CN105449705A - 电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统实时仿真技术领域，公开了一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法及系统。本发明中，电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，包含以下步骤：建立电力系统实时仿真模型；其中电力系统实时仿真模型包含分接头变压器本体及调档电路；运行电力系统实时仿真模型并进行采样；其中采样信息中包含分接头变压器的二次侧电压信息；判断二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致；若否，则通过调档电路调整分接头变压器的档位，改变电压变比，使二次侧电压信息与给定的电压信息一致。这样仿真带有分接头变压器的电力系统时，使用本方法是一种有效的解决方案。

Description

电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统实时仿真技术领域，特别涉及一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法及系统。

背景技术

电压源换流器型直流输电系统(VSCHVDC)是一种以可关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型直流输电技术。这种输电技术能够瞬时实现有功和无功的独立解耦控制、给无源网络供电、换流站间无需通讯及易于构建多端直流系统；该技术能够同时向系统提供有功功率和无功功率的紧急支援，具有提高系统稳定性和输电能力的优势。

在VSC直流输电系统中，电压调制比M的大小对线电压谐波总畸变率THD有着一定关系：当调制比M<0.5时，不论子模块数N(等价于电平数)为多少，随着M的增大，THD显著上升；当M>0.5时，子模块数N较多时，电压THD虽然对M的灵敏度下降，但还是有一定的影响。因此，不允许电压源换流器工作在调制比较低工况。另外，当给定换流器的有功功率和无功功率的大小和流向需要根据工况进行修改时，需要相应调整系统侧变压器副边电压的等级。在VSC直流输电系统结构组成中，通常采用高压侧绕组带有分接头的变压器代替常规的单相或三相变压器，其目的一是为了将交流系统电压变换到与换流器直流侧电压相匹配的二次电压，以确保电压调制比M不至于过小，减小输出电压和电流的谐波量及交流滤波装置的容量；目的二是为了通过调节变压器副边电压等级，实现不同大小有功功率和无功功率传输。因此，建立电压源换流器型直流输电系统实时仿真模型，实时仿真验证分接头变压器档位调节，实现换流器的有效控制及安全运行都具有重要实际意义。

目前，关于分接头变压器的VSC直流输电系统的实时仿真可以在RTDS(实时数字仿真仪)上实现。不过，RTDS主要应用于传统交直流电力系统的电磁暂态仿真，而如今随着功率半导体器件在电力系统中的广泛应用，将给电力系统实时仿真带来很大的挑战，这是因为大量的电力电子开关器件以及电力节点在解算过程中将变得十分困难，致使仿真规模受限，经济性不高。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法及系统，给包含分接头变压器的电力系统仿真带来了极大方便，提高了仿真效率及仿真的经济性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，包含以下步骤：

建立电力系统实时仿真模型；其中，电力系统实时仿真模型包含分接头变压器本体及调档电路；

运行所述电力系统实时仿真模型，并进行采样；其中，采样信息中包含所述分接头变压器的二次侧电压信息；

判断所述分接头变压器二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致；若否，则通过调档电路调整所述分接头变压器的档位，改变电压变比，使所述分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息一致。

本发明的实施方式还提供了一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真系统，包含：上位机、下位机与控制器；

所述上位机与所述下位机通信连接；所述下位机与所述控制器之间通信连接；

所述上位机，用于建立电力系统实时仿真模型，并将所述电力系统实时仿真模型下载到所述下位机中；其中，所述电力系统实时仿真模型中包含分接头变压器本体及档位逻辑控制模块；

所述下位机，用于运行所述电力系统实时仿真模型；

所述控制器包含采样模块与判断模块；

所述采样模块，用于对所述下位机中的所述电力系统实时仿真模型的运行信息进行采样；其中，采样信息中包含所述分接头变压器的二次侧电压信息；

所述判断模块，用于判断所述二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致，并在不一致时触发所述档位逻辑控制模块；

