本发明涉及电力系统暂态仿真技术领域，尤其涉及一种基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法。
背景技术：
电力仿真系统中的机电暂态仿真和电磁暂态仿真，分别为两个用不同数学模型表征，且具有不同时间常数的物理过程。传统的机电暂态仿真计算迅速，但其无法准确模拟电力系统局部动态响应的电磁暂态；传统的电磁暂态仿真虽然可以准确模拟电力系统局部动态响应的电磁暂态，但其难以准确模拟大型电力系统全网动态响应的电磁暂态。因此，为了弥补上述不足，目前常采用机电暂态和电磁暂态混合仿真的方式。
现有基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，通常是在选定的接口母线处，将电力仿真系统对应划分为机电仿真子系统和若干个电磁仿真子系统，其中，电磁仿真子系统用于对应刻画电力系统中局部动态响应的特性，使用电磁暂态仿真模型对其进行电磁暂态仿真；机电仿真子系统用于对应刻画电力系统中其他如暂态稳定或静态稳定的稳定特性，使用机电暂态仿真模型对其进行机电暂态仿真。将电磁暂态仿真模型和机电暂态仿真模型进行实时对接，便可在一次仿真中同时实现大型电力系统全网的机电暂态仿真，以及电力系统局部动态响应的电磁暂态仿真。
然而，在现有基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法中，电力仿真系统的系统频率通常设置为固定值，比如设定为电力系统的基准频率值50hz或60hz，使得电力仿真系统无法准确模拟电力系统在系统频率大幅度波动时对应的机电暂态和电磁暂态，容易降低机电暂态和电磁暂态混合仿真的精确度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，用于提高机电暂态和电磁暂态混合仿真的精确度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，包括以下步骤：
步骤1，选定电力仿真系统的接口母线，从接口母线处将电力仿真系统划分为机电仿真子系统和电磁仿真子系统；
步骤2，从机电仿真子系统获取接口母线的母线频率，将接口母线的母线频率作为电磁仿真子系统的仿真频率；其中，
接口母线分别与机电仿真子系统中的多台发电机组连接，获取接口母线的母线频率的方法包括：根据各发电机组与接口母线之间的各地理距离，或各发电机组与接口母线之间的各等效互阻抗，选取目标发电机组，将目标发电机组的运行频率作为接口母线的母线频率；
步骤3，利用机电仿真子系统和电磁仿真子系统进行基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真。
与现有技术相比，本发明提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法具有以下有益效果：
本发明所提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，将从机电仿真子系统中动态获取的接口母线的母线频率作为电磁仿真子系统的仿真频率，使得电磁仿真子系统的仿真频率不再为固定值，可以随着机电仿真子系统的频率变化而进行动态变化。由于接口母线的母线频率与机电仿真子系统中目标发电机组的运行频率有关，而目标发电机组的选取是根据接口母线与各发电机组之间的各地理距离，或接口母线与各发电机组之间的各等效互阻抗决定的，因此，将目标发电机组的运行频率作为接口母线的母线频率，可以确保接口母线的母线频率准确模拟了机电仿真子系统的实时运行频率，这样也就使得电磁仿真子系统的仿真频率能够准确模拟机电仿真子系统的实时运行频率，从而在利用机电仿真子系统和电磁仿真子系统进行基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真时，提高其混合仿真的精确度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法的方法流程图。
具体实施方式
为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法进行详细描述。
请参阅图1，本发明实施例提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，包括以下步骤：
步骤s1，选定电力仿真系统的接口母线，从接口母线处将电力仿真系统划分为机电仿真子系统和电磁仿真子系统；其中，机电仿真子系统的数量通常为一个，电磁仿真子系统的数量通常为多个；
步骤s2，从机电仿真子系统中获取接口母线的母线频率，将接口母线的母线频率作为电磁仿真子系统的仿真频率；其中，
接口母线分别与机电仿真子系统中的多台发电机组连接，获取接口母线的母线频率的方法包括：根据各发电机组与接口母线之间的各地理距离，或各发电机组与接口母线之间的各等效互阻抗，选取目标发电机组，将目标发电机组的运行频率作为接口母线的母线频率；
s3，利用机电仿真子系统和电磁仿真子系统进行基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真。
