一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统及插值算法的制作方法

本发明属于机电电磁混合仿真技术领域，尤其涉及一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统及插值算法。

背景技术：

随着大规模新能源、高压直流输电、柔性交流输电、高频电力电子等新型设备接入到电力系统，电力系统变得日趋复杂，区域电网之间的关联性也将大为增加。电网中某个局部条件的改变有可能对整个电网的安全稳定运行产生重要的影响,只孤立考虑局部电网的安全问题已经难以适应现代电力系统发展的要求。

传统的机电暂态仿真程序和电磁暂态仿真程序在分析上述日益复杂的系统特性时,已开始显露出各自的局限性。混合仿真技术综合了机电暂态仿真和电磁暂态仿真各自的优点,对大规模常规电力系统进行机电暂态仿真,对其中重点关注的局部网络或者特定的元件则采用电磁暂态仿真，从而提高了仿真的规模、速度和精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种分析庞大复杂电力系统的暂态稳定和动态特性的基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统及其插值算法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统，包括机电系统、电磁系统和基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型；机电系统包括大规模电网的建模，采用基波、相量、序对系统进行机电暂态分析；电磁系统包括详细电网的建模，采用微分方程进行电磁暂态分析；基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型包括线路等值阻抗和历史电流源；线路等值阻抗包括线路电阻r和波阻抗z；历史电流源为关于两端传输延时τ的等值历史电流源。

一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统的插值算法，设机电系统解算步长为δt，电磁系统解算步长为δt，δt取值为δt的整数倍n；包括以下步骤：

步骤1，选取混合仿真模型中合适的线路等值成基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型；

步骤2，获取步骤1所选线路的参数，计算出线路等值阻抗和历史电流源，并赋值给混合仿真接口模型；

步骤3，机电系统在当前时刻t接收电磁系统发送的数据，按照机电系统仿真解算步长δt解算；

步骤4，电磁系统在当前时刻t接收机电系统t和t-δt时刻的历史电流源值进行线性插值；

步骤5，电磁系统按照电磁仿真步长δt进行解算n个步长，即当电磁系统运算至时刻t＝t+δt时，重复上述解算和交互过程。

本发明的有益效果：基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型实现了机电电磁混合仿真，不仅继承了混合仿真的优良特性，而且减小了机电系统在电磁解算步长时刻点无法解算引起的解算误差，利用插值算法，进一步提高了混合仿真的精度。该插值算法对研究庞大复杂电力系统的暂态稳定和动态特性分析具有较强的工程实用价值。

附图说明

图1为本发明一个实施例涉及的基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统；

图2为本发明一个实施例涉及的基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型；

图3为本发明一个实施例涉及的基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统的插值算法。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

本实施例采用的技术方案之一是：

一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统，包括机电系统、电磁系统和基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型。

机电系统包括大规模电网的建模，采用基波、相量、序对系统进行机电暂态的分析。

电磁系统包括详细电网的建模，采用微分方程进行电磁暂态的分析。

基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型包括线路等值阻抗和历史电流源。线路等值阻抗由线路电阻r和波阻抗z组成。历史电流源是指关于两端传输延时τ的等值历史电流源。

本实施例采用的技术方案之二是：在机电电磁混合仿真系统中，采用贝杰龙等值线路作为机电电磁混合仿真接口模型，提出了一种线性插值算法。一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统的插值算法。设机电系统解算步长为δt，电磁系统解算步长为δt，δt取值为δt的整数倍n。

具体步骤如下：

s1，选取混合仿真模型中合适的线路等值成基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型；

s2，获取步骤1所选线路的参数，计算出线路等值阻抗和历史电流源，并赋值给混合仿真接口模型；

s3，机电系统在当前时刻t接收电磁系统发送的数据，按照机电系统仿真解算步长δt解算；

s4，电磁系统在当前时刻t接收机电系统t和t-δt时刻的历史电流源值进行线性插值；

s5，电磁系统按照电磁仿真步长δt进行解算n个步长，即当电磁系统运算至时刻t＝t+δt时，重复上述解算和交互过程。

如图1所示，为本实施的基于贝杰龙线路的混合仿真接口系统。

左边的代表机电系统，右边的代表电磁系统。机电系统节点m和电磁系统节点k通过贝杰龙线路相互连接。机电系统的节点电压为vm(t)，节点流入电流为imk(t)。电磁系统的节点电压为vk(t)，节点流入电流为ikm(t)。贝杰龙线路的线路长度为d,线路电阻为r,线路电感为l。为了引入贝杰龙线路，引入了线路中可能非实际存在的电容c。将线路长度均分成d/δd段，单位线路长度的电阻为r0,电感为l0,电容为c0。如图1所示，每段线路长度取为δd，由电阻串联电感，并联电容构成。

如图2所示，为本实施的基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型。利用该模型，机电系统和电磁系统分别等值成对应的受控历史电流源和线路等值阻抗。具体实施步骤如下：

步骤一，选取混合仿真模型中合适的线路等值成基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型；

步骤二，获取步骤一所选线路的参数，计算出线路等值阻抗和历史电流源，并赋值给混合仿真接口模型；

步骤三，机电系统在当前时刻t接收电磁系统发送的数据，按照机电系统仿真解算步长δt解算；

步骤四，电磁系统在当前时刻t接收机电系统t和t-δt时刻的历史电流源值进行线性插值；

步骤五，电磁系统按照电磁仿真步长δt进行解算n个步长，即当电磁系统运算至时刻t＝t+δt时，重复上述解算和交互过程。

如图3所示，本实施例涉及的基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统的插值算法。具体实施步骤如下：

(1)机电系统在当前时刻t接收电磁系统发送的数据，按照机电系统仿真解算步长δt解算；

(2)电磁系统在当前时刻t接收机电系统t和t-δt时刻的历史电流源值进行线性插值；

(3)电磁系统按照电磁仿真步长δt进行解算n个步长，即当电磁系统运算至时刻t＝t+δt时，重复上述解算和交互过程。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

技术特征：

技术总结
本发明涉及机电电磁混合仿真技术，具体涉及一种基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口系统及插值算法，该值算法包括以下步骤：取混合仿真模型中合适的线路等值成基于贝杰龙等值线路的混合仿真接口模型；获取步骤1所选线路的参数，计算出线路等值阻抗和历史电流源，并赋值给混合仿真接口模型；机电系统在当前时刻t接收电磁系统发送的数据，按照机电系统仿真解算步长∆T解算；电磁系统在当前时刻t接收机电系统t和t‑∆T时刻的历史电流源值进行线性插值；电磁系统按照电磁仿真步长∆t进行解算N个步长，即当电磁系统运算至时刻t=t+∆T时，重复上述解算和交互过程。该法减小了机电系统在电磁解算步长时刻点无法解算引起的解算误差，提高了混合仿真的仿真精度。

技术研发人员：程成;张能;孙建军;宫金武;潘静;曹志煌;徐斌;盛万兴
受保护的技术使用者：武汉大学;国网安徽省电力有限公司;中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：2018.10.09
技术公布日：2019.03.12