CN113094887B - 移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备，包括：基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。本发明提供的方法、装置和电子设备，能通过在仿真过程中逐渐更新优化移频频率使得移频频率达到最优，保证仿真输出电流、电压仿真结果的准确率。
Description
技术领域
本发明涉及电磁暂态仿真技术领域，尤其涉及一种移频电磁暂态仿真优化方法、装置和电子设备。
背景技术
目前，尚无解析方法可准确评估大规模双高电力系统安全稳定水平，电力系统方式研究和运行调度高度依赖时域仿真。双高电力系统的故障动态过程受电力电子器件开关过程和快速控制保护逻辑影响，时间尺度较小，传统机电暂态仿真难以准确刻画。为了准确刻画双高电力系统的暂态过程，必须使用电磁暂态仿真程序EMTP。
在用EMTP对交流电力系统进行仿真时，由于50Hz或60Hz的交流载波频率的存在，其仿真步长存在一个上限，这导致了仿真效率低。为了提高仿真效率，现有技术提出了基于移频分析(SFA)的仿真方法，首先基于希尔伯特变换构造电力系统中电压、电流信号的复数信号，然后对复数信号进行移频变换得到复包络信号，并基于复包络构造元件的移频分析方程。复包络信号的频率远小于原信号的频率。所以，可在不损失精度的前提下增大仿真步长，进而实现高效、准确的电磁暂态仿真。众多学者将移频仿真方法应用于传输线、感应电机、同步电机、风机、模块化多电平换流器等，建立了上述元件的移频仿真模型。
可以发现，所有现有的移频电磁仿真在仿真过程中的移动频率都为50hz(或60hz)。然而，基频可能不是最佳移频移频。如果仿真中的信号包含多个频率分量，例如谐波和振荡等情况，则当频谱以基频为移频频率时，仿真仍可能存在较大的误差。
因此，如何避免现有的移频电磁仿真中由于采用的基频不是最佳移频造成的仿真误差大的情况，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备，用以解决现有的移频电磁仿真中由于采用的基频不是最佳移频造成的仿真误差大的问题，通过在进行电磁暂态仿真求解电压和电流的每一个时步也对移频频率进行优化更新，使得移动频率随着时步的推移逐渐达到最优，即和设置的时步最匹配能使仿真准确率最高，因此，在达到最优移频频率后续进行电磁暂态仿真则可以输出准确的电流、电压结果。
本发明提供一种移频电磁暂态仿真的优化方法，该方法包括：
基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；
基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；
采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
根据本发明提供的一种移频电磁暂态仿真的优化方法，还包括：
若所述下一时步达到预设仿真时长，则结束下一时步的节点电压和支路电流的计算。
根据本发明提供的一种移频电磁暂态仿真的优化方法，所述基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率，具体包括：
以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，确定当前时步的最优移频频率。
根据本发明提供的一种移频电磁暂态仿真的优化方法，所述实测解析信号响应的确定，具体包括：
基于所述电流幅值和所述电压频率确定线性时不变LTI系统的输入；
基于所述输入确定移频电磁暂态建模中的实测解析信号响应。
根据本发明提供的一种移频电磁暂态仿真的优化方法，所述实测解析信号响应ost(t)通过如下公式计算：
其中，Δt为时步时长，fs为待确定当前时步的最优移频频率，f为所述电压频率，A为所述电流幅值，KI为所述线性时不变LTI系统的增益。
根据本发明提供的一种移频电磁暂态仿真的优化方法，所述实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差通过如下公式表示：
其中，εs(t)为所述实测解析信号响应ost(t)与所述理论解析信号响应os(t)之间的误差，
对应地，以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，具体包括：
将εs(t)化简为2范数误差的平方εsqn：
其中，Ts为预设仿真时长，k为时刻t经过的时步个数；
在fs和Δt满足约束条件|f-fs|<f&|f-fs|Δt＜＜1时，确定minεs(t)优化模型中的fs。
根据本发明提供的一种移频电磁暂态仿真的优化方法，若所述线性时不变LTI系统存在m个频率分量输入时，所述2范数误差的平方εsqn通过如下公式计算:
其中，fi是第i个频率，f1<…<fi<…<fm，Ai是第i个频率分量的幅值。
本发明还提供一种移频电磁暂态仿真的优化装置，包括：
原始单元，用于基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；
最优移频单元，用于基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；
更新单元，用于采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的移频电磁暂态仿真的优化方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的移频电磁暂态仿真的优化方法的步骤。
本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化方法、装置和电子设备，通过基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。由于在进行电磁暂态仿真求解电压和电流的每一个时步也对移频频率进行优化更新，使得移动频率随着时步的推移逐渐达到最优，即和设置的时步最匹配能使仿真准确率最高，因此，在达到最优移频频率后续进行电磁暂态仿真则可以输出准确的电流、电压仿真结果。因此，本发明实施例提供的方法、装置和电子设备，能通过在仿真过程中逐渐更新优化移频频率使得移频频率达到最优，保证仿真输出电流、电压仿真结果的准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的移频电磁暂态仿真的流程示意图；
图2为本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化方法的流程示意图；
图3为本发明提供的优化的移频电磁暂态仿真的流程示意图；
图4为本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化装置的结构示意图；
图5为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对于现有的移频暂态建模与仿真技术进行简单介绍：
一、移频电磁暂态建模
交流电网中的实信号x(t)可以表示为移频域形式：
其中，ωs＝2πfs，fs为移位频率。xe(t)是x(t)的解析包络，xs(t)是x(t)对应的解析信号，可以表示为：
xs(t)＝x(t)+jxH(t) (2)
其中，xH(t)是x(t)的希尔伯特变换。
假设电力系统元件的动态方程可以表示为dx/dt＝F(x,t)，其移频域形式的动态方程可以表示为：
采用梯形法，式(3)可以离散化为：
其中，Δt为步长，xet(t)为式(3)在移频域中的解。xet(t)可以通过乘以转换为解析信号xst(t)，并表示为：
根据式(5)，可以建立电力系统各元件的移频电磁暂态模型。当系统各元件的移频电磁暂态模型都建立完成后，可以根据节点分析法的流程，对系统的移频对电磁暂态模型进行求解。
二、移频电磁暂态仿真流程
图1为现有技术提供的移频电磁暂态仿真的流程示意图，如图1所示，每一轮次循环的时步中包括的步骤如下：
步骤一：计算等效节点导纳矩阵G；
步骤二：根据节点电压、支路电流，计算历史电流源Ihist；
步骤三：根据节点电压、支路电流等，计算注入电流Is；
步骤四：求解节点电压方程GU＝Is+Ihist，得到系统的节点电压。
步骤五：计算支路电流，并进入下一轮次对应时步的求解。
其中，仿真一开始需要对系统进行初始化，即要输入系统参数、设置仿真时间T和时步Δt以及初始移频频率，所述初始移频频率通常在50-60Hz的范围中确定。图1中的移频电磁暂态仿真的流程与EMTP的流程一致，不同的是，二者的节点导纳矩阵、注入电流、历史电流源等的计算方式不同。
由于现有的移频电磁仿真普遍存在由于采用的基频不是最佳移频造成的仿真误差大的问题。下面结合图2-图5描述本发明的一种移频电磁暂态仿真的优化方法。图2为本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：
步骤210：基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率。
具体地，本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化方法是在现有的移频电磁仿真进行的改进，改进后的所述优化方法对应的移频电磁暂态仿真流程在每个仿真时步增加了对移频频率进行调整优化的部分，实时调节移频频率。图3为本发明提供的优化的移频电磁暂态仿真的流程示意图，如图3所示，本发明提供的优化的移频电磁暂态仿真的流程仅仅在图1所示的现有技术提供的移频电磁暂态仿真的流程的基础上，在每一轮次时步仿真的最后加入了检测电压电流频率和计算最优移频频率的步骤，因此，本发明提供的优化方法主要针对仿真过程中增加的求最优移频频率进行描述。对于仿真中的每一轮次时步，在得到该轮次的仿真结果节点电压和支路电流之后，基于仿真结果确定节点电压的频率和支路电流的幅值。