所述档位逻辑控制模块，用于根据所述判断模块的判断结果，调整所述分接头变压器的档位，改变电压变比，使所述二次侧电压信息与给定的电压信息一致。

本发明实施方式相对于现有技术而言，检测到分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息不一致时，通过调档电路调整分接头变压器的档位来改变分接头变压器的电压变比，以使分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息一致，这样，可以对包含分接头变压器的电力系统进行实时仿真，给包含分接头变压器的电力系统仿真带来了极大的方便，提高了仿真效率，及仿真的经济性。

进一步地，在所述通过调档电路调整所述分接头变压器的档位，改变电压变比，使所述分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息一致的步骤中，包含以下子步骤：根据所述分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息，生成第一控制脉冲或第二控制脉冲；如果所述分接头变压器二次侧电压信息小于给定的电压信息，则生成并发送第一控制脉冲；如果所述分接头变压器二次侧电压信息大于给定的电压信息，则生成并发送第二控制脉冲；其中，所述第一控制脉冲与所述第二控制脉冲的频率不同；根据所述第一控制脉冲的个数或所述第二控制脉冲的个数，计算所述电力系统中分接头变压器的档位值；根据所述分接头变压器的档位值，计算所述电压变比，并获取调档任意一侧后的绕组参数；如果是一次侧调档，则将调档后的一次侧绕组参数折算到二次侧；其中，所述绕组参数包含一次侧绕组参数与二次侧绕组参数；将调档后的绕组参数与所述电压变比一起作为所述分接头变压器模型本体的输入信号。这样，可以实时调节变压器二次侧电压，实现了分接头变压器不同侧调档的需求，保证了本发明实施方式的可行性。

进一步地，在所述建立电力系统实时仿真模型的步骤中，采用状态空间节点法将所述分接头变压器本体编码成一个状态空间群组；其中，所述状态空间群组包含N个子状态空间。通过状态空间节点法把分接头变压器本体编码成一个状态空间群组，这样，仿真计算时，可以有效地减小整个系统作为一个状态空间所对应的状态空间矩阵大小，减少计算时间，提高了模型的计算的速度，便于实时化运行，且能够有效的减少电力节点，提高仿真精度。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法的流程图；

图2是根据本发明第一实施方式中的电力系统为电压源换流器型直流输电系统的仿真系统；

图3是根据本发明第一实施方式中的三相分接头变压器的结构示意图；

图4是根据本发明第一实施方式中的步骤104的具体流程图；

图5是根据本发明第二实施方式中的消除控制脉冲中抖动的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，具体流程如图1所示，包含以下步骤：

步骤101，建立电力系统实时仿真模型。本实施方式中，待模拟的电力系统中包含分接头变压器；分接头变压器包含一次侧与二次侧。

在本实施方式中，待模拟的电力系统为电压源换流器型直流输电系统。在MATLAB软件中建立电压源换流器型直流输电系统的仿真模型，具体如图2所示，包含：等效交流电源模块(ACSource)201、主控开关(MainACBreaker)202、分接头变压器T1、T2、换流电抗器L1、L2、旁路开关(BypassBreaker)203、换流站VSC1、VSC2、直流侧电容器C、等效输电线路(DCCable)204，以及用于控制变压器档位的档位逻辑控制模块(调挡电路)、控制器，其中，控制器可以是在MALAB中搭建的实时模型，此时不需配置输入/输出，也可以是外部控制器，则需要I/O配置模块完成实时模型与外部控制器信号的传输分配。

其中，除了分接头变压器之外的所有模型在MATLAB元件库中都存在相应的模型，且可按照实时化规则进行实时化处理即可在下位机上运行。分接头变压器需要基于状态空间节点法(SSN)在原有模型的基础上进行改进实现，所以，在本步骤中，采用状态空间节点法将分接头变压器本体编码成一个状态空间群组。具体地说，采用C代码和系统函数编译模块(s-functionbuilder模块)将分接头变压器本体编码成一个状态空间群组，即SSN组合。其中，状态空间群组包含N个子状态空间。

