专利名称：一种混合仿真谐波特性的接口设计方法
技术领域：
本发明涉及一种电カ系统的接ロ设计方法，具体涉及ー种混合仿真谐波特性的接ロ设计方法。
背景技术：
时域仿真已经成为电カ系统分析、设计和研究的重要工具，随着电カ电子技术的广泛应用，柔性交流输电、高压直流输电以及分布式发电在内的电カ系统各个环节中，特别是大量可再生能源发电设备一般都需要通过电カ电子变流器才能接入电网中，在电カ系统机电ー电磁混合仿真中，由于机电暂态计算和电磁暂态计算的步长和算法的差别，采用传统的诺顿ー戴维南等值接ロ电路时，机电子网的谐波特性并不能够反馈到电磁子网的计算 中，随着各种新型电カ电子设备装置在电カ系统中的普及和应用，谐波问题日益突出，谐波源产生的谐波对电カ系统造成污染，影响到整个电カ系统的电气环境。特别是近年来要求实施“緑色电カ电子”的呼声日益高涨。对谐波污染的研究和治理实际上就是对电网环境的保护，是ー项有重大现实意义的工作。在机电ー电磁混合仿真中，由于机电暂态计算分网的规模往往较大，包含很多谐波源设备，会产生大量的谐波，电磁暂态计算分网要求计算精确，而且经常通过物理接ロ连接实际物理设备，对谐波影响需要充分考虑，如果忽略机电大网的谐波特性，这会影响电磁侧的计算精度，乃至影响整个大电网的计算可信度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供ー种混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，本发明可应用于电カ系统机电暂态一电磁暂态混合仿真中不同分网之间的计算接ロ，本发明不仅结合了机电暂态子网的接ロ模型频率谐波特性，而且应用了机电暂态子网的谐波源特性，把机电暂态子网的谐波特性传输到电磁暂态子网计算中，増加了仿真计算的精度和可信度。本发明的目的是采用下述技术方案实现的ー种混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤( I)建立戴维南等值接ロ矩阵和接ロ等值电压源；( 2 )建立频率相关等值模型；(3)建立多频谐波电源的等值接ロ电路。优选的，所述步骤(I)中，通过机电侧谐波潮流模块进行频率扫描计算，确定接ロ处各次谐波的电压和电流；采用基频分网等值电路，确定各次谐波机电侧接ロ处的戴维南接ロ等值矩阵Z和接ロ等值电压源ひニ。较优选的，所述戴维南接ロ等值矩阵用下述I)式表示
Z； = [Z； Z； Z；…Z:]I);其中,Zム为一次谐波Z力五次谐波；所述h为各次谐波的次数,所述h = 1，5，7···
N0优选的，所述步骤(2)中，利用戴维南等值接ロ矩阵Z1…Ζ^，采用矢量匹配的频率相关算法进行数据拟合，建立频率相关等值模型。较优选的，所述建立频率相关等值模型包括下述步骤a、建立有理函数Zeq(S)来拟合特征阻抗；b、确定滤波等值网络Zeq。较优选的，所述有理函数Zeq(S)用下述2)式表示Ζ = /0+~—+ —2 +…+^^~2)，其中①常数项dQ为正实数；②极点ai，a2，…，aN分别为负实数或成对出现的共轭复数，且共轭复数的实部为负；③留数^ r2,…，rN分别为正实数或成对出现的实部为正的共轭复数，且实数留数对应实数极点，共轭复数留数对应共轭复数极点；@所述的极点都是ー阶的；其中，所述常数项dQ、极点a” a2,…，aN以及留数!T1, r2,…，rN通过矢量匹配算法求得。优选的，所述步骤(3)中，建立多频谐波电源的等值接ロ电路ひ=:由所述多频谐波电源的等值接ロ电路ひご与频率相关等值模型Z=串联组成的戴维南等值电路，接入电磁分网进行混合仿真。与现有技术比，本发明达到的有益效果是I、本发明提供的混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，可应用于电カ系统机电暂态ー电磁暂态混合仿真中不同分网之间的计算接ロ，本发明不仅结合了机电暂态子网的接ロ模型频率谐波特性，而且应用了机电暂态子网的谐波源特性，把机电暂态子网的谐波特性传输到电磁暂态子网计算中，増加了仿真计算的精度和可信度。
·
2、本发明提供的混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，结合不同算法子网之间的谐波相关特性，如小步长算法子网、电磁子网、机电子网、实际物理装置等之间的组合联接接ロ设计，不局限于不同子网之间的算法，不用更改子网算法。3、本发明提供的混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，该设计方法与机电ー电磁混合基频分网方式相兼容，因此对分多个子网情况下采用和基频同样的分网算法，所建立的多个频率相关戴维南等值电路不受分网数量的影响。4、本发明无需对现有机电ー电磁混合仿真程序进行大規模的改动，计算量较小，可与现有的ADPSS算法相兼容，实现的可行性较高，本发明没有进行网络缩减和谐波源删除等，设计误差小。