步骤220，基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率。
具体地，确定电流幅值和电压频率后，可以在该电流幅值和电压频率的基础上，求出某些物理参数的测量值和理论值的误差最小时的移频频率。其中，某些物理参数的测量值和理论值是通过不同建模模型确定的，由于本发明提供的仿真是移频电磁暂态仿真，因此，仿真过程符合移频电磁暂态建模模型，而仿真电路中的节点电压、支路电流还在理论数值上需要接近最理想的线性时不变系统模型，因此，基于当前仿真结果的电流幅值和电压频率，基于移频电磁暂态建模模型计算的某参数的模型数值需要与该某参数在理论情况下计算的数值接近一致，如此，可以保证移频电磁暂态建模的准确率接近理想情况，而在移频电磁暂态建模的准确率接近理想情况下得到的移频频率即为最优移频频率。此处需要说明的是，上文所述的某参数，通常是输入信号的响应，作为物理参数只有响应才需要移频电磁暂态建模模型中的移频频率参与计算得到。
步骤230，采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
具体地，当前时步计算的最优移频频率可以用于更新移频电磁暂态仿真中的移频频率，进行下一轮次时步的移频电磁暂态仿真时，根据当前轮次更新后的移频频率计算下一轮次时步的支路电流和节点电压。如此，实现仿真过程中的实时优化，每一个时步都基于当前时步仿真结果与理论值的差距调整移频频率，逐步实现移频频率调节至最优。
本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化方法，通过基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。由于在进行电磁暂态仿真求解电压和电流的每一个时步也对移频频率进行优化更新，使得移动频率随着时步的推移逐渐达到最优，即和设置的时步最匹配能使仿真准确率最高，因此，在达到最优移频频率后续进行电磁暂态仿真则可以输出准确的电流、电压仿真结果。因此，本发明实施例提供的方法，能通过在仿真过程中逐渐更新优化移频频率使得移频频率达到最优，保证仿真输出电流、电压仿真结果的准确率。
基于上述实施例，该方法中，还包括：
若所述下一时步达到预设仿真时长，则结束下一时步的节点电压和支路电流的计算。
具体地，如图3所示，进行仿真时还需要输入预设仿真时长Tend，即结束当前时步的仿真，而发现下一时步已经达到预设仿真时长Tend，则停止仿真，不再进行下一时步的节点电压和支路电流的计算。此处需要说明的是，在预设仿真时长内的仿真过程中，前部分时间移频频率还在逐步调节使其达到最优移频频率，后部分时间是在移频频率达到最优情况下的仿真，输出的仿真结果节点电压和支路电流的数值结果会更准确，因此，预设仿真时长内的前部分时间仿真结果准确率并不高，随着移频频率逐渐接近最优值，后部分时间的仿真结果准确率逐步提高并最终维持在高准确率的水平线上。
基于上述实施例，该方法中，所述基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率，具体包括：
以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，确定当前时步的最优移频频率。
具体地，此处以解析信号作为移频电磁暂态建模模型是否靠近理论理想模型的衡量物理参数，因此，移频电磁暂态建模模型中以移频数学建模规则确定所述电流幅值和所述电压频率下的实测解析信号响应，而理论理想模型中以线性时不变系统理想模型确定所述电流幅值和所述电压频率下的理论解析信号响应，由于所述实测解析信号响应最后的表达式中包括移频频率，因此，所述实测解析信号响应和所述理论解析信号响应的误差包含需要优化调节的移频频率，当把约束条件设置为所述误差最小，则确定的对应移频频率为当前仿真轮次时步的最优移频频率。
基于上述实施例，该方法中，所述实测解析信号响应的确定，具体包括：
基于所述电流幅值和所述电压频率确定线性时不变LTI系统的输入；
基于所述输入确定移频电磁暂态建模中的实测解析信号响应。
具体地，线性时不变(LTI)系统可以表示为：
其中，KI、u(t)和o(t)分别是增益、输入和响应；式(6)的解析信号形式为：
其中，us(t)和os(t)分别是u(t)和o(t)对应的解析信号，对于一个平稳输入，其可以表示为多个频率分量的叠加。LTI系统对输入的响应是每个频率分量响应的叠加。因此，这里首先分析单个频率分量的响应。假设系统的输入为：
u(t)＝Acos(2πft) (8)
