一种基于混合变步长仿真的电力系统用户自定义仿真方法与流程

本发明涉及一种仿真方法，具体涉及一种基于混合变步长仿真的电力系统用户自定义仿真方法。

背景技术：

随着电力系统和电力电子技术的飞速发展，新型系统元件不断投入和系统控制技术日益进步，要求在电力系统计算中能够模拟若干新型元件和各种控制功能。一般的仿真分析软件均设置了用户自定义(User-defined，UD)建模和/或第三方软件接口功能，以实现软件的开放式仿真，弥补专业仿真软件的不足。

国内现有电力系统仿真软件中，UD功能技术较为落后，在电力系统分析综合程序(Power System Analysis Software Package，PSASP)中有UD功能，但其仿真采用与主程序一致的固定步长，容易发生自定义模型计算不收敛或计算冗余度太大的问题，影响仿真的精度和效率。

国外商业软件如matlab、PSCAD等都具备UD功能，且为变步长仿真，但这些软件与PSASP的仿真算法、流程差异很大，故实现机制与本发明不同，尚没有实现基于定步长仿真主程序下的混合变步长UD仿真方法。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于混合变步长仿真的电力系统用户自定义仿真方法，既可以保证在系统动态过程平稳时减小用户自定义模型仿真的冗余度，提高计算速度而不失工程计算可接受的准确度，又可以在需要关注的时段内进行细致精确的计算，保证用户自定义模型的计算精度，减少计算不收敛的可能性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于混合变步长仿真的电力系统用户自定义仿真方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：用户自定义模型的预处理；

步骤2：用户自定义模型的初始化；

步骤3：用户自定义模型的仿真计算。

所述步骤1中，设置仿真计算的控制参数，完成用户自定义模型的预处理；

仿真计算的控制参数包括细分步长倍数、混合变步长仿真起始时刻和混合变步长仿真结束时刻。

所述步骤2中，判断混合变步长仿真起始时刻是否为零时刻，若是则按混合变步长进行初始化计算，否则按电力系统分析综合程序的固定步长进行初始化计算。

所述步骤3中，以电力系统分析综合程序的仿真时步为基础，在每一时步进行判断，如果当前时刻在设定的混合变步长仿真起始时间和混合变步长仿真结束时刻之间，则进行混合变步长仿真，根据细分步长倍数确定加大步长或缩小步长，具体包括：

若加大步长，判断该时步是否与用户自定义模型的仿真时步重合，若是则进行用户自定义模型的计算并向电力系统分析综合程序输出计算结果，否则利用插值计算将用户自定义模型上一时步的计算结果处理后向电力系统分析综合程序输出；

若缩小步长，在该时步下进行用户自定义模型细分步长的迭代求解，将最终的计算结果输出至电力系统分析综合程序。

所述步骤3中，在电力系统分析综合程序的每个仿真时步下，用户自定义模型和电力系统分析综合程序都进行输入/输出变量的交互；电力系统分析综合程序调用用户自定义接口函数，电力系统分析综合程序计算完成之后，通过与取值有关的用户自定义接口函数将相应输入变量传递给用户自定义模型；用户自定义模型仿真完毕，通过与回存值有关的用户自定义接口函数将计算结果传递给电力系统分析综合程序，依次循环计算直至仿真结束。

所述用户自定义接口函数形成的函数集合存放在用户自定义接口模块中，所述用户自定义接口模块使用VC编写，且其被编译成动态链接库*.dll文件形式，被电力系统分析综合程序调用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明优化了电力系统分析综合程序的用户自定义功能，既可以保证在系统动态过程平稳时减小用户自定义模型仿真的冗余度，提高计算速度而不失工程计算可接受的准确度，又可以在需要关注的时段内进行细致精确的计算，保证用户自定义模型的计算精度，减少计算不收敛的可能性，使电力系统分析综合程序更加适应现阶段大量电力系统新型元件涌现，需要灵活的建模仿真手段以适应大电网安全稳定分析的需要，实现了电力系统分析综合程序的机电-电磁暂态以及机电-中长期过程的混合步长仿真功能，并在一定程度上实现了变步长仿真，提高了电力系统分析综合程序的计算收敛性、准确性和计算效率，扩展了电力系统分析综合程序的使用范围。

附图说明

图1是本发明实施例中混合加大步长仿真的过程示意图；

图2是本发明实施例中混合缩小步长仿真的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种基于混合变步长仿真的电力系统用户自定义仿真方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：用户自定义模型的预处理；

步骤2：用户自定义模型的初始化；

步骤3：用户自定义模型的仿真计算。

所述步骤1中，设置仿真计算的控制参数，完成用户自定义模型的预处理；

仿真计算的控制参数包括细分步长倍数、混合变步长仿真起始时刻和混合变步长仿真结束时刻。

所述步骤2中，判断混合变步长仿真起始时刻是否为零时刻，若是则按混合变步长进行初始化计算，否则按电力系统分析综合程序的固定步长进行初始化计算。

所述步骤3中，(如图1和图2)以电力系统分析综合程序的仿真时步为基础，在每一时步进行判断，如果当前时刻在设定的混合变步长仿真起始时间和混合变步长仿真结束时刻之间，则进行混合变步长仿真，根据细分步长倍数确定加大步长或缩小步长，具体包括：

若加大步长，判断该时步是否与用户自定义模型的仿真时步重合，若是则进行用户自定义模型的计算并向电力系统分析综合程序输出计算结果，否则利用插值计算将用户自定义模型上一时步的计算结果处理后向电力系统分析综合程序输出；

若缩小步长，在该时步下进行用户自定义模型细分步长的迭代求解，将最终的计算结果输出至电力系统分析综合程序。

所述步骤3中，在电力系统分析综合程序的每个仿真时步下，用户自定义模型和电力系统分析综合程序都进行输入/输出变量的交互；电力系统分析综合程序调用用户自定义接口函数，电力系统分析综合程序计算完成之后，通过与取值有关的用户自定义接口函数将相应输入变量传递给用户自定义模型；用户自定义模型仿真完毕，通过与回存值有关的用户自定义接口函数将计算结果传递给电力系统分析综合程序，依次循环计算直至仿真结束。

所述用户自定义接口函数形成的函数集合存放在用户自定义接口模块中，所述用户自定义接口模块使用VC编写，且其被编译成动态链接库*.dll文件形式，被电力系统分析综合程序调用。

本发明通过用户自定义模型的预处理、初始化和仿真计算，优化了电力系统分析综合程序的用户自定义功能，既可以保证在系统动态过程平稳时减小用户自定义模型仿真的冗余度，提高计算速度而不失工程计算可接受的准确度，又可以在需要关注的时段内进行细致精确的计算，保证用户自定义模型的计算精度，减少计算不收敛的可能性，使电力系统分析综合程序更加适应现阶段大量电力系统新型元件涌现，需要灵活的建模仿真手段以适应大电网安全稳定分析的需要，实现了电力系统分析综合程序的机电-电磁暂态以及机电-中长期过程的混合步长仿真功能，并在一定程度上实现了变步长仿真，提高了电力系统分析综合程序的计算收敛性、准确性和计算效率，扩展了电力系统分析综合程序的使用范围。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。