面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法
【专利摘要】一种面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法：基于节点方程和状态方程分别建立研究系统的电磁暂态仿真模型；对由节点方程和状态方程构成的混合框架进行由t时刻到t+Δt时刻的梯形法积分求解；检测所有开关动作情况；改变开关状态，重新形成暂态计算矩阵；重新检测所有开关动作情况；运用线性插值方法，对混合框架中的节点方程和状态方程ts和时刻值外插到时刻值；对混合框架进行由时刻到时刻采用两步半步长后向欧拉法进行重新初始化；比较时刻与时刻t+Δt的前后关系，若则进行一步线性插值得到t+Δt时刻的值，否则对混合框架进行由时刻到时刻的梯形法积分求解。本发明实现了开关动作时刻系统状态的计算与重初始化，消除了开关动作之后数值振荡问题。
【专利说明】面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电カ系统电磁暂态仿真的方法。特别是涉及ー种面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法。
【背景技术】[0002]电カ系统电磁暂态仿真本质上可归结为对动力学系统时域响应的求取，它包括系统本身的数学模型和与之相适应的数值算法，其基本仿真框架可分为两类，即节点分析法(Nodal Analysis)和状态变量分析法(State-space Analysis)。基于节点分析的电磁暂态仿真方法可概括为先采用某种数值积分方法(通常为梯形积分法)将系统中动态元件的特性方程差分化，得到等效计算电导与历史项电流源并联形式的诺顿等效电路，此时联立整个电气系统的元件特性方程形成节点电导矩阵，如式(1)所示，求解得到系统中各节点电压的瞬时值。
[0003]Gu=i (1)
[0004]式(1)所示的节点电导矩阵为线性方程组，可使用各种成熟的线性稀疏矩阵算法库进行求解。节点分析法广泛应用于EMTP、PSCAD/EMTDC等专业的电カ系统电磁暂态仿真程序中，工程上也称基于节点分析框架的电磁暂态仿真工具为EMTP类程序。节点分析法的主要优势体现在程序实现难度和仿真计算效率方面，但由于式(1)所示的节点方程本身已将数值积分方法与系统模型融为一体，导致EMTP类程序在求解算法选择方面缺乏灵活性与开放性，同时式(1)亦不能给出系统本身的特征信息。
[0005]与节点分析法不同，状态变量分析法属于一般性建模方法(general purposemodeling),不仅适于电路与电カ系统仿真，同样也适于其它形式的动力学系统的建模与仿真。Matlab/SimPowerSystems软件是状态变量分析框架下暂态仿真程序的典型代表。应用状态变量分析的基础是形成式(2)所示标准形式的状态输出方程。上述标准形式的状态方程可通过状态空间自动建模方法ASMG (Automated State Model Generation)得到，并使用各种显式或隐式积分方法进行求解。
[0006]
【权利要求】
1.一种面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)基于节点方程和状态方程分别建立研究系统的电磁暂态仿真模型，确定节点方程与状态方程的接ロ变量，以联系节点电压eN为状态方程的输入量和以状态方程注入联系节点电流iN为状态方程的输出量，即u=eN, y=iN ； 2)对由节点方程和状态方程构成的混合框架进行由t时刻到t
2.根据权利要求1所述的面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法，其特征在于，步骤2)所述的混合框架进行由t时刻到t+At时刻的梯形法积分求解，是由t时刻对状态变量节点分析混合框架的计算方程Ggl()balu=igl()bal应用梯形法积分至t+ Λ t时亥IJ，并计算得到其中由状态方程运用梯形法差分化得到的等效节点电导矩阵Ws和等效节点注入电流源列向量iN—hist參与计算方程Ggl()balu=igl()bal的求解。
3.根据权利要求1所述的面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法，其特征在于，步骤4)所述的对混合框架进行由ts时刻到
4.根据权利要求1所述的面向状态变量节点分析混合框架的电磁暂态仿真插值方法，其特征在于，步骤7)所述的混合框架由
【文档编号】G06F17/50GK103455668SQ201310374258
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】洪潮, 周保荣, 姚文峰, 王成山, 李鹏, 于浩, 宋关羽 申请人:中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 天津大学