具体地说，采用状态空间节点法通过将整个变压器本体模型划分成两个或多个状态空间的组合，这样，可以有效减小整个系统作为一个状态空间所对应的状态空间矩阵大小，减少计算时间，提高系统模型的运行的速度，便于实时化计算，具有可变匝比、次级电感、电阻的特点；且能够有效的减少电力节点，提高仿真精度。

分接头变压器本体模型的输入信号包括：变压器副边绕组(二次侧绕组)电阻值R₂、电感值L₂、变压器变比k以及求解算法控制信号，当设置求解算法控制信号为1时则采用的是隐式欧拉法(BackwardEulermethod)求解。若分接头变压器为三相分接头变压器，则可以采用三个单相变压器组合为三相分接头变压器。

下面具体介绍变压器外部接口的实现原理：

首先，变压器群组对应的状态空间方程如下：

$\stackrel{\&CenterDot;}{x}=A_{k}x+B_{k}u$

y＝C_kx+D_ku(1)

式中，x为状态变量，即电容两端电压或电感电流，它们是电路中互不相关的变量的最大组合，即最大无关组，y为输出变量，u为输入变量，A_k、B_k、C_k、D_k为第k个开关序列所对应的状态空间矩阵。

对式(1)进行离散化得到：

x_t+Δt＝A'_kx_t+B'_ku_t+B'_ku_t+Δt(2)

式中，Δt为积分时间步长，A'_k、B'_k为离散化过程中生成的矩阵。

则式(1)和(2)可以改写为如下形式：

$x_{t+\mathrm{\&Delta;}t}={A^{\&prime;}}_k{x}_t+{B^{\&prime;}}_k{u}_t+\&lsqb;\begin{array}{cc}{B^{\&prime;}}_{ki}& {B^{\&prime;}}_{kn}\end{array}\&rsqb;\left[\begin{array}{c}{u}_{i_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}\\ u_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}\end{array}\right]---\left(3\right)$

$\left[\begin{array}{c}{y}_{i_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}\\ y_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{C}_{ki}\\ C_{kn}\end{array}\right]x_{t+\mathrm{\&Delta;}t}+\left[\begin{array}{cc}{D}_{k_{ii}}& D_{k_{in}}\\ D_{k_{ni}}& D_{k_{nn}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{i_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}\\ u_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}\end{array}\right]---\left(4\right)$

式中，下标i表示群组内部节点输入变量，n表示与该群组相连的外部节点输入变量。

将式(3)带入式(4)得到：

$y_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}=C_{kn}({A^{\&prime;}}_k{x}_t+{B^{\&prime;}}_k{u}_t+{B^{\&prime;}}_{ki}{u}_{i_{t+\mathrm{\&Delta;}t}})+D_{k_{ni}}{u}_{i_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}+(C_{kn}{B^{\&prime;}}_{kn}+D_{k_{nn}})u_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}---\left(5\right)$

式(5)可改写为：

$y_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}=y_{k_{hist}}+w_{k_n}{u}_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}---\left(6\right)$

式中，为已知历史项， $w_{k_n}=C_{kn}{B^{\&prime;}}_{kn}+D_{k_{nn}}.$

若y_n为注入该变压器的电流，且u_n为节点电压时，则表示历史电流源表示导纳矩阵，该变压器被看做是一种诺顿等效网络，被定义为电压型SSN群组(V-typeSSN)。

若y_n为电压，且u_n为注入该变压器的电流时，则表示历史电压源表示阻抗矩阵，该变压器被看做是一种戴维南等效网络，被定义为电流型SSN群组(I-typeSSN)。

当V-typeSSN与I-typeSSN子电路网络同时存在时，可将式(6)写成如下形式：

$\left[\begin{array}{c}{V}_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}^I\\ i_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}^V\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_{k_{hist}}\\ i_{k_{hist}}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{cc}{w}_{II}& w_{IV}\\ w_{VI}& w_{VV}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}^I\\ v_{n_{t+t}}^V\end{array}\right]---\left(7\right)$