其中，A和f分别是输入的振幅和频率，输入的解析信号形式通过以下式(8)表示：
us(t)＝Aej2πft (8)
由于本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化方法是基于现有的移频电磁暂态建模技术构建的，因此，使用的移频电磁暂态建模规则也与现有技术中的一致，那么基于线性时不变LTI系统的输入确定移频电磁暂态建模中的实测解析信号响应即将将式(7)和式(9)代入前文所述的现有移频电磁暂态建模的式(5)中，得到如下公式：
其中，ost(t)为移频电磁暂态建模规则确定的实测解析信号响应。
基于上述实施例，该方法中，所述实测解析信号响应ost(t)通过如下公式计算：
其中，Δt为时步时长，fs为待确定当前时步的最优移频频率，f为所述电压频率，A为所述电流幅值，KI为所述线性时不变LTI系统的增益。
具体地，前文已经描述了在移频电磁暂态建模下的解析信号响应的计算公式，那么在给定输入解析信号形式的情况下，将输入的解析信号代入上述计算公式，即可以得到实测解析信号响应ost(t)的计算公式。
基于上述实施例，该方法中，所述实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差通过如下公式表示：
其中，εs(t)为所述实测解析信号响应ost(t)与所述理论解析信号响应os(t)之间的误差，
对应地，以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，具体包括：
将εs(t)化简为2范数误差的平方εsqn：
其中，Ts为预设仿真时长，k为时刻t经过的时步个数；
在fs和Δt满足约束条件|f-fs|<f&|f-fs|Δt＜＜1时，确定minεs(t)优化模型中的fs。
具体地，线性时不变LTI系统对式(9)提供的输入的解析信号理论上的准确响应(即理论解析信号响应)通过以下式(11)表示：
因此，实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差可以通过式(10)和式(11)之间的差值确定：
其中，εs(t)为所述实测解析信号响应ost(t)与所述理论解析信号响应os(t)之间的误差，
通过以下式(13)将εs(t)的实部ε(t)单独提取出作为线性时不变LTI系统对u(t)的精确响应与移频仿真结果之间的偏差：
移频电磁暂态仿真的2范数误差的平方εsqn可以计算为如下式(14)表示的：
(14)式中：
其中，Ts是仿真时间，k为时刻t经过的时步个数；
由移频电磁暂态建模中的理论可知，fs和Δt应满足式(16)中的条件以确保仿真精度。
|f-fs|<f&|f-fs|Δt＜＜1 (16)
在式(16)约束前提下，可以使用泰勒-麦克劳林级数展开近似式(14)中的正切函数：
tan(π(f-fs)Δt)≈π(f-fs)Δt+1/3(π(f-fs)Δt)3 (17)
将式(17)代入式(14)可得
利用式(16)中的条件，容易发现πfΔt＞＞1/3(π(f-fs)Δt)3。因此，可以省略式(18)分母中的1/3(π(f-fs)Δt)3。这样，εsqn可以进一步近似为：
基于上述实施例，该方法中，若所述线性时不变LTI系统存在m个频率分量输入时，所述2范数误差的平方εsqn通过如下公式计算:
其中，fi是第i个频率，并且f1<…<fi<…<fm，Ai是第i个频率分量的幅值。
具体地，对于包含m个频率分量的输入，LTI系统移频电磁暂态仿真的2-范数误差的平方为：
其中，fi是第i个频率，并且f1<…<fi<…<fm，Ai是第i个频率分量的幅值。
为了求当fs改变时εsqn的最小值，可以推导出εsqn对fs的导数(定义为ε′sqn(fs))如下：
ε′sqn对fs的导数(定义为ε″sqn(fs))为：
由于ci>0，可以发现ε″sqn(fs)>0。这表明ε′sqn(fs)是关于fs的单调函数。令
ε′sqn(fs)＝0 (23)
由于f1<…<fm，可以发现和/>因此，ε′sqn(f1)<0,ε′sqn(fm)>0。它表明式(23)存在的唯一的解(即存在使εsqn最小的最优移频频率)，其位于频率范围[f1,fm]中。对于含两个频率分量(f1和f2)的输入，最优移频频率fs *可以通过求解式(23)获得，并写为：
对于具有多个频率的输入，式(23)的解，即fs *，不能显式地表示。此时，式(23)可用牛顿法求解。总之，当fs＝fs *时，可以使εsqn达到最小值。
进一步地，本发明还提供时步的优选方式，由上述内容可知，最优移频频率通过求解式(23)得到，该过程相当于求解
可以发现在式(25)中，ci与步长大小相关。为此，进一步研究步长对最优移频频率的影响。通常，Ts>>Δt，这表明n>>0。因此，容易发现ci可以近似为：
ci＝Ai 2n/2 (26)
