一种电网仿真计算网络的构建方法及系统与流程

本发明涉及模型仿真，尤其涉及一种电网仿真计算网络的构建方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源的投入，电网中电力电子设备也在不断增加，这提高了运维人员对电网的干涉手段，也对当前的仿真技术提出更高的要求。当前主流仿真技术有潮流计算、中长期动态过程、机电暂态计算、电磁暂态计算，分别对应于电网的稳态状态、毫秒到秒级的动态过程、毫秒级动态过程、微秒级的动态过程。不同的仿真软件大多仅针对一种仿真技术，当前通过时序接口实现的混合仿真技术依赖于将电网拆分为子网，分别对彼此等值采用不同技术仿真，再在仿真过程中按规定的步长交换仿真的信息。

2、电网设备模型按对应时间层级可以分为：稳态模型、机电模型、电磁模型，目前，电网各时间级别的仿真技术趋向于成熟，各类型仿真技术均有一些成熟的商业软件，各类型商业软件大多针对于某一类型计算，或对特定设备封装完备。但是，不同级别的仿真运算难以统一以统一的形式表现。各类软件对电网的表现形式大多以电网节点挂接设备模型为基础，对具体设备模型采取封装，且各类级别的仿真技术并不互通，容易导致各类仿真软件中的各类级别的仿真模型通用性较差，各仿真模型相互之间难以互通的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电网仿真计算网络的构建方法及系统，解决了现有技术中各类仿真软件中的各类级别的仿真模型通用性较差，各仿真模型相互之间难以互通的技术问题。

2、有鉴于此，本发明第一方面提供了一种电网仿真计算网络的构建方法，，包括以下步骤：

3、根据电网的设备拓扑结构确定电网内的多个设备的拓扑信息，所述拓扑信息包括设备类型、设备模型以及同一母线上连接的设备；

4、根据每个设备的设备模型构建所述设备对应的模型方程网络，以确定所述设备相交互的其它设备；

5、根据所述设备的设备类型以及其相交互的其它设备构建所述设备的端子，所述端子用于所述设备分别与电网和其相交互的其它设备进行交互；

6、将电网的母线等效构建为连接性节点，将同一母线上连接的设备的端子连接至母线对应的连接性节点上，并形成电网仿真计算网络。

7、优选地，根据每个设备的设备模型构建所述设备对应的模型方程网络，以确定所述设备相关联的其它设备的步骤具体包括：

8、根据每个设备的设备模型确定所述设备的微分方程的阶数；

9、将所述设备的微分方程进行拉普拉斯变化，转化为代数方程，所述代数方程用于描述所述设备内的运算环节的传递函数；

10、对所述设备内的运算环节的传递函数进行暂态过程分析，确定所述运算环节的输入变量和输出变量，通过将运算环节分别输入变量和输出变量进行连线，形成模型方程网络；

11、根据所述设备内的所述运算环节的输入变量和输出变量确定所述设备交互的其它设备。

12、优选地，所述运算环节包括比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节和滞后环节。

13、优选地，根据所述设备的设备类型和模型方程网络构建所述设备的端子，所述端子用于所述设备分别与电网和其相交互的其它设备进行交互的步骤具体包括：

14、根据所述设备的设备类型确定所述设备与电网之间连接的连接端点数，从而构建相应数量的所述设备面向电网的端子，其中，所述设备面向电网的端子的数量与所述连接端点数相一致；