式中，上标I表示I-typeSSN，上标V表示V-typeSSN，式(7)表示一个混合型的SSN网络(X-typeSSN)。

式(7)可以直接转化为节点方程：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}^I\\ i_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}^V\end{array}\right]={\mathrm{\&Gamma;}}_{k_n}\left[\begin{array}{c}{V}_{k_{hist}}\\ i_{k_{hist}}\end{array}\right]+Y_{k_n}\left[\begin{array}{c}{v}_{n_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}^I\\ v_{n_{t+t}}^V\end{array}\right]---\left(8\right)$

式中，是从式(6)推导出来的节点导纳矩阵，可以插入下式中的全局导纳矩阵中：

$i_{N_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}=Y_N{V}_{N_{t+\mathrm{\&Delta;}t}}---\left(9\right)$

i_N包含历史节点注入电流，V_N包含所有未知节点电压。

根据上述SSN的原理，结合电路结构对三相分接头变压器基于SSN建模如图3所示，其中，A、B、C、a、b、c分别表示三相线路，K为档位逻辑控制模块返回的控制信号，该控制信号包含分接头变压器变比k、二次侧绕组电阻及电感信息。

对于三相变压器本体，采用C代码和系统函数编译模块将其编码成一个SSN组合，由三个单相饱和变压器(SSN1、SSN2、SSN3)组合而成，变压器与外部电路的连接通过SSN节点接口模块(SSNInterfaceBlock)301，该模块的作用是作为一个节点解耦状态空间方程，在此相数设置为1，端口数根据需要，设置与每相线路连接的SSN节点接口模块为2端，与中性点n1、n2连接的SSN节点接口模块设置为4端，端口类型的定义由节点接口模块所连接的状态空间组的类型决定：将节点接口模块与感性组相接的端口设置为电压型SSN接口，将节点接口模块与容性组相接的端口设置为电流型SSN接口，将节点接口模块与混合型的SSN组相接的端口设置为混合型SSN接口，图中A1_V、A4_V表示电压型SSN(V-typeSSN)，A1_X、A2_X、A3_X表示混合型的SSN(X-typeSSN)。

步骤102，运行电力系统实时仿真模型，并进行采样。在本实施方式中，采样信息中包含分接头变压器二次侧电压信息以及电流信息、换流器逆变电压电流信息、直流母线电压信息、换流器桥臂电流信息以及直流侧电流信息，采样信息通过I/O板卡输出到档位逻辑控制模块，以供档位逻辑控制模块对分接头变压器二次侧电压进行调整。

步骤103，判断分接头变压器二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致。若是，则执行步骤104，否则，执行步骤105。

步骤104，通过调档电路调整分接头变压器的档位，改变电压变比，使二次侧电压信息与给定的电压信息一致。在本实施方式中，可以通过调整一次侧或二次侧档位，改变分接头变压器的电压变比，使二次侧电压信息与给定的电压信息一致。

具体地说，在本步骤中，具体如图4所示，包含以下子步骤：

步骤1041，根据二次侧电压信息与给定的电压信息，生成第一控制脉冲或第二控制脉冲。其中，给定的电压信息由给定的有功功率和无功功率指令计算得出。

如果二次侧当前的电压信息小于给定的电压信息，则生成并发送第一控制脉冲；如果二次侧当前的电压信息大于给定的电压信息，则生成并发送第二控制脉冲；如果二次侧当前的电压信息等于给定的电压信息，则不发送第一控制脉冲和第二控制脉冲；其中，第一控制脉冲与第二控制脉冲的频率不同。

步骤1042，根据第一控制脉冲的个数或第二控制脉冲的个数，计算电力系统中分接头变压器的档位值。其中，两路脉冲信号的上升沿决定了变压器是否进行调档动作。由于分接头变压器一次侧电压u_s1是固定不变的，定义变压器的电压变比k为分接头变压器一次侧电压u_s1与二次侧电压u_s2的比值，无论在一次侧调档还是在二次侧调档，当档位逻辑控制模块生成并发送第一控制脉冲时，变压器变比减小，以使分接头变压器二次侧电压u_s2增大，反之当档位逻辑控制模块生成并发送第二控制脉冲时，分接头变压器变比增大，以使分接头变压器二次侧电压u_s2减小。

