基于pscad emtdc的混合仿真接口管理模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種基于PSCAD EMTDC(電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)電磁暫態(tài)仿真程序)的混合仿真接口管理模塊，屬于電力系統(tǒng)數(shù)字仿真技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，高壓直流輸電系統(tǒng)和柔性直流輸電設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，電網(wǎng)整體規(guī)模龐大，區(qū)域聯(lián)系緊密，同時電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程耦合緊密。傳統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真對電磁暫態(tài)過程描述精細(xì)，但仿真步長小，電氣元件模型復(fù)雜，計(jì)算量大，難以直接用于對大規(guī)模電網(wǎng)的研究，需要通過對網(wǎng)絡(luò)的等值和簡化使計(jì)算量和計(jì)算時間達(dá)到可以接受的范圍，但對大規(guī)模電網(wǎng)的簡化處理勢必會造成網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)特性的改變，特別是當(dāng)直流系統(tǒng)換流母線處交流系統(tǒng)的短路容量相對于直流輸送功率較小時，電磁暫態(tài)仿真不能真實(shí)反映電網(wǎng)的響應(yīng)過程。傳統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)仿真的仿真步長較大，采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，模型較為簡單，可以滿足對大規(guī)模電網(wǎng)的機(jī)電暫態(tài)仿真需求。但是機(jī)電暫態(tài)仿真中模型的建立基于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)假設(shè)，不能對非對稱故障進(jìn)行仿真。同時在交直流混合聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的研究中，機(jī)電暫態(tài)仿真忽略了換流器本身的暫態(tài)過程，不能描述換相過程以及換相失敗、換流器內(nèi)部故障及控制系統(tǒng)對換流過程的影響，不能對直流線路故障及此后的控制行為進(jìn)行描述。
[0003]目前主流的電磁暫態(tài)/機(jī)電暫態(tài)混合仿真技術(shù)路線是利用已有的成熟電磁、機(jī)電仿真平臺，根據(jù)實(shí)際仿真需要將網(wǎng)絡(luò)劃分為電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)和機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)，將電磁暫態(tài)仿真、機(jī)電暫態(tài)仿真兩種仿真技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地接口，實(shí)現(xiàn)電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程在一次仿真中同時進(jìn)行?，F(xiàn)有軟件仍然基于電磁暫態(tài)仿真或機(jī)電暫態(tài)仿真中的一種仿真思路和模型，未能實(shí)現(xiàn)兩者的直接接口，因此要解決交流系統(tǒng)不對稱故障的機(jī)電暫態(tài)仿真以及對高壓直流輸電系統(tǒng)、電力電子設(shè)備的電磁暫態(tài)過程的精細(xì)仿真，需要兩側(cè)仿真平臺的接口管理系統(tǒng)對接口量進(jìn)行有效的選取和組織，以最小的代價(jià)滿足兩側(cè)分別仿真的數(shù)據(jù)需求。因此，有必要提出一種混合仿真接口管理模塊，以克服傳統(tǒng)仿真方法在現(xiàn)代電力系統(tǒng)研究中的局限性，提高仿真的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程的聯(lián)合仿真的基于PSCAD EMTDC的混合仿真接口管理模塊。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于PSCADEMTDC的混合仿真接口管理模塊，其特征在于，該混合仿真接口管理模塊設(shè)置在PSCAD EMTDC中，包括一電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊、一機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊和一接口核心模塊;所述電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊用于獲取電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)分網(wǎng)接口處由電磁暫態(tài)仿真計(jì)算得到的功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將獲取的功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到所述接口核心模塊;所述機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊編譯生成靜態(tài)鏈接庫設(shè)置在PSCAD EMTDC中，用于獲取全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值、以及每個機(jī)電暫態(tài)交互步長得到的電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)分網(wǎng)接口處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和注入網(wǎng)絡(luò)電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將獲取的全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值、電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到所述接口核心模塊;所述接口核心模塊用于進(jìn)行仿真進(jìn)程控制，根據(jù)獲取PACAD仿真時間判斷是否到達(dá)設(shè)定的閉環(huán)時間，如果達(dá)到設(shè)定閉環(huán)時間，所述接口核心模塊將對從所述電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊獲取的數(shù)據(jù)和從所述機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程的聯(lián)合仿真。
