一种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法，通过对长线路搭建区域电网仿真模型，对仿真网络进行分块解耦；子系统并行仿真计算形成追加导纳阵，对常规元件与连接线注入电流源进行修正，以及正常运行方式与故障下的处理，将不同子网间数据交换以及仿真同步等步骤处理后，有效降低了电网计算节点数。本发明提高了整个电网仿真的计算速度，解决了由于区域配电网规模逐步扩大引起的矩阵阶数增加且不能达到实时仿真需求的问题，计算速度快，实时性好。
【专利说明】—种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配电网仿真计算方法，尤其涉及一种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法，属于电力系统仿真【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电力系统实时数字仿真(Real Time Digital Simulator,简称为RTDS)可以进行电力系统电磁暂态的全过程实时模拟，是研究电力系统规划、设计和运行的强有力工具。电力系统实时数字仿真必须按照实际系统运行的时序要求来完成仿真过程的每一个步骤，要求仿真模型的时间比例尺完全等于原始模型的时间比例尺，即达到实时仿真要求。但是，由于区域配电网仿真规模逐步扩大，随之计算矩阵阶数增加，如果不进行网络解耦并行计算将无法达到实时仿真的需求。
[0003]当区域配电网的系统规模较大时，采用详细模型对其建模、仿真会带来较大的计算负担，一些情况下甚至是不可行的。为此，对于配电网系统在整体上采用简化的降阶模型是提高仿真计算效率、面向大规模系统分析计算、满足各种在线应用场景下运行要求的必然选择。例如，在分析配电网对并网运行的分布式电源、微网以及储能装置的各种影响时，可将规模庞大、结构复杂且高度不对称的配电网进行整体上的模型简化，并采用简化模型进行仿真、分析。此外，在研究微网运行特性时，对复杂的微网网络结构进行适当简化，采用详细建模突出分布式电源的影响，同样可以大幅度地提高仿真分析效率。相对于元件级的模型简化方法，系统整体模型简化方法可以宏观地考虑简化系统的整体动态特性而不受系统中元件类型特殊性的影响，并可以根据计算资源要求控制简化模型的复杂程度，同时可与大规模配电系统电磁暂态仿真方法相匹配，实现模型简化方法与暂态仿真方法的无缝结
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[0004]申请号为201210583070.5的中国发明专利申请公开了一种保留无源性的大规模配电网络电磁暂态仿真模型简化方法，仅对外部系统中的线性配电网络进行，分布式电源、储能及控制器等元件的复杂非线性特征仍可通过其在研究系统中的详细模型来体现，系统整体模型简化方法可以更宏观地考虑简化系统的整体动态特性而不受系统中元件类型特殊性的影响，能够有效地对规模庞大、结构复杂且高度不对称的配电网络进行整体上的模型简化，并可以根据计算资源要求控制简化模型的复杂程度，同时能够保证所得简化模型的无源性和稳定性，并能够与大规模配电系统电磁暂态仿真方法相匹配，实现模型简化方法与暂态仿真方法的无缝结合，达到有效降低系统暂态仿真模型阶数、减小仿真计算量、力口快仿真速度的目的。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法。
[0006]为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案:[0007]—种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法，包括如下步骤:
[0008]Al.搭建区域配电网仿真模型，对仿真网络进行分块解耦；
[0009]A2.将分块解耦后的仿真网络分别进行并行仿真计算；
[0010]A3.分块解耦后的仿真网络交换数据后，进行同步触发。
[0011]其中较优地，所述步骤Al进一步包括如下步骤:
[0012]第I步:选取长输电线路，将其全部分布参数化为集中参数，将网络进行划分成子网络；
[0013]第2步:所述子网络中均包含连接相邻子网的连接线模型，将所述连接线模型处理为单端模型，同时相邻子网中的所述连接线模型参数相同并反映子网间的连接关系。
[0014]其中较优地，所述步骤A2进一步包括如下步骤:
[0015]第I步:根据各仿真网络的元件参数计算伴随模型，并将导纳阵元素追加到计算矩阵中；
[0016]第2步:对常规元件和连接线两部分的电流源分别进行处理；
[0017]第3步:进行初始值的计算；
[0018]第4步:在电网未发生故障情况下，加载历史值，等待同步触发脉冲加入激励源；加入所述激励源后并行解网络方程，得到配电网与分布式电源的等待方程；追加注入电源源，输出结果；
[0019]第5步:当电网发生突变时，需要进行跃变电量的计算，在求解网络方程前要修改导纳矩阵元素和注入电流源；同时，重新执行Al步骤，求取电网突变后拓扑结构下的等值网络及参数。
[0020]其中较优地，所述连接线输电模型采用动态数组进行存储。
[0021]其中较优地，当所述连接线为双回输电线路时，传播时间不是计算步长的整数倍时，采用线性插值方法近似处理。
[0022]其中较优地,所述第3步进一步包括如下步骤:
[0023]初始化全部节点电压和支路电流为0 ;
[0024]为模型增加激励源，由0开始按照递增幅度逐步增至正常激励；
[0025]采用并行计算方法解网络方程；
[0026]采用修正注入电源的方式追加电流源；