从式(26)可以看出，ci将随着Δt而改变。但是，c1,…,cm的放大或缩小因子是相同的。因此，式(25)的解不随时间步长的变化而变化。这表明步长的大小不影响最优移频频率的值。另外，在给定误差容限的情况下，可以根据式(20)选择合适的最大时间步长。
基于上述实施例，本发明提供一种基于最优移频频率的移频电磁暂态仿真方法，图3为本发明提供的优化的移频电磁暂态仿真的流程示意图，如图3所示，流程包括如下步骤：
步骤一：对系统进行初始化；
步骤二：计算等效节点导纳矩阵G；
步骤三：根据节点电压、支路电流，计算历史电流源Ihist；
步骤四：根据节点电压、支路电流等，计算注入电流Is；
步骤五：求解节点电压方程GU＝Is+Ihist，得到系统的节点电压。
步骤六：计算支路电流；
步骤七：采用一种基于递归离散傅里叶变换(recursive discrete Fouriertransform，RDFT)的算法检测系统电气量的频率和幅值；
步骤八：根据不同分量的频率和幅值，利用式(23)计算最优移频频率，并进入下一步的求解。
下面对本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化装置进行描述，下文描述的移频电磁暂态仿真的优化装置与上文描述的一种移频电磁暂态仿真的优化方法可相互对应参照。
图4为本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化装置的结构示意图，如图4所示，包括原始单元410、最优移频单元420和更新单元430；
所述原始单元410，用于基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；
所述最优移频单元420，用于基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；
所述更新单元430，用于采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
本发明提供的移频电磁暂态仿真的优化装置，通过基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。由于在进行电磁暂态仿真求解电压和电流的每一个时步也对移频频率进行优化更新，使得移动频率随着时步的推移逐渐达到最优，即和设置的时步最匹配能使仿真准确率最高，因此，在达到最优移频频率后续进行电磁暂态仿真则可以输出准确的电流、电压仿真结果。因此，本发明实施例提供的装置，能通过在仿真过程中逐渐更新优化移频频率使得移频频率达到最优，保证仿真输出电流、电压仿真结果的准确率。
在上述实施例的基础上，该装置中，还包括截止单元，用于：
若所述下一时步达到预设仿真时长，则结束下一时步的节点电压和支路电流的计算。
在上述实施例的基础上，该装置中，所述最优移频单元，具体用于：
以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，确定当前时步的最优移频频率。
在上述实施例的基础上，该装置中，所述实测解析信号响应的确定，具体包括：
基于所述电流幅值和所述电压频率确定线性时不变LTI系统的输入；
基于所述输入确定移频电磁暂态建模中的实测解析信号响应。
在上述实施例的基础上，该装置中，所述实测解析信号响应ost(t)通过如下公式计算：
其中，Δt为时步时长，fs为待确定当前时步的最优移频频率，f为所述电压频率，A为所述电流幅值，KI为所述线性时不变LTI系统的增益。
在上述实施例的基础上，该装置中，所述实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差通过如下公式表示：
其中，εs(t)为所述实测解析信号响应ost(t)与所述理论解析信号响应os(t)之间的误差，
对应地，以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，具体包括：
将εs(t)化简为2范数误差的平方εsqn：
其中，Ts为预设仿真时长，k为时刻t经过的时步个数；
在fs和Δt满足约束条件|f-fs|<f&|f-fs|Δt＜＜1时，确定minεs(t)优化模型中的fs。
在上述实施例的基础上，该装置中，若所述线性时不变LTI系统存在m个频率分量输入时，所述2范数误差的平方εsqn通过如下公式计算:
其中，fi是第i个频率，并且f1<…<fi<…<fm，Ai是第i个频率分量的幅值。/>
图5为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行移频电磁暂态仿真的优化方法，该方法包括：基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的移频电磁暂态仿真的优化方法，该方法包括：基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的移频电磁暂态仿真的优化方法，该方法包括：基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算。