[0006]優(yōu)選地，所述接口核心模塊包括一混合仿真基本參數(shù)設(shè)定模塊、一機(jī)電暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)讀入模塊、一電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)讀入模塊、一全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值讀入模塊和一等值阻抗讀入模塊:所述混合仿真基本參數(shù)設(shè)定模塊用于設(shè)定混合仿真的基本參數(shù);所述機(jī)電暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)讀入模塊用于讀取每個機(jī)電暫態(tài)交互步長得到的電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)分網(wǎng)接口處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和注入網(wǎng)絡(luò)電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)交互時，將分網(wǎng)接口處網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)接口處;所述電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)讀入模塊用于讀取電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)分網(wǎng)接口處由電磁暫態(tài)仿真計(jì)算獲得的功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)交互時，將功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)接口處;所述全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值讀入模塊用于從機(jī)電暫態(tài)側(cè)獲取全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值，數(shù)據(jù)交互時，將全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值發(fā)送到電磁暫態(tài)側(cè);所述等值阻抗讀入模塊用于讀入機(jī)電暫態(tài)側(cè)向電磁暫態(tài)側(cè)等值得到的等值阻抗。
[0007]優(yōu)選地，所述混合仿真的基本參數(shù)包括混合仿真的時標(biāo)傳遞、同步及交互步長、閉環(huán)時間、總仿真時間、仿真模式的設(shè)定、接口量、故障事件的傳遞、仿真時序的選擇以及插值算法的應(yīng)用，其中，仿真模式包括常規(guī)混合仿真模式、機(jī)電暫態(tài)側(cè)向電磁暫態(tài)側(cè)回放模式、包含預(yù)測的混合仿真模式、包含預(yù)測的機(jī)電暫態(tài)側(cè)向電磁暫態(tài)側(cè)回放模式和映射式分網(wǎng)交互模式;仿真時序包括串行時序和并行時序。
[0008]優(yōu)選地，功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括有功功率和無功功率，電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括電壓的幅值和相角，電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括電流的幅值和相角。
[0009]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明的接口核心模塊與電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊、機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊在PSCAD環(huán)境下進(jìn)行聯(lián)合編譯，作為靜態(tài)鏈接庫進(jìn)入可執(zhí)行程序，接口核心模塊將電磁暫態(tài)側(cè)仿真部分和自主的機(jī)電暫態(tài)仿真部分隔離，使得電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)僅通過接口核心模塊進(jìn)行交互，兩側(cè)子網(wǎng)模型、仿真進(jìn)程都能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立地維護(hù)，因此本發(fā)明彌補(bǔ)現(xiàn)有軟件只能進(jìn)行單一暫態(tài)過程仿真的不足，同時充分利用現(xiàn)有軟件成熟的仿真平臺，實(shí)現(xiàn)對電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)過程的聯(lián)合仿真。2、本發(fā)明可以根據(jù)仿真需要設(shè)置混合仿真控制參數(shù)、類型和交互模式等，控制簡便，形式多樣，能夠針對仿真對象的特點(diǎn)靈活設(shè)置，適應(yīng)性強(qiáng)。3、本發(fā)明接口數(shù)量不受限制，要求機(jī)電暫態(tài)側(cè)開放網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)注入電流數(shù)據(jù)，對于能夠滿足以上要求的機(jī)電暫態(tài)均可實(shí)現(xiàn)接口，系統(tǒng)規(guī)?？梢愿鶕?jù)實(shí)際系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)展，能夠同時滿足大規(guī)模電力系統(tǒng)的仿真規(guī)模和針對局部電網(wǎng)的精細(xì)化仿真的精度需求。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于對電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程的聯(lián)合仿真中。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。
[0011]本發(fā)明提供的基于PSCADEMTDC的混合仿真接口管理模塊，該混合仿真接口管理模塊作為一個自定義元件設(shè)置在PSCAD EMTDC中，它包括一電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊、一機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊和一接口核心模塊；電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊用于獲取電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)分網(wǎng)接口處由電磁暫態(tài)仿真計(jì)算得到的功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將獲取的功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到接口核心模塊;機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊編譯生成靜態(tài)鏈接庫設(shè)置PSCAD EMTDC中，用于獲取全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值、以及每個機(jī)電暫態(tài)交互步長得到的電磁暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)與機(jī)電暫態(tài)側(cè)子網(wǎng)分網(wǎng)接口處網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格注入電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將獲取的全網(wǎng)發(fā)電機(jī)功角計(jì)算參考值、電壓數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和電流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)送到接口核心模塊;接口核心模塊用于進(jìn)行仿真進(jìn)程控制，根據(jù)獲取PACAD平臺仿真時間判斷是否到達(dá)設(shè)定的閉環(huán)時間，如果達(dá)到設(shè)定閉環(huán)時間，接口核心模塊將對從電磁暫態(tài)側(cè)數(shù)據(jù)量測模塊獲取的數(shù)據(jù)和從機(jī)電暫態(tài)側(cè)仿真模塊獲取的數(shù)據(jù)按照設(shè)定仿真時序進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)電磁暫態(tài)過程和機(jī)電暫態(tài)過程的聯(lián)合仿真。
[0012]在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，功率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)