内嵌机电暂态仿真多端口等值网络元件参数快速计算方法与流程

本发明属于电力系统机电-电磁暂态混合仿真分析
技术领域：
，特别涉及一种内嵌机电暂态仿真多端口等值网络元件参数快速计算方法。
背景技术：
：电力系统机电暂态仿真主要用于分析电力系统的稳定性，也用来分析电力系统某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行转态或者过渡到一个新的稳定运行状态的问题。目前面向大电网机电暂态仿真软件或程序，大多采用稀疏的导纳矩阵存储网络信息，基于此信息高效、快速、准确地计算出多端口等值网络元件参数，是电力系统机电-电磁暂态混合仿真接口等值必要的步骤和环节，也可用于电力系统仿真中网络等值简化。利用接口处节点三相短路电流和稳态潮流求解等值阻抗也是一种常见的方法，但是在实际系统中其稳态潮流计算时采用的发电机等值电势与系统发生三相短路时采取的发电机等值暂态电势常常存在差异，大多数情况并不能严格保证等值电势的恒定不变，在求解等值阻抗时候有一定偏差。由于使用了基于潮流阻抗的对称故障信息，对于求解负序和零序等值阻抗，需要通过一系列的变换才能换算出负序和零序参数，计算速度较慢，且不能自动适应实际电网多种负载网架结构。技术实现要素：本发明的目的是为克服已有技术的计算效率不足之处，提出了一种内嵌机电暂态仿真多端口等值网络元件参数快速计算方法，本方法计算过程无简化，计算结果精确，大大提高了计算方法的效率和计算速度。本发明提出了一种内嵌机电暂态仿真多端口等值网络元件参数快速计算的方法，具体包括以下步骤：1)记全电网节点个数为N，电力系统机电-电磁暂态混合仿真接口数量为n，在全电网N个节点中的序号记为{i1,i2,…,in}，n≤N；2)对全电网某一正常运行状态或故障状态，确定电网拓扑，形成网络节点电压方程矩阵——导纳阵，记为Y，如式(1)所示:Y=Y11Y12Y13...Y1NY21Y22Y23...Y2NY31Y32Y33...Y3N...............YN1YN2YN3...YNN---(1)]]>式中，Y11Y22Y33…YNN为自导纳、其它为互导纳；3)对Y矩阵进行因子分解，得到存储因子分解的结果矩阵，记为A，如式(2)所示：A＝L+D+U(2)式中，A为矩阵Y的因子表矩阵，L为因子表矩阵A的下三角部分，D为因子表矩阵A的主对角元部分，U为因子表矩阵A的上三角部分；4)由步骤3)得到的L、D、U分别同时并发n个线程，分别对基于矩阵L的前代、矩阵U的回代求解，如式(3)所示：Yxk＝bk,k＝1,2,…,n(3)式中，定义为第ik个接口处元素为1.0、其它元素均为零的N维列向量，ik∈1,2,…,n；xk为相应的解向量；将步骤1)、2)、3)得到的Y、bk代入公式(3)，求解得到解向量x1x2…xn；5)令解向量重构成压缩阻抗阵利用高斯消元法，得到M的逆矩阵压缩导纳阵E＝M-1；6)根据矩阵E的各元素，形成含参数的对应混合仿真分网接口实际拓扑的等值多端口网络；具体包括：6-1)对自阻抗：机电-电磁混合仿真分网第k个接口的对自阻抗，k∈1,2,…,n，如式(4)所示：Zkk=1Ekk+Σl=1,l≠knEkl---(4)]]>式(4)中，Ekk、Ekl为矩阵E中元素；6-2)互阻抗：若Ekl≠0，其中k≠l且Ekl＝Elk，其中k≠l，则第k个机电-电磁混合仿真分网接口和第l个机电-电磁混合仿真分网接口之间的互阻抗值，如式(5)所示：Zkl=-1Ekl---(5)]]>6-3)若Ekl≠0，其中k≠l且Ekl≠Elk，其中k≠l，则第k个机电-电磁混合仿真分网接口和第l个机电-电磁混合仿真分网接口之间为一个理想变压器与一组互阻抗串联，互阻抗在第k个机电-电磁混合仿真接口侧，互阻抗在第l混合仿真接口侧，阻抗值由式(5)计算得到；理想变压器k侧比l侧变比，如式(6)所示：ρkl=EklElk---(6)]]>6-4)若Ekl＝Elk＝0，其中k≠l，则第k个和第l个混合仿真分网接口之间没有交流联络，无互阻抗支路；7)内嵌在机电侧的多端口等值程序对机电-电磁混合仿真接口等值中实际拓扑等值网络元件对自阻抗、互阻抗，计算结束。