CN114638077A - 一种配电网的电磁暂态仿真方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电网的电磁暂态仿真方法及装置,所述方法包括:计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;判断第二传输时间是否大于电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。通过实施本发明能提高配电网的电磁暂态仿真效率。

Description

一种配电网的电磁暂态仿真方法及装置
技术领域
本发明涉及电力仿真技术领域,尤其涉及一种配电网的电磁暂态仿真方法及装置。
背景技术
由于电力网络很难进行物理实验来验证其稳定性,精准的仿真技术仍然是分析电力系统的重要工具。传统的交流网络采用机电暂态仿真进行分析,该方法仿真步长大,无法精准地分析电力电子元件的高频开关动作;而小步长电磁暂态仿真虽然可以精准分析电力电子元件,但是分析大规模的电力系统网络计算量会非常庞大,计算效率很低。
针对仿真过程中出现的计算效率和计算精度之间的矛盾,科研工作者提出了利用并行计算的方法提高系统仿真效率的方法。空间并行计算是并行计算中最常用的方法,其核心思想是将电力系统分解成若干规模较小的网络,然后对每个分区分别进行仿真计算。由于每一个子网相对于全网更加容易进行仿真计算,所以该算法可以充分发挥计算资源,提高仿真效率。
目前常用的空间并行算法有网络分裂算法和长传输线解耦法。其中长传输线解耦法模型简单,无需计算子网分割边界处的协调变量,计算效率较高,在输电网中被广泛采用。长传输线解耦法的基本原理是根据传输线的贝瑞隆模型实现电力系统网络的自然解耦。在实际运行中,电压和电流以电磁波的形式在线路传输,当仿真步长小于波在线路上传输时间时,长传输线即可实现系统的自然解耦,但是配电网中大部分传输线长度较短,无法满足仿真步长小于波在线路上传输时间这一条件,使得基于贝瑞隆模型的仿真计算无法在配网的仿真中大规模的运用,导致配电网的电磁暂态仿真的仿真效率较低。
发明内容
本发明实施例提供一种配电网的电磁暂态仿真方法及装置,能够提高配电网的电磁暂态仿真效率。
本发明实施例提供了一种配电网的电磁暂态仿真方法,包括:计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;
根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;其中,所述短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;
对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;
判断所述第二传输时间是否大于所述电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。
进一步的,还包括:若所述第二传输时间小于或等于所述电磁暂态仿真步长,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于π型等效模型对合并后的传输线进行仿真计算。
进一步的,还包括:在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间对大于电磁暂态仿真步长的传输线进行仿真计算,基于π型等效模型对未合并的短传输线进行仿真计算。
进一步的,所述计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,具体包括:
获取配电网中各传输线的长度、单位长度电感、以及单位长度电容;
根据长度以及单位长度电感计算各传输线的等效电感;根据长度以及单位长度电容计算各传输线的等效电容。
进一步的,计算合并后的传输线的等效电容和等效电感,具体包括:
根据合并前各短传输线的等效电容计算合并后的传输线的等效电容;
根据合并前各短传输线的等效电感计算合并后的传输线的等效电感。
在上述方法项实施例的基础上,本发明对应提供了装置项实施例;
本发明一实施例提供了一种配电网的电磁暂态仿真装置,包括:第一数据处理模块、短传输线查找模块、第二数据处理模块以及第一仿真计算模块;
所述第一数据处理模块,用于计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;
所述短传输线查找模块,用于根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;其中,所述短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;
所述第二数据处理模块,用于对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;
所述仿真计算模块,用于判断所述第二传输时间是否大于所述电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。
进一步的,还包括:第二仿真计算模块;所述第二仿真计算模块,用于在所述第二传输时间小于或等于所述电磁暂态仿真步长时,则在对配电网进行电磁暂态仿真的过程中,基于π型等效模型对合并后的传输线进行仿真计算。
进一步的,还包括:第三仿真计算模块;所述第三仿真计算模块,用于在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间对大于电磁暂态仿真步长的传输线进行仿真计算,基于π型等效模型对未合并的短传输线进行仿真计算。
进一步的,第一数据处理模块,计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,具体包括:获取配电网中各传输线的长度、单位长度电感、以及单位长度电容;根据长度以及单位长度电感计算各传输线的等效电感;根据长度以及单位长度电容计算各传输线的等效电容。
进一步的,第二数据处理模块,计算合并后的传输线的等效电容和等效电感,具体包括:根据合并前各短传输线的等效电容计算合并后的传输线的等效电容;
根据合并前各短传输线的等效电感计算合并后的传输线的等效电感。
通过实施本发明实施例具有如下有益效果:
本发明实施例提供了一种配电网的电磁暂态仿真方法及装置,所述方法通过将配电网中串联的短传输线进行合并,然后在电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间大于电磁暂态仿真步长的合并后的传输线进行仿真计算,使得原配电网中一些不能使用贝瑞隆模型进行仿真计算的短传输线,在合并后能够通过贝瑞隆模型进行仿真计算,扩大了贝瑞隆模型在配电网仿真时的使用范围,从而提高了贝瑞隆模型的运用规模,从而提高了配电网的电磁暂态仿真效率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种配电网的电磁暂态仿真方法的流程示意图。
图2是本发明一实施例提供的两串联的短传输线的示意图。
图3是本发明一实施例提供的两串联的短传输线合并前的等效电路图。
图4是本发明一实施例提供的两串联的短传输线合并后的等效电路图。
图5是本发明一实施例提供的一种配电网的电磁暂态仿真装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
如图1所示,本发明一实施例提供了一种配电网的电磁暂态仿真方法,包括:
步骤S101:计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;
步骤S102:根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;其中,所述短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;
步骤S103:对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;
步骤S104:判断所述第二传输时间是否大于所述电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。
对于步骤S101、在一个优选的实施例中,所述计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,具体包括:获取配电网中各传输线的长度、单位长度电感、以及单位长度电容;根据长度以及单位长度电感计算各传输线的等效电感;根据长度以及单位长度电容计算各传输线的等效电容。
具体的,等效电感的计算公式如下:Li=lihi(1);Li为传输线i的等效电感、li为传输线i的单位长度电感、hi为传输线i的长度;
等效电容的计算公式如下:Ci=cihi(2);Ci为传输线i的等效电感、ci为传输线i的单位长度电感。
对于步骤S102、具体的,传输时间的计算公式如下:
Figure BDA0003569073490000061
τi为电磁波在传输线i上的传输时间。根据公式(3)计算出电磁波在各传输线上的传输时间,然后将传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长Δt的传输线作为短传输线,查找出所有的短传输线;
对于步骤S103、在一个优选的实施例中,计算合并后的传输线的等效电容和等效电感,具体包括:根据合并前各短传输线的等效电容计算合并后的传输线的等效电容;根据合并前各短传输线的等效电感计算合并后的传输线的等效电感。
具体的,在查找出所有短传输线后,然后逐一将相互串联两短传输线进行合并;示意性的,如图2所示,短传输线LINE1与短传输线LINE2通过母线BUS1串联,则两短传输线合并前的等效电路图如3所示,图中R1为短传输线LINE1的等效电阻、L1为短传输线LINE1的等效电感、C1为短传输线LINE1的等效电容、R2为短传输线LINE2的等效电阻、L2为短传输线LINE2的等效电感、C2为短传输线LINE2的等效电容。将短传输线LINE1与短传输线LINE2进行合并,合并后的传输线为L,则,L的等效电路图如图4所示。图4中,R为L的等效电阻、L合并后的传输线的等效电感、C为L的等效电容。R=R1+R2;L=L1+L2;C=C1+C2;则电磁波在L上的第二传输时间
Figure BDA0003569073490000062
对于步骤S104、按上述示意,若τ>Δt,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于L的贝瑞隆模型对L进行仿真计算。这样使得原本无法通过贝瑞隆模型进行仿真计算的短传输线LINE1和短传输线LINE2,能够以合并后的传输L的方式通过贝瑞隆模型进行仿真计算。扩大了贝瑞隆模型在配电网电磁暂态仿真中的运用规模,提高了配电网的电磁暂态仿真的效率。
在一个优选的实施例中,若所述第二传输时间小于或等于所述电磁暂态仿真步长,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于π型等效模型对合并后的传输线进行仿真计算。在这一实施例中,如果电磁波在合并后的传输线L的传输实际依旧不大于电磁暂态仿真步长(即τ≤Δt),那么在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于L的π型等效模型对L进行仿真计算。
在一个优选的实施例中,所述的配电网的电磁暂态仿真方法,还包括:在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间对大于电磁暂态仿真步长的传输线进行仿真计算,基于π型等效模型对未合并的短传输线进行仿真计算。
在上述方法项实施例的基础上,本发明对应提供了装置项实施例;
如图5所示,本发明一实施例提供了一种配电网的电磁暂态仿真装置,包括第一数据处理模块1、短传输线查找模块2、第二数据处理模块3以及第一仿真计算模块4;
所述第一数据处理模块,用于计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;
所述短传输线查找模块,用于根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;其中,所述短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;
所述第二数据处理模块,用于对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;