[0027]保存计算结果。
[0028]其中较优地，所述递增幅度不超过5%。
[0029]其中较优地，在所述连接线的正常仿真中加入短路前预处理过程，增加短路节点的同时计算新增节点两侧的电压、电流历史值。
[0030]本发明通过对大规模的区域配电网进行网络解耦，有效降低了电网计算节点数；采用并行计算处理的方法，提高了整个电网仿真计算时的速度，解决了电磁暂态实时仿真受电网规模限制的问题，从根本上解决了大规模的区域配电网电磁暂态仿真时很难满足实时性要求的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明所提供的网络解耦计算方法的流程图；[0032]图2是本发明中，单相长输电线路的模型示意图；
[0033]图3是本发明中，单相长输电线路的电磁暂态等效模型示意图；
[0034]图4是本发明中，三相长输电线路的电磁暂态等效模型示意图；
[0035]图5是本发明中，采用长连接线分块建模的示意图；
[0036]图6是本发明中，历史值在动态数组中的存储示意图；
[0037]图7是本发明中，单相连接线故障预处理的等效模型示意图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合 附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0039]如图1所示，本发明所提供的网络解耦计算方法主要包括如下步骤:
[0040]Al.搭建区域配电网仿真模型，对仿真网络进行分块解耦；
[0041]A2.将分块解耦后的仿真网络分别进行并行仿真计算；
[0042]A3.分块解耦后的仿真网络交换数据后，进行同步触发。
[0043]下面对本网络解耦计算方法展开详细说明。
[0044]首先，介绍步骤Al.搭建区域配电网仿真模型，对仿真网络进行分块解耦的步骤:
[0045]第I步:选取长输电线路，将其全部分布参数化为集中参数，将网络进行划分成子网络；
[0046]第2步:分块搭建模型，各子网络中均包含连接相邻子网的连接线模型，需要将连接线处理为单端模型，同时相邻子网中的连接线模型参数相同，并且能够反映子网间的连接关系。
[0047]以单相长线路为优选例，将系统中的长线路所有的分布参数化为集中参数，其无损线分布参数如图2所示。
[0048]设长线路的无损线长度为1，行波从一端传至另一端的时间为I则
【权利要求】
1.一种用于区域配电网实时仿真的网络解耦计算方法，其特征在于包括如下步骤: Al.搭建区域配电网仿真模型，对仿真网络进行分块解耦； A2.将分块解耦后的仿真网络分别进行并行仿真计算； A3.分块解耦后的仿真网络交换数据后，进行同步触发。
2.如权利要求1所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 所述步骤Al进一步包括如下步骤: 第I步:选取长输电线路，将其全部分布参数化为集中参数，将网络划分成子网络； 第2步:所述子网络中包含连接相邻子网的连接线模型，将所述连接线模型处理为单端模型，同时相邻子网中的所述连接线模型参数相同并反映子网之间的连接关系。
3.如权利要求1所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 所述步骤A2进一步包括如下步骤: 第I步:根据各仿真网络的元件参数计算伴随模型，并将导纳阵元素追加到计算矩阵中； 第2步:对常规元件和连接线两部分的电流源分别进行处理； 第3步:进行初始值的计算； 第4步:在电网未发生故障的情况下加载历史值，等待同步触发脉冲加入激励源；加入所述激励源后并行解网络方程，得到配电网与分布式电源的等待方程；追加注入电源源，输出结果； 第5步:当电网发生突变时进行跃变电量的计算，在求解网络方程前修改导纳矩阵元素和注入电流源，同时重新执行Al步骤，求取电网突变后拓扑结构下的等值网络及参数。
4.如权利要求3所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 所述连接线的输电模型采用动态数组进行存储。
5.如权利要求3所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 当所述连接线为双回输电线路时，传播时间不是计算步长的整数倍时，采用线性插值方法近似处理。
6.如权利要求3所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 所述第3步进一步包括: 初始化全部节点电压和支路电流为O ; 为模型增加激励源，由O开始按照递增幅度逐步增至正常激励； 采用并行计算方法解网络方程； 采用修正注入电源的方式追加电流源； 保存计算结果。
7.如权利要求6所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 所述递增幅度不超过5%。
8.如权利要求3所述的网络解耦计算方法，其特征在于， 在所述连接线的仿真中加入短路前预处理过程，增加短路节点的同时计算新增节点两侧的电压、电流历史值。
【文档编号】G06F19/00GK103678900SQ201310652138
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】罗学礼, 穆世霞, 周年荣, 徐正清, 张林山, 张明, 崔玉峰, 韩佳兵, 严玉廷, 杨铭, 苏适 申请人:云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院, 国家电网公司, 北京科东电力控制系统有限责任公司