步骤1043，根据分接头变压器的档位值，计算分接头变压器的电压变比，并获取调档任意一侧后的绕组参数。其中，如果是一次侧调档，则将调档后的一次侧绕组参数折算到二次侧；绕组参数包含一次侧绕组参数与二次侧绕组参数。

步骤1044，将调档后的绕组参数与电压变比一起作为分接头变压器模型本体的输入信号。

步骤105，判定二次侧电压信息与给定的电压信息一致。这样，就不需要调整二次侧电压。

与现有技术相比，检测到分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息不一致时，通过调档电路调整变压器档位来改变分接头变压器的电压变比，以使二次侧电压信息与给定的电压信息一致，这样，可以对包含分接头变压器的电力系统进行实时仿真，给包含分接头变压器的电力系统仿真带来了极大的方便，提高了仿真效率及仿真的经济性。

本发明的第二实施方式涉及一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，档位逻辑控制模块还消除第一控制脉冲与第二控制脉冲中的抖动，这样，可以对二次侧电压进行准确的调整。

具体地说，在本实施方式中，对第一控制脉冲与第二控制脉冲进行信号抖动检测，一般设置1000Ts(Ts为仿真步长)为防抖时间，具体如图5所示，包含以下步骤：

步骤501，检测控制脉冲的电平值是否大于或者等于0.5。若是，则执行步骤502，否则，执行步骤506。

步骤502，输出仿真步长的值。

步骤503，计算本次输出的仿真步长值与前一次输出的值之和。

步骤504，判断计算出的值是否等于1000Ts。若是，则执行步骤505，否则，执行步骤506。

步骤505，输出高电平。

步骤506，输出低电平。

这样，可以消除第一控制脉冲与第二控制脉冲中的抖动，对二次侧电压进行准确的调整。

在本实施方式中，档位逻辑控制模块在对控制脉冲进行除抖后，还对控制脉冲进行信号保持，具体地说，针对第一控制脉冲与第二控制脉冲防抖逻辑后的输出信号，检测到上升沿后保持Ts，作用是模拟真实变压器分接头调档的过程，每隔Ts产生一个下降沿，与1进行“与”计算之后触发一次档位。

档位逻辑控制模块在进行档位计算时，初始值是0，每隔Ts自动加1，得到输入信号(第一控制脉冲与第二控制脉冲)对应的档位信号up_tap及down_tap。档位逻辑控制模块在档位计算后，还将当前档位信息换算成数字信息进行代数计算，具体而言，检测由输入信号(第一控制脉冲与第二控制脉冲)档位计算得到的档位信号up_tap及down_tap的上升沿，将得到的两路数字信号相减，得到的数字信号作为最终档位计算模块的输入。

档位逻辑控制模块将计算得到的数字信号输出，具体而言，计算分接头变压器最终输出档位N，可设置额定档N_N，最终输出档位值等于数字信号携带的档位值与额定档N_N的代数和。

档位逻辑控制模块计算调档后的电压变比k、绕组参数，如果为一次侧调档，则需要将一次侧绕组折算到二次侧(电阻R₂及电感L₂)，具体地说，当分接头变压器为二次侧调档时，根据电压变比k，二次侧电阻R₂及电感L₂与档位N的关系进行计算，将得到的结果作为本次调档后变压器模型本体的输入信号，从而实现分接头变压器二次侧电压跟随给定的有功功率及无功功率对应的电压等级。其中，k、R₂、L₂的值可以用以下公式得到：

$k=(1+(N-N_N)\&times;\mathrm{\&Delta;}n)\&times;\frac{u_{2N}}{u_{1N}}---\left(10\right)$

R₂＝R₂₀×(1+(N-N_N)×Δn)(11)

L₂＝L₂₀(1+(N-N_N)×Δn)(12)

式中，u_1N、u_2N为变压器一次侧、二次侧电压额定值；Δn为每档电压变化范围百分比；N为输出档位值，N_N为额定档位；R₂₀、L₂₀分别为变压器二次侧初始电阻和电感。

