CN108363834A - 一种磁控高抗磁路的仿真方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁控高抗磁路的仿真方法及系统，获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；其中，所述预先建立的仿真模型包括采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性得到的高斯系数。本发明提供的技术方案能精确描述磁控高抗磁路非线性耦合特性，又能反应磁控高抗大范围连续频繁的暂态调节特性、满足实时和超实时仿真计算速度和精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及仿真计算测试磁控高抗设备的技术，具体涉及一种磁控高抗磁路的仿真方法及系统。
背景技术
超/特高压交流输电线路的容性充电功率巨大、潮流变化剧烈以及有限的绝缘裕度给系统的无功调节、过电压抑制造成了巨大的挑战。传统的无功补偿装置如：普通高压并联电抗器、可投切低压并联电容器和电抗器组、发电机进相运行和静止无功补偿器(staticvar compensator，SVC)等大都无法同时满足无功调节和过电压抑制的需要。
磁控高抗具有容量可大范围连续调节(从空载到满载的调节率均可达到9O％以上)、高次谐波和有功损耗较小、可靠性高、应用较少的电力电子器件，结构简单、综合成本低的显著特点，技术比较成熟，目前研究和工程应用的主要类型。磁控高抗调节范围大，调节频繁，按以往的电磁暂态建模方法，必然频繁的修改导纳矩阵，这将占用大量的内存和时间，对实时/超实时仿真计算造成巨大的困难和挑战。
发明内容
为解决磁控高抗调节范围大，调节频繁，按以往的电磁暂态建模方法，必然频繁的修改导纳矩阵，这将占用大量的内存和时间，对实时/超实时仿真计算造成巨大的困难和挑战的问题，本发明的目的是提供一种磁控高抗磁路的仿真方法及系统，能精确描述磁控高抗磁路非线性耦合特性，又能反应磁控高抗大范围连续频繁的暂态调节特性、满足实时和超实时仿真计算速度和精度要求。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种磁控高抗磁路的仿真方法，其改进之处在于：
获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；
基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；
其中，所述预先建立的仿真模型包括采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性得到的高斯系数。
进一步地：所述基于预先建立的仿真模型和所述励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功包括：
采集磁控高抗磁路的历史输出无功和历史励磁直流电流；
采用连续函数－高斯函数描述所述历史输出无功和历史励磁直流电流之间的非线性耦合特性；
对所述非线性耦合特性进行计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数和实时励磁直流电流，通过预先建立的仿真模型进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功。
进一步地：所述高斯系数包括第一高斯系数λ、第二高斯系数ε和第三高斯系数γ；
所述仿真模型用下式表示：
其中：QMCSR为磁控高抗输出无功，I'为实时励磁直流电流。
进一步地：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是历史励磁直流电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第二高斯系数ε用下式表示：
进一步地：所述第一高斯系数λ用下式表示：
本发明还提供一种磁控高抗磁路的仿真系统，其改进之处在于：
获取模块，用于获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；
计算模块，用于基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；
仿真模块，用于采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性预先建立仿真模型。
进一步地：所述计算模块包括：
采集单元，用于采集磁控高抗磁路的历史输出无功和历史励磁直流电流；
描述单元，用于采用连续函数－高斯函数描述所述历史输出无功和历史励磁直流电流之间的非线性耦合特性；
计算单元，用于对所述非线性耦合特性进行计算，得到高斯系数；
根据高斯系数和实时励磁直流电流，通过预先建立的仿真模型进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功。
进一步地：所述仿真模型用下式表示：
其中：QMCSR为磁控高抗输出无功，I'为实时励磁直流电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
进一步地：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是历史励磁直流电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第二高斯系数ε用下式表示：
进一步地：所述第一高斯系数λ用下式表示：
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的有益效果是：
本发明获取磁控高抗磁路的励磁直流电流；基于预先建立的仿真模型和所述励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；所述预先建立的仿真模型包括采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性，能精确描述磁控高抗磁路非线性耦合特性，又能反应磁控高抗大范围连续频繁的暂态调节特性、满足实时和超实时仿真计算速度和精度要求。
本发明以连续函数－高斯函数对磁控高抗磁路非线性耦合特性进行精细化模拟和解耦，，具有连续可导且无截断误差的优点，且与电磁暂态直流工程算法相兼容，能够解决描述高压磁控式并联电抗器饱和特性的复杂非线性方程组的求解困难问题，无需修改导纳矩阵，节省了计算时间和内存，能够满足实时/超实时仿真计算的需求。为实际工程中磁控高抗的功能实现测试、事故分析和故障重演、预防以及设备改进提供关键技术手段。
附图说明
图1是本发明提供的一种磁控高抗磁路非线性耦合特性的仿真方法的流程简易图；
图2是本发明提供的一种磁控高抗磁路非线性耦合特性的仿真方法的流程详细图；
图3是本发明提供的磁控高抗磁路非线性耦合特性模型与实验测试数据对比曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
实施例一、
本发明提供一种磁控高抗磁路的仿真方法，其流程图如图1所示：
S11、获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；
S12、基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；
所述预先建立的仿真模型包括采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性得到的高斯系数。
