CN103246780B - 电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统实时数字仿真(RTDS)建模技术，特别是涉及电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统，方法包括：获取惯性时间常数T；根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。本发明的电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统，对低通滤波元件模型的两个参数，通过传递函数基频模值为1进行限定，使得调整其中的一个参数，另一个参数也会自动生成，无需人为设定，提高了RTDS建模效率，并避免产生人为失误。

Description

电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统实时数字仿真(RTDS)建模技术，特别是涉及电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统。

背景技术

RTDS(Real-TimeDigitalSimulator)是目前我国电力科研和工程领域应用最广的实时数字仿真工具，随着柔性直流输电、灵活交流输电等新型运行形态的普及，基于RTDS的系统仿真建模对元件模型也提出了越来越高的要求，RTDS标准元件模型库(RSCAD/Master)中现有的元件模型已不能完全满足系统建模的要求。

一阶低通滤波惯性元件是电力系统仿真建模最常用的元件之一，其传递函数为H(s)＝G/(1+Ts)，在RTDS标准元件模型库有该元件模型，但在用于交流滤波建模时存在一个问题：模型需设置两个参数T和G，这两个参数如何设置才能够在滤去输入量高次谐波的同时保证输出量基频幅值不变且基频相位延迟角作为已知输出量？

发明内容

基于此，有必要针对现有技术在对一阶低通滤波惯性元件进行建模时，两个参数不能具有关联性的技术问题，提供一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统。

一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法，包括：

获取惯性时间常数T；

根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；

根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。

在其中一个实施例中，所述基频增益参数G根据G＝sqrt(1+T²ω²)得到。

在其中一个实施例中，还包括：根据惯性时间常数T，得到H(jω)的基频相位延迟量。

在其中一个实施例中，所述基频相位延迟量ang根据ang＝arctan(Tω)得到。

一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模系统，包括：

惯性时间常数获取模块，用于获取惯性时间常数T；

基频增益参数获取模块，用于根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；

传递函数模型获取模块，用于根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。

在其中一个实施例中，所述基频增益参数获取模块中，所述基频增益参数G根据G＝sqrt(1+T²ω²)得到。

在其中一个实施例中，还包括：基频相位延迟量获取模块，用于根据惯性时间常数T，得到H(jω)的基频相位延迟量。

在其中一个实施例中，所述基频相位延迟量获取模块中，所述基频相位延迟量ang根据ang＝arctan(Tω)得到。

上述的电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法和系统，对低通滤波元件模型的两个参数，通过传递函数基频模值为1进行限定，使得调整其中的一个参数，另一个参数也会自动生成，无需人为设定，提高了RTDS建模效率，并避免产生人为失误。

附图说明

图1为本发明的一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法的工作流程图；

图2为本发明一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模系统的模块结构图；

图3为本发明一个例子的原理示意图；

图4为本发明一个例子的界面示意图；

图5为本发明一个例子的结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明的一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法的工作流程图，包括：

步骤S101，获取惯性时间常数T；

步骤S102，根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；

步骤S103，根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。

其中，步骤S102中，计算基频增益参数G的方法，本领域普通技术人员在阅读本专利后可以提出具体的计算方式。在其中一个实施例中，所示步骤S102中的基频增益参数G根据G＝sqrt(1+T²ω²)得到。

在其中一个实施例中，还包括：根据惯性时间常数T，得到H(jω)的基频相位延迟量。

其中，计算基频相位延迟量的方法，本领域普通技术人员在阅读本专利后可以提出具体的计算方式。在其中一个实施例中，所述基频相位延迟量ang根据ang＝arctan(Tω)得到。

如图2所示为本发明一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模系统的模块结构图，包括：

惯性时间常数获取模块201，用于获取惯性时间常数T；

基频增益参数获取模块202，用于根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；

传递函数模型获取模块203，用于根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。

在其中一个实施例中，所述基频增益参数获取模块202中，所述基频增益参数G根据G＝sqrt(1+T²ω²)得到。

在其中一个实施例中，还包括：基频相位延迟量获取模块204，用于根据惯性时间常数T，得到H(jω)的基频相位延迟量。

在其中一个实施例中，所述基频相位延迟量获取模块204中，所述基频相位延迟量ang根据ang＝arctan(Tω)得到。

作为一个例子，如附图3所示，按照本发明的技术方案在电力系统实时数字仿真(RTDS)上从RSCAD/Ulib用户元件库中调出本元件模型至RSCAD/DRAFT图形建模界面，该模型的input端接入含有高次谐波的输入信号即参数T、output端输出滤波后的实时信号，而ang端为基频相位延迟角。传递函数模型的输入/输出接口、模型参数设置等人机交互界面是基于RSCAD/CBuilder采用自定义编程技术开发的，其风格与RTDS标准元件模型库(RSCAD/Master)完全相同。

如图4所示，在模型参数设置对话框中设置基波频率(例如50Hz)和时间常数(例如0.004秒)，并且将相位延迟角ang输出使能置于“YES”。

在元件模型的input端输入一个含高次谐波的电压信号，运行RSCAD/RUNTIME进行RTDS仿真实验，记录output波形并与input波形比较，结果如图5所示，由图可见：传递函数的基频模值为1，而基频相位延迟角为0.898637弧度，对应于约0.00286秒的延时。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法，其特征在于，包括：

获取惯性时间常数T；

根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；其中，所述基频增益参数G根据G＝sqrt(1+T²ω²)得到；

根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。

2.根据权利要求1所述的电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法，其特征在于，还包括：根据惯性时间常数T，得到H(jω)的基频相位延迟量。

3.根据权利要求2所述的电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模方法，其特征在于，所述基频相位延迟量ang根据ang＝arctan(Tω)得到。

4.一种电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模系统，其特征在于，包括：

惯性时间常数获取模块，用于获取惯性时间常数T；

基频增益参数获取模块，用于根据惯性时间常数T计算基频增益参数G，使得所述低通滤波元件模型的传递函数基频模值|H(jω)|＝1；其中，所述基频增益参数G根据G＝sqrt(1+T²ω²)得到；

传递函数模型获取模块，用于根据所述惯性时间常数T和基频增益参数G，获得所述低通滤波元件模型的传递函数模型H(s)＝G/(1+Ts)。

5.根据权利要求4所述的电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模系统，其特征在于，还包括：基频相位延迟量获取模块，用于根据惯性时间常数T，得到H(jω)的基频相位延迟量。

6.根据权利要求5所述的电力系统实时数字仿真中低通滤波元件的建模系统，其特征在于，所述基频相位延迟量获取模块中，所述基频相位延迟量ang根据ang＝arctan(Tω)得到。