当分接头变压器为一次侧调档时，需要将调档后的一次侧绕组参数折算到二次侧，具体做法是根据变比k、一次侧绕组参数与档位N的关系进行折算，将得到的结果作为本次调档后变压器模型本体的输入信号，从而实现变压器二次侧电压跟随给定的有功功率及无功功率对应的电压等级。其中，折算后的R₂、L₂及变比k可以用如下公式得到：

$k=\frac{u_{2N}}{u_{1N}(1-(N-N_N)\&times;\mathrm{\&Delta;}n)}---\left(13\right)$

$R_2=\frac{R_{10}\&times;(1-(N-N_N)\&times;\mathrm{\&Delta;}n)\&times;{u_{2N}}^2}{{u_{1N}}^2{(1-(N-N_N)\&times;\mathrm{\&Delta;}n)}^2}+R_{20}---\left(14\right)$

$L_2=\frac{L_{10}(1-(N-N_N)\&times;\mathrm{\&Delta;}n)\&times;{u_{2N}}^2}{{u_{1N}}^2{(1-(N-N_N)\&times;\mathrm{\&Delta;}n)}^2}+L_{20}---\left(15\right)$

式中，u_1N、u_2N为变压器一次侧、二次侧电压额定值，Δn为每档电压变化范围百分比；N为输出档位值，N_N为额定档位；R₁₀、L₁₀分别为变压器一次侧初始电阻和电感，R₂₀、L₂₀分别为变压器二次侧初始电阻和电感。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真系统，包含：上位机、下位机与控制器。

上位机与下位机可以通过TCP/IP协议通信连接；下位机与控制器之间可以通过数字IO通信连接。

上位机，用于建立电力系统实时仿真模型，并将电力系统实时仿真模型下载到下位机中。其中，电力系统实时仿真模型中包含分接头变压器本体及档位逻辑控制模块。

下位机，用于运行电力系统实时仿真模型。

控制器包含采样模块与判断模块。

采样模块，用于对下位机中的电力系统实时仿真模型的运行信息进行采样；其中，采样信息中包含分接头变压器的二次侧电压信息。

判断模块，用于判断二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致，并在不一致时触发档位控制逻辑模块。

档位逻辑控制模块，用于根据判断模块的判断结果，调整分接头变压器的档位，改变分接头变压器的电压变比，使二次侧电压信息与给定的电压信息一致。

具体地，控制器还包含脉冲生成模块。

脉冲生成模块，用于根据二次侧电压信息与给定的电压信息，生成第一控制脉冲或第二控制脉冲，并输出至档位控制逻辑模块；其中，如果二次侧电压信息小于给定的电压信息，则生成并发送第一控制脉冲；如果二次侧电压信息大于给定的电压信息，则生成并发送第二控制脉冲；档位控制逻辑模块，用于根据第一控制脉冲个数或第二控制脉冲的个数，计算电力系统中分接头变压器的档位值，并将分接头变压器的档位值对应的电压变比与调档之后的绕组参数，作为分接头变压器模型本体的输入信号；其中，如果是一次侧调档，则将调档后的一次侧绕组参数折算到二次侧；绕组参数包含一次侧绕组参数与二次侧绕组参数。

在本实施方式中，分接头变压器可以为三相分接头变压器；分接头变压器由三个单相变压器组合而成。

在本实施方式中，电力系统可以为电压源换流器型直流输电系统。

需要说明的是，本实施方式中的控制器可以是外部硬件控制器，也可以是在上位机的MATLAB中搭建的实时模块。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，其特征在于，包含以下步骤：

建立电力系统实时仿真模型；其中，电力系统实时仿真模型包含分接头变压器本体及调档电路；

运行所述电力系统实时仿真模型，并进行采样；其中，采样信息中包含所述分接头变压器的二次侧电压信息；

判断所述分接头变压器二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致；若否，则通过调档电路调整所述分接头变压器的档位，改变电压变比，使所述分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息一致。