本发明实施例所提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，将从机电仿真子系统中动态获取的接口母线的母线频率作为电磁仿真子系统的仿真频率，使得电磁仿真子系统的仿真频率不再为固定值，可以随着机电仿真子系统的频率变化而进行动态变化。由于接口母线的母线频率与机电仿真子系统中目标发电机组的运行频率有关，而目标发电机组的选取是根据接口母线与各发电机组之间的各地理距离，或接口母线与各发电机组之间的各等效互阻抗决定的，因此，将目标发电机组的运行频率作为接口母线的母线频率，可以确保接口母线的母线频率准确模拟了机电仿真子系统的实时运行频率，这样也就使得电磁仿真子系统的仿真频率能够准确模拟机电仿真子系统的实时运行频率，从而在利用机电仿真子系统和电磁仿真子系统进行基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真时，提高其混合仿真的精确度。
上述实施例提供的步骤s2中，目标发电机组的选取可以有多种实现方式。示例性的，在与接口母线连接的多台发电机组中，可以只选取一台发电机组作为目标发电机组，也可以选取至少两台发电机组作为目标发电机组。需要补充的是，上述与接口母线连接的多台发电机组中，可以排除额定功率较小的发电机组，比如额定功率低于50mw的发电机组。
具体实施时，如果选取一台发电机组作为目标发电机组，一般选取接口母线与发电机组之间地理距离最小时或等效互阻抗最小时对应的那台发电机组。其中，接口母线与发电机组之间的等效互阻抗最小，一般表现为二者之间的电气距离最小。
如果选取至少两台发电机组作为目标发电机组，通常可以预设一个距离限值或互阻抗限值，选取接口母线与发电机组之间地理距离小于距离限值时或其等效互阻抗小于互阻抗限值时对应的至少两台发电机组作为目标发电机组，此时，应将各目标发电机组的运行频率的平均值作为接口母线的母线频率。
上述实施例中，将电力仿真系统划分为机电仿真子系统和电磁仿真子系统后，为了确保机电仿真子系统和电磁仿真子系统在其仿真时的完整性，通常在机电仿真子系统与接口母线连接的位置处进行戴维南/诺顿等值，而在电磁仿真子系统与接口母线对应的部分重构机电仿真子系统的等值电路。
在利用机电仿真子系统和电磁仿真子系统进行基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真过程中，将机电仿真子系统的仿真步长定义为机电步长，电磁仿真子系统的仿真步长定义为电磁步长，那么，一个机电步长通常会与n个电磁步长对应，其中，n为大于或等于1的整数。示例性的，每个机电步长为0.01s，每个电磁步长为50μs，那么与一个机电步长对应的电磁步长数量应为200个(0.01s/50μs)。
由于机电仿真子系统的仿真原理与电磁仿真子系统的仿真原理不完全一致，在机电仿真子系统和电磁仿真子系统进行一个机电步长的仿真后，容易使得二者之间存在一定的相位偏差
步骤s31，获取机电仿真子系统与电磁仿真子系统之间的相位偏差
具体实施时，根据相位偏差
在电磁仿真子系统的第一个电磁步长，根据相位偏差
假设一个机电步长对应n个电磁步长，那么在电磁仿真子系统的每个电磁步长，根据相位偏差
步骤s32，利用电磁仿真子系统进行n个电磁时长的电磁暂态仿真，获取电磁仿真子系统中电气量的仿真值。
上述电磁仿真子系统中电气量的仿真值的获取方法可以有多种，本实施例中通常采用如下方式获取：
采用正交变换法或傅立叶变换法，以对应的接口母线的母线频率作为计算基准频率，计算电磁仿真子系统中电气量的基波分量，将电气量的基波分量作为电气量的仿真值。需要说明的是，上述电磁仿真子系统中电气量的类型包括功率、电压、电流或阻抗中至少一种。
步骤s33，将电磁仿真子系统中电气量的仿真值注入机电仿真子系统中，利用机电仿真子系统进行一个机电时长的机电暂态仿真。
需要补充的是，在将电磁仿真子系统中电气量的仿真值注入机电仿真子系统中时，如果电磁仿真子系统中电气量的类型为电流，通常需要修正机电仿真子系统的电压-电流相位差，使得机电仿真子系统的电压-电流相位差与电磁仿真子系统的电压-电流相位差相等。具体实施时，预先获取电磁仿真子系统中的电压仿真值u2和电流仿真值i2；然后获取机电仿真子系统中的电压仿真值u1，保持电磁仿真子系统中电流仿真值i2的幅值不变，即
步骤s34，判断机电仿真子系统进行机电暂态仿真的机电步长总和是否超过电力仿真系统中预设的仿真时长；其中，电力仿真系统中预设的仿真时长，可以根据实际需要自行设定；机电仿真子系统进行机电暂态仿真的机电步长总和是指：机电仿真子系统从第一个机电步长开始仿真截至当前所累计的机电步长之和；
如果否，则返回步骤s2，进行下一次的循环仿真；
如果是，则结束机电仿真子系统和电磁仿真子系统基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真。
本发明实施例所提供的基于机电暂态和电磁暂态的混合仿真方法，在电磁仿真子系统进行电磁暂态仿真之前，通过获取机电仿真子系统与电磁仿真子系统之间的相位偏差
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。