本发明的特点及有益效果：本发明采用基于等值网络元件的物理定义计算各参数值，计算过程无简化，计算结果精确，且通过预先因子分解和任务并行的网络方程求解措施，大大提高了计算方法的效率和计算速度。此外，本发明能够自动适应实际电网多种复杂网架结构，如系统中包含无交流线路直接连接的异步子网，给出合理有效的结果。附图说明图1为本发明方法的总体流程框图。图2为本发明方法的多端口等值示意图。具体实施方式本发明提出的一种内嵌机电暂态仿真多端口等值网络元件参数快速计算方法，下面结合附图及具体实施例详细说明如下：本发明提出的一种内嵌机电暂态仿真多端口等值网络元件参数快速计算方法，其流程框图如图1所示，具体包括以下步骤：1)记全网节点个数为N，电力系统机电-电磁暂态混合仿真接口数量为n，在全网N个节点中的序号记为{i1,i2,…,in}，n≤N；2)对电网某一正常运行状态或故障状态，确定电网拓扑，形成网络节点电压方程矩阵——导纳阵，记为Y，如式(1)所示:Y=Y11Y12Y13...Y1NY21Y22Y23...Y2NY31Y32Y33...Y3N...............YN1YN2YN3...YNN---(1)]]>式中，Y11Y22Y33…YNN为自导纳、其它为互导纳；3)对Y矩阵进行因子分解，得到存储因子分解的结果矩阵，记为A，如式(2)所示：A＝L+D+U(2)式中，A为矩阵Y的因子表矩阵，L为因子表矩阵A的下三角部分，D为因子表矩阵A的主对角元部分，U为因子表矩阵A的上三角部分；4)由步骤3)得到的L、D、U分别同时并发n个线程，分别对基于矩阵L的前代、矩阵U的回代求解，如式(3)所示：Yxk＝bk,k＝1,2,…,n(3)式中，定义为第ik个接口处元素为1.0、其它元素均为零的N维列向量，ik∈1,2,…,n；xk为相应的解向量；将步骤1)、2)、3)得到的Y、bk代入公式(3)，求解得到解向量x1x2…xn；5)令解向量重构成压缩阻抗阵利用高斯消元法，得到M的逆矩阵压缩导纳阵E＝M-1；6)根据矩阵E的各元素，形成含参数的对应混合仿真分网接口实际拓扑的等值多端口网络；如图2所示，其中Z11、Z22、Z22…、Zkk为自阻抗，其它为互阻抗；具体包括：6-1)对自阻抗：机电-电磁混合仿真分网第k个接口的对自阻抗，k∈1,2,…,n，如式(4)所示：Zkk=1Ekk+Σl=1,l≠knEkl---(4)]]>式(4)中，Ekk、Ekl为矩阵E中元素；6-2)互阻抗：若Ekl≠0(k≠l)且Ekl＝Elk(k≠l)，则第k个机电-电磁混合仿真分网接口和第l个机电-电磁混合仿真分网接口之间的互阻抗值，如式(5)所示：Zkl=-1Ekl---(5)]]>6-3)若Ekl≠0(k≠l)且Ekl≠Elk(k≠l)，则第k个机电-电磁混合仿真分网接口和第l个机电-电磁混合仿真分网接口之间为一个理想变压器与一组互阻抗串联，互阻抗在第k个机电-电磁混合仿真接口侧，互阻抗在第l混合仿真接口侧，阻抗值由式(5)计算得到；理想变压器k侧比l侧变比，如式(6)所示：ρkl=EklElk---(6)]]>6-4)若Ekl＝Elk＝0(k≠l)，则第k个和第l个混合仿真分网接口之间没有交流联络，无互阻抗支路；7)内嵌在机电侧的多端口等值程序对机电-电磁混合仿真接口等值中实际拓扑等值网络元件对自阻抗、互阻抗，计算结束。当前第1页1 2 3