基于压缩和分块频率相关网络等值的电力系统仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于压缩和分块频率相关网络等值的电力系统仿真方法，属于电 力系统调度自动化和电网仿真技术领域。
【背景技术】
[0002] 电力系统仿真是研宄电力系统暂态特性的重要方法之一。根据考察的的动态过程 不同，电力系统仿真可以分为电磁暂态仿真、机电暂态仿真和中长期动态仿真。其中电磁暂 态仿真精度最高，主要用于研宄电力系统网络元件微秒级的暂态过程，如雷电过程、波过程 和直流换相失败过程等。但是高精度是以大计算量为代价的，由于计算量太大，电磁暂态仿 真不适合直接用于大规模电力系统的仿真。通常对于整个大系统，保留关心部分（指的是 希望详细了解暂态过程的部分）的网络元件，其他部分网络元件用网络等值来表示，再进 行电磁仿真，达到减少计算量的目的。
[0003] 传统的网络等值采用诺顿等值模型表示，如图1所示。右侧方框为关心部分网络； 左侧方框为采用诺顿等值模型的网络等值，即用一个诺顿等值电流I ab。和一个诺顿等值节 点导纳矩阵Yab。来表示其他部分网络元件的网络等值。
[0004] 诺顿等值电路中的节点导纳矩阵是在基频下形成的，因此只能表示网络元件基 频特性。为了较精确地表示网络元件在各个频率下的频率特性，引入频率相关网络等值 (FDNE，Frequency Dependent Network Equivalent)来表不其他部分网络元件的网络等 值。
[0005] 基于FDNE的网络等值方法，如图2所示。右侧方框为关心部分网络；左侧方框为 基于FDNE的网络等值，即用一个诺顿等值电流I ab。和一个FDNE来作为其他部分的网络等 值。
[0006] FDNE的实质是一个以频率为函数的节点导纳矩阵。NXN维FDNE的数学模型为：
[0007]
【主权项】
1. 一种基于频率相关网络等值的电力系统仿真方法，其特征在于该方法包括以下步 骤： (1) 用于电力系统仿真的频率相关网络等值的数学模型Y(s)为：
其中，N为Y(s)的维数，s=j23if，f是网络频率，j是虚数单位，{aj为极点，{Ci}为 留数，d为常数项，n为极点个数； (2) 对上述步骤（1)的频率相关网络等值的数学模型进行压缩，具体过程为： (2-1)将上述Y(s)改写为下式形式： Y(s) =C(sE-A)_1B+D,
E为单位矩阵，E的维数与矩阵A相同； (2-2)求解上述C=汍…Rk…RJ中的每个子矩阵块的秩，过程为： 对Rk进行奇异值分解，使Rk=U2VT， 其中，2 =diag( 〇 " 〇 2,…，〇 N)，〇 > 〇 2彡…彡 〇n彡 〇，0 " 02, ? ? ?，0n为Rk的N个奇异值，U= (Ui,u2,. . .，uN)和V= (Vi,v2,. . .，vN)T分别为Rk的左右奇异相量， 设定一个判断阈值A，利用判断阈值X确定矩阵Rk的秩，即从1开始递增参数r，直 至下式成立：
则判定矩阵Rk的秩为r; (2-3)对矩阵Rk进行压缩，具体过程为：对矩阵Rk的秩r进行判断，若r满足以下条件， 广< ，则使矩阵C中的Rk、矩阵A中的Ak和矩阵B中的Bk分别压缩为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满足以下条件，，则矩阵C中的Rk、矩阵A中的Ak和矩阵B中的Bk保持不 变； (2-4)遍历矩阵C中的所有子矩阵块Rk，重复上述步骤（2-2)和（2-3)，实现频率相关 网络等值数学模型的压缩； (3) 对上述步骤（1)的频率相关网络等值的数学模型进行分块，具体过程为： 将上述频率相关网络等值的数学模型Y(s)按照如下方式分为多个部分：
(4) 将经过上述步骤（2)压缩处理和上述步骤（3)分块处理后的频率相关网络等值的 数学模型用于电力系统仿真计算。
【专利摘要】本发明涉及一种基于压缩和分块频率相关网络等值的电力系统仿真方法，属于电力系统调度自动化和电网仿真技术领域。本方法首先通过压缩处理去除频率相关网络等值的数学模型中的冗余，来减少整体的计算量，再利用分块处理将频率相关网络等值，建成若干子块来实现并行计算。本发明方法能够有效解决频率相关网络等值应用于电力系统电磁暂态仿真时导致的单个频率相关网络等值模块计算量过大问题。本发明方法，能够显著加快了电力系统仿真速度，工程实践效果满意。
【IPC分类】G06F17-50
【公开号】CN104699898
【申请号】CN201510097332
【发明人】吴文传, 张伯明, 孙宏斌, 胡一中, 郭庆来, 王彬
【申请人】清华大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月5日