基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法
【专利摘要】本发明是一种基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法。包括以下步骤：1）划分电力系统为电磁网与机电网，以具有快速电磁暂态响应的直流输电及其控制保护系统等重点关注的关键区域电网为电磁网，以非关键区域电网为机电网；2）根据电网数据，建立电磁网与机电网的RTDS实时仿真模型；3）基于宽频等值原理，建立机电网与电磁网的接口等值模型；4）利用RTDS及内嵌的机电暂态程序，实现大规模电力系统电磁-机电实时仿真计算。本发明通过电磁-机电分网，有效地优化实时仿真资源，实现大规模电力系统实时仿真计算，同时具备快速调整电磁网与机电网范围，满足不同的仿真需求。
【专利说明】基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法
【技术领域】
[0001 ] 本发是一种基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，特别是一种大规模交直流并联电网实时数字仿真方法，属于交直流并联电网实时仿真方法的创新方法。
【背景技术】
[0002]目前电网向着超高压、大容量、远距离的交直流并联运行发展，电网具有高度的技术复杂性，交直流并联运行特性对电网运行的安全稳定具有重大的影响。因此，搭建高精度的大规模交直流并联电网仿真系统对研究分析交直流电网运行特性，确保电网安全稳定运行具有了深远的意义。
[0003]实时数字仿真主要采用详细的电力系统元件电磁暂态数学模型，能够实时高压直流输电、非线性电力电子等关键设备的电磁暂态特性高精度仿真，同时，实时数字仿真具备闭环连接实际控制保护装置的优势，能够真实反映系统的实际控制保护特性。
[0004]然而，实时数字仿真受系统元件微分/偏微分方程组数学模型的求解维数约束，仿真系统的规模受限，一般应用于控制保护测试与局部电网过电压研究等仿真规模较小的领域。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种高精度模拟交直流电网运行特性的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法。本发明通过电磁-机电分网，有效地优化实时仿真资源，实现大规模电力系统实时仿真计算，同时具备快速调整电磁网与机电网范围，满足不同的仿真需求。
[0006]本发明的技术方案是:本发明基于宽频等值的大规模电力系统电磁-机电分网实时仿真方法，包括以下步骤:
1)划分大规模电力系统电磁网与机电网的范围；
2)搭建电磁网与机电网实时仿真一次系统模型；
3)基于宽频等值原理，建立机电网的接口等值模型；
4)闭环连接实际控制/保护装置构建电网控制保护实时仿真系统；
5)整合电磁网、机电网一次系统模型与控制保护实时仿真系统，得到大规模电网电磁-机电实时仿真系统，利用实时数字仿真器实现大规模电力系统的实时仿真计算。
[0007]上述步骤3)的建立机电网的接口等值模型包括以下步骤:
31)频率相关导纳矩阵建模与参数辨识:建立以频率为自变量的导纳矩阵，如式(1)，用以高精度模拟机电网部分的快速电磁暂态特性，
【权利要求】
1.一种基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于包括以下步骤: 1)划分大规模电力系统电磁网与机电网的范围； 2)搭建电磁网与机电网实时仿真一次系统模型； 3)基于宽频等值原理，建立机电网的接口等值模型； 4)闭环连接实际控制/保护装置构建电网控制保护实时仿真系统； 5)整合电磁网、机电网一次系统模型与控制保护实时仿真系统,得到大规模电网电磁-机电实时仿真系统，利用实时数字仿真器实现大规模电力系统的实时仿真计算。
2.根据权利要求1所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述步骤3)的建立机电网的接口等值模型包括以下步骤: 31)频率相关导纳矩阵建模与参数辨识:建立以频率为自变量的导纳矩阵，如式(1)，用以高精度模拟机电网部分的快速电磁暂态特性，
3.根据权利要求1所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述步骤1)的划分标准为:以具有快速电磁暂态响应的直流输电及其控制保护系统等重点关注的关键区域电网为电磁网，以非关键区域电网为机电网。
4.根据权利要求1所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述步骤2)的电磁网与机电网实时仿真一次系统模型包括直流换流阀、换流变、直流线路以及交流线路、发电机、变压器、负荷的数学模型。
5.根据权利要求1所述基于宽频等值的大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述步骤3)的宽频等值原理为分别利用频率相关导纳矩阵与受控电流源模拟外部系统的电磁暂态特性与机电暂态特性。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述步骤4)的电网控制保护实时仿真系统包括有实时数字仿真器(1)、RTDS接口板卡(2)与实际控制保护装置(3 )，实时数字仿真器(I)通过RTDS接口板卡(2)与实际控制保护装置(3)相连接，形成闭环试验系统。
7.根据权利要求6所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述闭环试验系统模拟大规模电力系统，实际控制保护装置(3)模拟控制保护系统；上述大规模电力系统包括直流系统及交流系统，直流系统与交流系统通过换流母线连接。
8.根据权利要求6所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述大规模电力系统分为电磁网与机电网，电磁网与机电网并行；上述大规模电力系统中的直流系统为电磁网，交流系统包括有电磁网及机电网。
9.根据权利要求6所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述实时数字仿真器(1)为RTDS。
10.根据权利要求6所述的基于宽频等值大规模电力系统电磁机电分网实时仿真方法，其特征在于上述实际控制保护装置(3)包括直流系统控制保护装置(31)、安稳装置(32)和发电机控制保护装置(33)。
【文档编号】G05B17/02GK103913996SQ201410118905
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】廖梦君, 张建设, 郭郓闻, 韩伟强, 郭琦, 黄立滨, 朱益华 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司