2.根据权利要求1所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，其特征在于，在所述通过调档电路调整所述分接头变压器的档位，改变电压变比，使所述分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息一致的步骤中，包含以下子步骤：

根据所述分接头变压器二次侧电压信息与给定的电压信息，生成第一控制脉冲或第二控制脉冲；如果所述分接头变压器二次侧电压信息小于给定的电压信息，则生成并发送第一控制脉冲；如果所述分接头变压器二次侧电压信息大于给定的电压信息，则生成并发送第二控制脉冲；其中，所述第一控制脉冲与所述第二控制脉冲的频率不同；

根据所述第一控制脉冲的个数或所述第二控制脉冲的个数，计算所述电力系统中分接头变压器的档位值；

根据所述分接头变压器的档位值，计算所述电压变比，并获取调档任意一侧后的绕组参数；如果是一次侧调档，则将调档后的一次侧绕组参数折算到二次侧；其中，所述绕组参数包含一次侧绕组参数与二次侧绕组参数；

将调档后的绕组参数与所述电压变比一起作为所述分接头变压器模型本体的输入信号。

3.根据权利要求1所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，其特征在于，在所述建立电力系统实时仿真模型的步骤中，

采用状态空间节点法将所述分接头变压器本体编码成一个状态空间群组；其中，所述状态空间群组包含N个子状态空间。

4.根据权利要求1所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，其特征在于，在所述建立电力系统实时仿真模型的步骤中，包含以下子步骤：

若所述分接头变压器为三相分接头变压器，则采用三个单相变压器组合为所述分接头变压器。

5.根据权利要求1所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真方法，其特征在于，所述电力系统为电压源换流器型直流输电系统。

6.一种电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真系统，其特征在于，包含：上位机、下位机与控制器；

所述上位机与所述下位机通信连接；所述下位机与所述控制器之间通信连接；

所述上位机，用于建立电力系统实时仿真模型，并将所述电力系统实时仿真模型下载到所述下位机中；其中，所述电力系统实时仿真模型中包含分接头变压器本体及档位逻辑控制模块；

所述下位机，用于运行所述电力系统实时仿真模型；

所述控制器包含采样模块与判断模块；

所述采样模块，用于对所述下位机中的所述电力系统实时仿真模型的运行信息进行采样；其中，采样信息中包含所述分接头变压器的二次侧电压信息；

所述判断模块，用于判断所述二次侧电压信息是否与给定的电压信息一致，并在不一致时触发所述档位逻辑控制模块；

所述档位逻辑控制模块，用于根据所述判断模块的判断结果，调整所述分接头变压器的档位，改变电压变比，使所述二次侧电压信息与给定的电压信息一致。

7.根据权利要求6所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真系统，其特征在于，所述控制器还包含脉冲生成模块；

所述脉冲生成模块，用于根据所述二次侧电压信息与给定的电压信息，生成第一控制脉冲或第二控制脉冲，并输出至所述档位控制逻辑模块；其中，如果所述二次侧电压信息小于给定的电压信息，则生成并发送第一控制脉冲；如果所述二次侧电压信息大于给定的电压信息，则生成并发送第二控制脉冲；其中，所述第一控制脉冲与所述第二控制脉冲的频率不同；

所述档位控制逻辑模块，用于根据第一控制脉冲的个数或第二控制脉冲的个数，计算所述电力系统中分接头变压器的档位值，并将所述分接头变压器的档位值对应的电压变比与调档之后的绕组参数，作为分接头变压器模型本体的输入信号；其中，如果是一次侧调档，则将调档后的一次侧绕组参数折算到二次侧；所述绕组参数包含一次侧绕组参数与二次侧绕组参数。

8.根据权利要求6所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真系统，其特征在于，所述分接头变压器为三相分接头变压器；

所述分接头变压器由三个单相变压器组合而成。

9.根据权利要求6所述的电力系统中分接头变压器实时负载调压的仿真系统，其特征在于，所述电力系统为电压源换流器型直流输电系统。