以上所描述的服务器实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种移频电磁暂态仿真的优化方法，其特征在于，包括：
基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；
基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；
采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算；
所述基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率，具体包括：
以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，确定当前时步的最优移频频率；
所述实测解析信号响应ost(t)通过如下公式计算：
其中，Δt为时步时长，fs为待确定当前时步的最优移频频率，f为所述电压频率，A为所述电流幅值，KI为线性时不变LTI系统的增益；
所述实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差通过如下公式表示：
其中，εs(t)为所述实测解析信号响应ost(t)与所述理论解析信号响应os(t)之间的误差，
对应地，以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，具体包括：
将εs(t)化简为2范数误差的平方εsqn：
n＝Ts/△t,k×△tt
其中，Ts为预设仿真时长，k为时刻t经过的时步个数；
在fs和Δt满足约束条件|ffs|＜f&|f-fs|Δt＜＜1时，确定minεs(t)优化模型中的fs。
2.根据权利要求1所述的移频电磁暂态仿真的优化方法，其特征在于，还包括：
若所述下一时步达到预设仿真时长，则结束下一时步的节点电压和支路电流的计算。
3.根据权利要求1所述的移频电磁暂态仿真的优化方法，其特征在于，所述实测解析信号响应的确定，具体包括：
基于所述电流幅值和所述电压频率确定线性时不变LTI系统的输入；
基于所述输入确定移频电磁暂态建模中的实测解析信号响应。
4.根据权利要求1所述的移频电磁暂态仿真的优化方法，其特征在于，若所述线性时不变LTI系统存在m个频率分量输入时，所述2范数误差的平方εsqn通过如下公式计算:
其中，fi是第i个频率，f1＜…＜fi＜…＜fm，Ai是第i个频率分量的幅值。
5.一种移频电磁暂态仿真的优化装置，其特征在于，包括：
原始单元，用于基于当前时步由移频频率计算得到的节点电压和支路电流，确定电流幅值和电压频率；
最优移频单元，用于基于所述电流幅值和所述电压频率确定当前时步的最优移频频率；
更新单元，用于采用所述当前时步的最优移频频率更新所述移频频率，用于下一时步的节点电压和支路电流的计算；
所述最优移频单元，具体用于：以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，确定当前时步的最优移频频率；
所述实测解析信号响应ost(t)通过如下公式计算：
其中，Δt为时步时长，fs为待确定当前时步的最优移频频率，f为所述电压频率，A为所述电流幅值，KI为线性时不变LTI系统的增益；
所述实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差通过如下公式表示：
其中，εs(t)为所述实测解析信号响应ost(t)与所述理论解析信号响应os(t)之间的误差，
对应地，以所述电流幅值和所述电压频率确定的实测解析信号响应与所述电流幅值和所述电压频率确定的理论解析信号响应之间的误差最小为约束条件，具体包括：
将εs(t)化简为2范数误差的平方εsqn：
n＝Ts/Δt,k×Δt＝t
其中，Ts为预设仿真时长，k为时刻t经过的时步个数；
在fs和Δt满足约束条件|f-fs|＜f&|f-fs|Δt＜＜1时，确定minεs(t)优化模型中的fs。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4中任一项所述的移频电磁暂态仿真的优化方法的步骤。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的移频电磁暂态仿真的优化方法的步骤。
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