所述仿真计算模块,用于判断所述第二传输时间是否大于所述电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。
在一个优选的实施例中,还包括:第二仿真计算模块;所述第二仿真计算模块,用于在所述第二传输时间小于或等于所述电磁暂态仿真步长时,在对配电网进行电磁暂态仿真的过程中,基于π型等效模型对合并后的传输线进行仿真计算。
在一个优选的实施例中,还包括:第三仿真计算模块;所述第三仿真计算模块,用于在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间对大于电磁暂态仿真步长的传输线进行仿真计算,基于π型等效模型对未合并的短传输线进行仿真计算。
在一个优选的实施例中,第一数据处理模块,计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,具体包括:获取配电网中各传输线的长度、单位长度电感、以及单位长度电容;根据长度以及单位长度电感计算各传输线的等效电感;根据长度以及单位长度电容计算各传输线的等效电容。
在一个优选的实施例中,第二数据处理模块,计算合并后的传输线的等效电容和等效电感,具体包括:根据合并前各短传输线的等效电容计算合并后的传输线的等效电容;根据合并前各短传输线的等效电感计算合并后的传输线的等效电感。
需说明的是,以上所描述的装置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。另外,本发明提供的装置实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种配电网的电磁暂态仿真方法,其特征在于,包括:
计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;
根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;其中,所述短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;
对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;
判断所述第二传输时间是否大于所述电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。
2.如权利要求1所述的配电网的电磁暂态仿真方法,其特征在于,还包括:
若所述第二传输时间小于或等于所述电磁暂态仿真步长,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于π型等效模型对合并后的传输线进行仿真计算。
3.如权利要求1所述的配电网的电磁暂态仿真方法,其特征在于,还包括:在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间对大于电磁暂态仿真步长的传输线进行仿真计算,基于π型等效模型对未合并的短传输线进行仿真计算。
4.如权利要求1所述的配电网的电磁暂态仿真方法,其特征在于,所述计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,具体包括:
获取配电网中各传输线的长度、单位长度电感、以及单位长度电容;
根据长度以及单位长度电感计算各传输线的等效电感;根据长度以及单位长度电容计算各传输线的等效电容。
5.如权利要求3所述的配电网的电磁暂态仿真方法,其特征在于,计算合并后的传输线的等效电容和等效电感,具体包括:
根据合并前各短传输线的等效电容计算合并后的传输线的等效电容;
根据合并前各短传输线的等效电感计算合并后的传输线的等效电感。
6.一种配电网的电磁暂态仿真装置,其特征在于,包括:第一数据处理模块、短传输线查找模块、第二数据处理模块以及第一仿真计算模块;
所述第一数据处理模块,用于计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,并获取电磁暂态仿真步长;
所述短传输线查找模块,用于根据各传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在各传输线上的传输时间,并根据传输时间查找短传输线;其中,所述短传输线为:传输时间小于或等于电磁暂态仿真步长的传输线;
所述第二数据处理模块,用于对串联的两短传输线进行合并,并计算合并后的传输线的等效电容和等效电感;根据合并后的传输线的等效电容和等效电感计算电磁波在合并后的传输线上的第二传输时间;
所述仿真计算模块,用于判断所述第二传输时间是否大于所述电磁暂态仿真步长,若是,则在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对合并后的传输线进行仿真计算。
7.如权利要求6所述的配电网的电磁暂态仿真装置,其特征在于,还包括:第二仿真计算模块;
所述第二仿真计算模块,用于在所述第二传输时间小于或等于所述电磁暂态仿真步长时,在对配电网进行电磁暂态仿真的过程中,基于π型等效模型对合并后的传输线进行仿真计算。
8.如权利要求7所述的配电网的电磁暂态仿真装置,其特征在于,还包括:第三仿真计算模块;
所述第三仿真计算模块,用于在对配电网进行电磁暂态仿真时,基于贝瑞隆模型对传输时间对大于电磁暂态仿真步长的传输线进行仿真计算,基于π型等效模型对未合并的短传输线进行仿真计算。
9.如权利要求6所述的配电网的电磁暂态仿真装置,其特征在于,第一数据处理模块,计算配电网中各传输线的等效电感和等效电容,具体包括:
获取配电网中各传输线的长度、单位长度电感、以及单位长度电容;
根据长度以及单位长度电感计算各传输线的等效电感;根据长度以及单位长度电容计算各传输线的等效电容。
10.如权利要求9所述的配电网的电磁暂态仿真装置,其特征在于,第二数据处理模块,计算合并后的传输线的等效电容和等效电感,具体包括:
根据合并前各短传输线的等效电容计算合并后的传输线的等效电容;
根据合并前各短传输线的等效电感计算合并后的传输线的等效电感。
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