图I是本发明提供的各次不同频率域下的等值戴维南接ロ矩阵的示意图；其中，频率h=l，5，7，11…N，N是不包括3k (k=l，2，3…无穷自然数)的自然数；
图2 (a)是本发明提供的常数项对应的等值电路示意图；图2 (b)是本发明提供的实数极点项对应的等值电路示意图；图3是本发明提供的RLC并联电路示意图；图4是本发明提供的共轭复数对极点的等值电路示意图；图5是本发明提供的滤波等值网络Zrai的示意图；图6是本发明提供的频率相关等值模型和多频谐波电源的等值接ロ电路ひご的不意图；图7是本发明提供的混合仿真谐波特性的接ロ设计方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进ー步的详细说明。本发明提供的混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，图7是本发明提供的混合仿真谐波特性的接ロ设计方法的流程图，如图7所示，该方法包括下述步骤( I)建立戴维南等值接ロ矩阵和接ロ等值电压源；通过机电侧谐波潮流模块进行频率扫描计算，求出接ロ处各次谐波的电压和电流；采用基频分网等值电路算法，求出各次谐波下机电侧的接ロ处的戴维南等值接ロ矩阵2 等值电压源ひニ，其中，戴维南接ロ等值矩阵用下述I)式表示
权利要求
1.ー种混合仿真谐波特性的接ロ设计方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤 (1)建立戴维南等值接ロ矩阵和接ロ等值电压源； (2)建立频率相关等值模型； (3)建立多频谐波电源的等值接ロ电路。
2.如权利要求I所述的接ロ设计方法，其特征在于，所述步骤(I)中，通过机电侧谐波潮流模块进行频率扫描计算，确定接ロ处各次谐波的电压和电流； 采用基频分网等值电路，确定各次谐波机电侧接ロ处的戴维南接ロ等值矩阵^；和接ロ等值电压源ひ^。
3.如权利要求2所述的接ロ设计方法，其特征在于，所述戴维南接ロ等值矩阵Ζ-用下述I)式表示z； ZJi …Z:]I); 其中,る丨为一次谐波为五次谐波；所述h为各次谐波的次数,所述h = I, 5，7…N。
4.如权利要求I所述的接ロ设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，利用戴维南等值接ロ矩阵[Z; Z； Z；…Z；]，采用矢量匹配的频率相关算法进行数据拟合,建立频率相关等值模型。
5.如权利要求4所述的接ロ设计方法，其特征在于，所述建立频率相关等值模型Zhj包括下述步骤 a、建立有理函数Zrai(S)来拟合特征阻抗； b、确定滤波等值网络
6.如权利要求5所述的接ロ设计方法，其特征在于，所述有理函数Zrai(S)用下述2)式表不: Zeq(s) = d0+~—+~=—+···+—^-2)； 其中①常数项dQ为正实数；②极点&1，a2,…，aN分别为负实数或成对出现的共轭复数，且共轭复数的实部为负；③留数^ r2,…，rN分别为正实数或成对出现的实部为正的共轭复数，且实数留数对应实数极点，共轭复数留数对应共轭复数极点；@所述的极点都是ー阶的； 其中，所述常数项d0、极点B1, a2,…，aN以及留数r1； r2,…，rN通过矢量匹配算法求得。
7.如权利要求I所述的接ロ设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，建立多频谐波电源的等值接ロ电路ひ 由所述多频谐波电源的等值接ロ电路び;>与频率相关等值模型7串联组成的戴维南等值电路，接入电磁分网进行混合仿真。
全文摘要
本发明涉及一种电力系统的接口设计方法，具体涉及一种混合仿真谐波特性的接口设计方法。该方法包括下述步骤(1)建立戴维南等值接口矩阵和接口等值电压源；(2)建立频率相关等值模型；(3)建立多频谐波电源的等值接口电路；本发明不仅结合了机电暂态子网的接口模型频率谐波特性，而且应用了机电暂态子网的谐波源特性，把机电暂态子网的谐波特性传输到电磁暂态子网计算中，增加了仿真计算的精度和可信度。
文档编号G06F17/13GK102709911SQ20121017936
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者张星, 田芳, 郑伟杰, 陈绪江 申请人:中国电力科学研究院