一种机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法和系统与流程

本发明属于电力系统暂态仿真技术领域，尤其涉及一种机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法和系统。

背景技术：

机电-电磁暂态混合仿真是将一个完整的电网分割成机电暂态网络和电磁暂态网络，二者分别进行机电暂态和电磁暂态两种模式的仿真。机电暂态网络和电磁暂态网络在分网位置接口，实现了在一次仿真中同时对一个完整电网的两种典型暂态过程进行模拟。在对电磁暂态网络进行仿真时，接入机电暂态网络的戴维南等值电路。在对机电暂态网络进行仿真时，接入电磁暂态网络的诺顿等值电路。

然而在计算等值电路时，由于负荷的存在，求出的互联支路容易包含负电阻。实际物理系统是不存在负电阻的，在电磁暂态仿真环境中也没有负电阻元件，这样就给机电-电磁暂态混合仿真的接口建模带来困难。如果将负电阻强制设为零，会影响稳态潮流结果；如果要求所有互联支路电阻为正，难免要将接口位置进一步向机电部分延伸，从而扩大了电磁暂态的仿真规模。

综上，现有技术中在机电-电磁暂态混合仿真时会得到负电阻导致无法建模。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法和系统，以解决现有技术中在机电-电磁暂态混合仿真时会得到负电阻导致无法建模的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法，包括：

获取第一母线和第二母线之间的等值电路，所述等值电路包括所述第一母线与所述第二母线之间连接的第一等值阻抗、所述第一母线对地的第一等值导纳以及所述第二母线对地的第二等值导纳；

在机电-电磁暂态混合仿真时，将所述等值电路转换为等效电路，所述等效电路包括第一等效阻抗、第二等效阻抗、第三等效阻抗、第一等效导纳和第二等效导纳；

其中，所述第一等效阻抗的第一端与所述第一等效导纳的第一端共接所述第一母线，所述第一等效阻抗的第二端与所述第二等效阻抗的第一端和所述第三等效阻抗的第一端共接，所述第二等效阻抗的第二端与所述第二等效导纳的第一端共接所述第二母线，所述第三等效阻抗的第二端接地，所述第一等效导纳的第二端接地，所述第二等效导纳的第二端接地。

本发明实施例的第二方面提供了一种机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理系统，包括：

获取模块，用于获取第一母线和第二母线之间的等值电路，所述等值电路包括所述第一母线与所述第二母线之间连接的第一等值阻抗、所述第一母线对地的第一等值导纳以及所述第二母线对地的第二等值导纳；

转换模块，用于在机电-电磁暂态混合仿真时，将所述等值电路转换为等效电路，所述等效电路包括第一等效阻抗、第二等效阻抗、第三等效阻抗、第一等效导纳和第二等效导纳；

其中，所述第一等效阻抗的第一端与所述第一等效导纳的第一端共接所述第一母线，所述第一等效阻抗的第二端与所述第二等效阻抗的第一端和所述第三等效阻抗的第一端共接，所述第二等效阻抗的第二端与所述第二等效导纳的第一端共接所述第二母线，所述第三等效阻抗的第二端接地，所述第一等效导纳的第二端接地，所述第二等效导纳的第二端接地。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在机电-电磁暂态混合仿真时，将所述等值电路转换为等效电路，避免了负电阻的出现，便于后续的仿真。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一个实施例提供的机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法的流程示意图；

图2是本发明的一个实施例提供的等值电路的结构示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的等效电路的结构示意图；

图4是本发明的一个实施例提供的机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理系统的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1：

如图1所示，本发明实施例所提供的一种机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理方法，包括：

步骤s101，获取第一母线和第二母线之间的等值电路，所述等值电路包括所述第一母线与所述第二母线之间连接的第一等值阻抗、所述第一母线对地的第一等值导纳以及所述第二母线对地的第二等值导纳。

