)雜性較高，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行電磁 暫態(tài)仿真愈發(fā)困難。開關(guān)的動(dòng)作過程是電磁暫態(tài)仿真的關(guān)鍵，這就要求對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行準(zhǔn) 確建模。
[0003] 目前常用的開關(guān)模型主要有理想開關(guān)模型、精確開關(guān)模型及變電阻開關(guān)模型等。 理想開關(guān)模型是通過改變系統(tǒng)拓?fù)浞绞綄?shí)現(xiàn)，斷開時(shí)為兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，閉合時(shí)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該模 型在一定條件下可減少計(jì)算時(shí)間；精確開關(guān)模型，其計(jì)算精度高，避免了電容電壓和電感電 流的突變，但電路模型復(fù)雜，仿真時(shí)間長(zhǎng)；可變電阻模型，斷開時(shí)用大電阻模型，閉合時(shí)為小 電阻模型。這些模型都將開關(guān)單獨(dú)視為一個(gè)元件，從而一個(gè)開關(guān)模型包含兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，而實(shí)際 系統(tǒng)中往往存在大量的開關(guān)元件，這就造成仿真時(shí)系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣的維數(shù)很大，消耗大量時(shí) 間，使得仿真速度過慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種新型寄生開關(guān)模型，該模 型將開關(guān)與所連電氣元件合并形成一個(gè)統(tǒng)一的元件模型，降低了導(dǎo)納矩陣的維數(shù)，且在開 關(guān)動(dòng)作時(shí)，只修改導(dǎo)納陣中的對(duì)應(yīng)位置的元素值，不必重新形成導(dǎo)納矩陣，從而節(jié)省了仿真 計(jì)算量，提高了仿真效率。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種新型寄生開關(guān)模型，其特征在于：基于可變電阻開關(guān)模型，將開關(guān)與所連的電 氣元件合并為一個(gè)新型寄生開關(guān)模型，該新型寄生開關(guān)模型代替開關(guān)與所連的電氣元件整 體代入仿真系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣；所述電氣元件為電阻元件、電感元件、電容元件或線路。
[0007] 而且，與開關(guān)串聯(lián)的電氣元件為電阻元件時(shí)，新型寄生開關(guān)模型的可變電阻阻值 為開關(guān)可變電阻值與固定電阻阻值之和；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，新可變電阻為大電阻；開關(guān)閉合 時(shí)，為小電阻。
[0008] 而且，與開關(guān)串聯(lián)的電氣元件為電感元件時(shí)，包含新型寄生開關(guān)模型的電感支路 數(shù)學(xué)模型為：

【權(quán)利要求】
1. 一種新型寄生開關(guān)模型，其特征在于：基于可變電阻開關(guān)模型，將開關(guān)與所連的電 氣元件合并為一個(gè)新型寄生開關(guān)模型，該新型寄生開關(guān)模型代替開關(guān)與所連的電氣元件整 體代入仿真系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣；所述電氣元件為電阻元件、電感元件、電容元件或線路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型寄生開關(guān)模型，其特征在于：與開關(guān)串聯(lián)的電氣元件為 電阻元件時(shí)，新型寄生開關(guān)模型的可變電阻阻值為開關(guān)可變電阻值與固定電阻阻值之和； 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，新可變電阻為大電阻；開關(guān)閉合時(shí)，為小電阻。
L表示電感，Rm表示開關(guān)可變電阻，k為支路電流，隊(duì)為支路兩端電壓差，1_1和1^+1 的下標(biāo)n+1表示第n+1時(shí)步值，;^η和1^η中下標(biāo)η表示第η時(shí)步值，h表示步長(zhǎng)； 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，RmS大電阻，從而值很小，則求出下一時(shí)步流過該支路的電流很小， 從而表示支路斷開狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，Rm為小電阻，值與沒有^時(shí)基本相同，求得的支 路電流也基本不變，從而表示該支路連接于系統(tǒng)之中。
C表不電容，Rm表不開關(guān)可變電阻，i。為支路電流，U。為支路兩端電壓差，ien+1和U Cn+i 的下標(biāo)n+1表示第n+1時(shí)步值，:^和Uen中下標(biāo)η表示第η時(shí)步值； 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，RmS大電阻，從而值很小，則求出下一時(shí)步流過該支路的電流很小， 從而表示支路斷開狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，Rm為小電阻，值與沒有^時(shí)基本相同，求得的支 路電流也基本不變，從而表示該支路連接于系統(tǒng)之中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型寄生開關(guān)模型，其特征在于：與開關(guān)串聯(lián)的電阻元件為 線路時(shí)，包含新型寄生開關(guān)模型的線路支路數(shù)學(xué)模型為：
線路用η型模型表示，Rml、Rm2表示開關(guān)的可變電阻，札為線路的等效電阻，L為線路 的等效電抗，C為線路等效電容的一半，h為電感支路電流，ip、iq為流過p、q節(jié)點(diǎn)的電流， Lp、i。。為分別為流過P、Q側(cè)等效電容C上的電流，up、uq為p、q節(jié)點(diǎn)的電壓，u' p、V ^為 電阻電感支路兩端的電壓； 當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，P節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納g1;1值很小，gy、g；u、gp值也很小，P節(jié)點(diǎn)流入線路支 路的電流很小，從而表示線路斷開狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，Rml為小電阻，g1;1值與沒有R ml時(shí)基 本相同，求得的支路電流基本不變，從而表示該支路連接于系統(tǒng)之中，即起到了連接線路開 關(guān)的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型寄生開關(guān)模型，其特征在于p節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納g1;1為：
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104091010SQ201410312278
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】仝新宇, 王永杰, 陳向東, 李昕, 王鋼, 王建, 杜彬, 吳杰, 任桂田, 李曉永 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司