15、根据所述设备相交互的其它设备构建所述设备面向其相交互的其它设备的端子。

16、优选地，所述连接性节点与母线一一对应。

17、第二方面，本发明还提供了一种电网仿真计算网络的构建系统，包括：

18、拓扑信息获取模块，用于根据电网的设备拓扑结构确定电网内的多个设备的拓扑信息，所述拓扑信息包括设备类型、设备模型以及同一母线上连接的设备；

19、方程网络构建模块，用于根据每个设备的设备模型构建所述设备对应的模型方程网络，以确定所述设备相交互的其它设备；

20、端子构建模块，用于根据所述设备的设备类型以及其相交互的其它设备构建所述设备的端子，所述端子用于所述设备分别与电网和其相交互的其它设备进行交互；

21、端子连接模块，用于将电网的母线等效构建为连接性节点，将同一母线上连接的设备的端子连接至母线对应的连接性节点上，并形成电网仿真计算网络。

22、优选地，所述方程网络构建模块具体包括：

23、阶数确定模块，用于根据每个设备的设备模型确定所述设备的微分方程的阶数；

24、传递函数模块，用于将所述设备的微分方程进行拉普拉斯变化，转化为代数方程，所述代数方程用于描述所述设备内的运算环节的传递函数；

25、暂态分析模块，用于对所述设备内的运算环节的传递函数进行暂态过程分析，确定所述运算环节的输入变量和输出变量，通过将运算环节分别输入变量和输出变量进行连线，形成模型方程网络；

26、交互设备识别模块，用于根据所述设备内的所述运算环节的输入变量和输出变量确定所述设备交互的其它设备。

27、优选地，所述运算环节包括比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节和滞后环节。

28、优选地，所述端子构建模块具体包括：

29、面向电网端子构建模块，用于根据所述设备的设备类型确定所述设备与电网之间连接的连接端点数，从而构建相应数量的所述设备面向电网的端子，其中，所述设备面向电网的端子的数量与所述连接端点数相一致；

30、面向设备端子构建模块，用于根据所述设备相交互的其它设备构建所述设备面向其相交互的其它设备的端子。

31、优选地，所述连接性节点与母线一一对应。

32、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

33、本发明通过根据每个设备的设备模型构建设备对应的模型方程网络，以确定设备相交互的其它设备，并根据设备的设备类型以及其相交互的其它设备构建设备的端子，以使得设备分别与电网和其相交互的其它设备进行交互，将电网的母线等效构建为连接性节点，将同一母线上连接的设备的端子连接至母线对应的连接性节点上，并形成电网仿真计算网络，从而使得各类级别的仿真模型互通，并提高各类仿真软件中的各类级别的仿真模型通用性，并通过图的形式描述电力系统仿真，既可通过复杂网络的方法对仿真计算的特征进行分析，也实现仿真模型的可视化。

技术特征：

1.一种电网仿真计算网络的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电网仿真计算网络的构建方法，其特征在于，根据每个设备的设备模型构建所述设备对应的模型方程网络，以确定所述设备相关联的其它设备的步骤具体包括：

3.根据权利要求2所述的电网仿真计算网络的构建方法，其特征在于，所述运算环节包括比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节和滞后环节。

4.根据权利要求1所述的电网仿真计算网络的构建方法，其特征在于，根据所述设备的设备类型和模型方程网络构建所述设备的端子，所述端子用于所述设备分别与电网和其相交互的其它设备进行交互的步骤具体包括：

5.根据权利要求1所述的电网仿真计算网络的构建方法，其特征在于，所述连接性节点与母线一一对应。

6.一种电网仿真计算网络的构建系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的电网仿真计算网络的构建系统，其特征在于，所述方程网络构建模块具体包括：

8.根据权利要求7所述的电网仿真计算网络的构建系统，其特征在于，所述运算环节包括比例环节、积分环节、惯性环节、微分环节和滞后环节。

9.根据权利要求6所述的电网仿真计算网络的构建系统，其特征在于，所述端子构建模块具体包括：

10.根据权利要求6所述的电网仿真计算网络的构建系统，其特征在于，所述连接性节点与母线一一对应。

技术总结
本发明涉及模型仿真技术领域，公开了一种电网仿真计算网络的构建方法及系统，本方法通过根据每个设备的设备模型构建设备对应的模型方程网络，以确定设备相交互的其它设备，并根据设备的设备类型以及其相交互的其它设备构建设备的端子，以使得设备分别与电网和其相交互的其它设备进行交互，将电网的母线等效构建为连接性节点，将同一母线上连接的设备的端子连接至母线对应的连接性节点上，并形成电网仿真计算网络，从而使得各类级别的仿真模型互通，并提高各类仿真软件中的各类级别的仿真模型通用性，并通过图的形式描述电力系统仿真，既可通过复杂网络的方法对仿真计算的特征进行分析，也实现仿真模型的可视化。

技术研发人员：苏寅生,姚海成,李豹,高琴,赵化时,涂思嘉,赵利刚,毛振宇
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15