步骤s102，在机电-电磁暂态混合仿真时，将所述等值电路转换为等效电路，所述等效电路包括第一等效阻抗、第二等效阻抗、第三等效阻抗、第一等效导纳和第二等效导纳。

本发明实施例中，通过对等值电路进行转换，避免了负电阻的出现，便于后续的仿真。

如图2所示，为步骤s101中获取到的等值电路。

其中，m为第一母线的一个接点，n为第二母线的一个接点。第一母线和第二母线为从待仿真的电网中选取的两条母线。

如图2所示，等值电路包括第一等值阻抗z1、第一等值导纳ymm和第二等值导纳ynn。

第一等值阻抗z1的第一端与第一等值导纳ymm的第一端共接第一母线，第一等值阻抗z1的第二端与第二等值导纳ynn的第一端共接第一母线，第一等值导纳ymm的第二端接地，第二等值导纳ynn的第二端接地。

其中，第一等值阻抗z1＝-r+jx。

-r为第一等值阻抗的实部，x为第一等值阻抗的虚部。

如图3所示，为步骤s102中获取到的等效电路。

如图3所示，等效电路包括第一等效阻抗z′1、第二等效阻抗z′2、第三等效阻抗z′3、第一等效导纳y′mm和第二等效导纳y′nn。

其中，所述第一等效阻抗z′1的第一端与所述第一等效导纳y′mm的第一端共接所述第一母线，所述第一等效阻抗z′1的第二端与所述第二等效阻抗z′2的第一端和所述第三等效阻抗z′3的第一端共接，所述第二等效阻抗z′2的第二端与所述第二等效导纳y′nn的第一端共接所述第二母线，所述第三等效阻抗z′3的第二端接地，所述第一等效导纳y′mm的第二端接地，所述第二等效导纳y′nn的第二端接地。

经过转换得到，第一等效阻抗第二等效阻抗为第三等效阻抗为

第一等效导纳

第二等效导纳

本发明实施例中，使得等效之后的电路(等效电路)与等效前的电路(等值电路)在导纳矩阵上保持一致，能够将负电阻转换为正电阻，代替了在仿真时出现的负电阻，有利于后续的建模。通过增加一个经阻抗接地的节点，可以较好地反映原接口的稳态和动态特性。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例2：

如图4所示，本发明的一个实施例提供的机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理系统100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：

获取模块110，用于获取第一母线和第二母线之间的等值电路，所述等值电路包括所述第一母线与所述第二母线之间连接的第一等值阻抗、所述第一母线对地的第一等值导纳以及所述第二母线对地的第二等值导纳。

转换模块120，用于在机电-电磁暂态混合仿真时，将所述等值电路转换为等效电路，所述等效电路包括第一等效阻抗、第二等效阻抗、第三等效阻抗、第一等效导纳和第二等效导纳。

其中，所述第一等效阻抗的第一端与所述第一等效导纳的第一端共接所述第一母线，所述第一等效阻抗的第二端与所述第二等效阻抗的第一端和所述第三等效阻抗的第一端共接，所述第二等效阻抗的第二端与所述第二等效导纳的第一端共接所述第二母线，所述第三等效阻抗的第二端接地，所述第一等效导纳的第二端接地，所述第二等效导纳的第二端接地。

在本发明的一个实施例中，所述第一等值阻抗为-r+jx，所述第一等值导纳为ymm，所述第二等值导纳为ynn。

在本发明的一个实施例中，所述第一等效阻抗为

所述第二等效阻抗为

所述第三等效阻抗为

所述第一等效导纳为

所述第二等效导纳为

在一个实施例中，机电-电磁暂态混合仿真的负电阻处理系统100还包括其他功能模块/单元，用于实现实施例1中各实施例的方法步骤。

实施例3：

图5是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s102。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至120的功能。

所述终端设备5是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理(pda)、智能电视(smarttv)等。终端设备上一般都安装有操作系统，包括但不限于：windows操作系统、linux操作系统、安卓(android)操作系统、symbian操作系统、windowsmobile操作系统、以及ios操作系统等等。以上详细罗列了终端设备5的具体实例，本领域技术人员可以意识到，终端设备并不限于上述罗列实例。

所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备5的示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器50可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端设备5的外部存储设备，例如所述终端设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端设备5所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

实施例4：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至步骤s102。或者，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图4所示的模块110至120的功能。

所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，实施例1至4可以任意组合，组合后形成的新的实施例也在本申请的保护范围之内。某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。