步骤S12中，所述基于预先建立的仿真模型和所述励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功包括：
采集磁控高抗磁路的历史输出无功和历史励磁直流电流；
采用连续函数－高斯函数描述所述历史输出无功和历史励磁直流电流之间的非线性耦合特性；
对所述非线性耦合特性进行计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数和实时励磁直流电流，通过预先建立的仿真模型进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功。
本发明提供的一种磁控高抗磁路非线性耦合特性的仿真方法的流程详细图如图2所示，包括：
对磁控高抗磁路非线性耦合特性建立如下模型，磁控高抗输出无功QMCSR可通过励磁直流电流I进行动态相关特性计算，Ii是直流电流I的n个测量数据中第i个值。
其中：QMCSR为磁控高抗输出无功，I'为实时励磁直流电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数；
仿真模型两边取对数可得:
令：
ζ＝ln(QMCSR) (6)
令：
记：
计算偏导数：
展开可得：
可求出系数矩阵：
可求出：
进而可求出第三高斯系数γ，用下式表示：
第二高斯系数ε，用下式表示：
第一高斯系数λ，用下式表示：
根据上述计算，可建立磁控高抗磁路非线性耦合特性模型。
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个获取的非线性耦合特性参数中第i个值avib i的自然对数；Ii是历史励磁直流电流I的n个非线性耦合特性参数中第i个值。
实施例二、
本发明的建模方法与实际测试数据对比波形如图3所示，可以看出该方法精度较高。图3是本发明的磁控高抗建模方法模型动态特性与实际工程测量磁控高抗特性的对比图。
实施例三、
基于同样的发明构思，本发明还提供一种磁控高抗磁路的仿真系统，包括：
获取模块，用于获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；
计算模块，用于基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；
仿真模块，用于采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性预先建立仿真模型。
进一步地：所述计算模块包括：
采集单元，用于采集磁控高抗磁路的历史输出无功和历史励磁直流电流；
描述单元，用于采用连续函数－高斯函数描述所述历史输出无功和历史励磁直流电流之间的非线性耦合特性；
计算单元，用于对所述非线性耦合特性进行计算，得到高斯系数；
根据高斯系数和实时励磁直流电流，通过预先建立的仿真模型进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功。
进一步地：所述仿真模型用下式表示：
其中：QMCSR为磁控高抗输出无功，I'为实时励磁直流电流，λ为第一高斯系数，ε为第二高斯系数，γ为第三高斯系数。
进一步地：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是历史励磁直流电流I的n个中第i个值。
进一步地：所述第二高斯系数ε用下式表示：
进一步地：所述第一高斯系数λ用下式表示：
本发明以连续函数－高斯函数，来描述磁控高抗的非线性磁路饱和特性，具有连续可导且无截断误差的优点，以其他的连续函数描述磁控高抗的非线性磁路饱和特性进行类似的仿真建模方法及控制器算法也在本发明的保护之内。
应用本发明的方法或者稍加修改，对其他非线性磁路饱和元件如(励磁调节器、非线性电抗等，以及可控电抗器的其他种类)进行类似的电磁暂态建模方法及控制器算法也在本发明的保护之内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种磁控高抗磁路的仿真方法，其特征在于：
获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；
基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；
其中，所述预先建立的仿真模型包括采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性得到的高斯系数。
2.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于：所述基于预先建立的仿真模型和所述励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功包括：
采集磁控高抗磁路的历史输出无功和历史励磁直流电流；
采用连续函数－高斯函数描述所述历史输出无功和历史励磁直流电流之间的非线性耦合特性；
对所述非线性耦合特性进行计算，得到高斯系数；
根据所述高斯系数和实时励磁直流电流，通过预先建立的仿真模型进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功。
3.如权利要求2所述的仿真方法，其特征在于：所述高斯系数包括第一高斯系数λ、第二高斯系数ε和第三高斯系数γ；
所述仿真模型用下式表示：
其中：QMCSR为磁控高抗输出无功，I'为实时励磁直流电流。
4.如权利要求3所述的仿真方法，其特征在于：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是历史励磁直流电流I的n个中第i个值。
5.如权利要求4所述的仿真方法，其特征在于：所述第二高斯系数ε用下式表示：
6.如权利要求5所述的仿真方法，其特征在于：所述第一高斯系数λ用下式表示：
7.一种磁控高抗磁路的仿真系统，其特征在于：
获取模块，用于获取磁控高抗磁路的实时励磁直流电流；
计算模块，用于基于预先建立的仿真模型和所述实时励磁直流电流，进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功；
仿真模块，用于采用连续函数－高斯函数描述磁控高抗非线性耦合特性预先建立仿真模型得到的高斯系数。
8.如权利要求7所述的仿真系统，其特征在于：所述计算模块包括：
采集单元，用于采集磁控高抗磁路的历史输出无功和历史励磁直流电流；
描述单元，用于采用连续函数－高斯函数描述所述历史输出无功和历史励磁直流电流之间的非线性耦合特性；
计算单元，用于对所述非线性耦合特性进行计算，得到高斯系数；
根据高斯系数和实时励磁直流电流，通过预先建立的仿真模型进行仿真计算，获得磁控高抗输出无功。
9.如权利要求8所述的仿真系统，其特征在于：所述高斯系数包括第一高斯系数λ、第二高斯系数ε和第三高斯系数γ；
所述仿真模型用下式表示：
其中：QMCSR为磁控高抗输出无功，I'为实时励磁直流电流。
10.如权利要求9所述的仿真系统，其特征在于：所述第三高斯系数γ用下式表示：
其中：ζi＝ln(avib i)表示振动加速度avib的N个中第i个值avib i的自然对数；Ii是历史励磁直流电流I的n个中第i个值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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