基于壓縮和分塊頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的電力系統(tǒng)仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于壓縮和分塊頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的電力系統(tǒng)仿真方法，屬于電 力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化和電網(wǎng)仿真技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)仿真是研宄電力系統(tǒng)暫態(tài)特性的重要方法之一。根據(jù)考察的的動(dòng)態(tài)過(guò)程 不同，電力系統(tǒng)仿真可以分為電磁暫態(tài)仿真、機(jī)電暫態(tài)仿真和中長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)仿真。其中電磁暫 態(tài)仿真精度最高，主要用于研宄電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件微秒級(jí)的暫態(tài)過(guò)程，如雷電過(guò)程、波過(guò)程 和直流換相失敗過(guò)程等。但是高精度是以大計(jì)算量為代價(jià)的，由于計(jì)算量太大，電磁暫態(tài)仿 真不適合直接用于大規(guī)模電力系統(tǒng)的仿真。通常對(duì)于整個(gè)大系統(tǒng)，保留關(guān)心部分（指的是 希望詳細(xì)了解暫態(tài)過(guò)程的部分）的網(wǎng)絡(luò)元件，其他部分網(wǎng)絡(luò)元件用網(wǎng)絡(luò)等值來(lái)表示，再進(jìn) 行電磁仿真，達(dá)到減少計(jì)算量的目的。
[0003] 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)等值采用諾頓等值模型表示，如圖1所示。右側(cè)方框?yàn)殛P(guān)心部分網(wǎng)絡(luò)； 左側(cè)方框?yàn)椴捎弥Z頓等值模型的網(wǎng)絡(luò)等值，即用一個(gè)諾頓等值電流I ab。和一個(gè)諾頓等值節(jié) 點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yab。來(lái)表示其他部分網(wǎng)絡(luò)元件的網(wǎng)絡(luò)等值。
[0004] 諾頓等值電路中的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是在基頻下形成的，因此只能表示網(wǎng)絡(luò)元件基 頻特性。為了較精確地表示網(wǎng)絡(luò)元件在各個(gè)頻率下的頻率特性，引入頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值 (FDNE，F(xiàn)requency Dependent Network Equivalent)來(lái)表不其他部分網(wǎng)絡(luò)元件的網(wǎng)絡(luò)等 值。
[0005] 基于FDNE的網(wǎng)絡(luò)等值方法，如圖2所示。右側(cè)方框?yàn)殛P(guān)心部分網(wǎng)絡(luò)；左側(cè)方框?yàn)?基于FDNE的網(wǎng)絡(luò)等值，即用一個(gè)諾頓等值電流I ab。和一個(gè)FDNE來(lái)作為其他部分的網(wǎng)絡(luò)等 值。
[0006] FDNE的實(shí)質(zhì)是一個(gè)以頻率為函數(shù)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。NXN維FDNE的數(shù)學(xué)模型為：
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的電力系統(tǒng)仿真方法，其特征在于該方法包括以下步 驟： (1) 用于電力系統(tǒng)仿真的頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的數(shù)學(xué)模型Y(s)為：
其中，N為Y(s)的維數(shù)，s=j23if，f是網(wǎng)絡(luò)頻率，j是虛數(shù)單位，{aj為極點(diǎn)，{Ci}為 留數(shù)，d為常數(shù)項(xiàng)，n為極點(diǎn)個(gè)數(shù)； (2) 對(duì)上述步驟（1)的頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行壓縮，具體過(guò)程為： (2-1)將上述Y(s)改寫(xiě)為下式形式： Y(s) =C(sE-A)_1B+D,
E為單位矩陣，E的維數(shù)與矩陣A相同； (2-2)求解上述C=汍…Rk…RJ中的每個(gè)子矩陣塊的秩，過(guò)程為： 對(duì)Rk進(jìn)行奇異值分解，使Rk=U2VT， 其中，2 =diag( 〇 " 〇 2,…，〇 N)，〇 > 〇 2彡…彡 〇n彡 〇，0 " 02, ? ? ?，0n為Rk的N個(gè)奇異值，U= (Ui,u2,. . .，uN)和V= (Vi,v2,. . .，vN)T分別為Rk的左右奇異相量， 設(shè)定一個(gè)判斷閾值A(chǔ)，利用判斷閾值X確定矩陣Rk的秩，即從1開(kāi)始遞增參數(shù)r，直 至下式成立：
則判定矩陣Rk的秩為r; (2-3)對(duì)矩陣Rk進(jìn)行壓縮，具體過(guò)程為：對(duì)矩陣Rk的秩r進(jìn)行判斷，若r滿(mǎn)足以下條件， 廣< ，則使矩陣C中的Rk、矩陣A中的Ak和矩陣B中的Bk分別壓縮為R'k、A'k和B' k: R' k=(uu2, ? ? ?，ur)， Ak-diag((akak...ak) (1Xr))， B k= (v 1，V2, ? ? ?，vr); N+ \ 若r滿(mǎn)足以下條件，，則矩陣C中的Rk、矩陣A中的Ak和矩陣B中的Bk保持不 變； (2-4)遍歷矩陣C中的所有子矩陣塊Rk，重復(fù)上述步驟（2-2)和（2-3)，實(shí)現(xiàn)頻率相關(guān) 網(wǎng)絡(luò)等值數(shù)學(xué)模型的壓縮； (3) 對(duì)上述步驟（1)的頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分塊，具體過(guò)程為： 將上述頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的數(shù)學(xué)模型Y(s)按照如下方式分為多個(gè)部分：
(4) 將經(jīng)過(guò)上述步驟（2)壓縮處理和上述步驟（3)分塊處理后的頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的 數(shù)學(xué)模型用于電力系統(tǒng)仿真計(jì)算。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于壓縮和分塊頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的電力系統(tǒng)仿真方法，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化和電網(wǎng)仿真技術(shù)領(lǐng)域。本方法首先通過(guò)壓縮處理去除頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值的數(shù)學(xué)模型中的冗余，來(lái)減少整體的計(jì)算量，再利用分塊處理將頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值，建成若干子塊來(lái)實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。本發(fā)明方法能夠有效解決頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值應(yīng)用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真時(shí)導(dǎo)致的單個(gè)頻率相關(guān)網(wǎng)絡(luò)等值模塊計(jì)算量過(guò)大問(wèn)題。本發(fā)明方法，能夠顯著加快了電力系統(tǒng)仿真速度，工程實(shí)踐效果滿(mǎn)意。
【IPC分類(lèi)】G06F17-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104699898
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510097332
【發(fā)明人】吳文傳, 張伯明, 孫宏斌, 胡一中, 郭慶來(lái), 王彬
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月5日