專利名稱：一種混合仿真諧波特性的接口設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電カ系統(tǒng)的接ロ設(shè)計(jì)方法，具體涉及ー種混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
時(shí)域仿真已經(jīng)成為電カ系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和研究的重要工具，隨著電カ電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，柔性交流輸電、高壓直流輸電以及分布式發(fā)電在內(nèi)的電カ系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)中，特別是大量可再生能源發(fā)電設(shè)備一般都需要通過電カ電子變流器才能接入電網(wǎng)中，在電カ系統(tǒng)機(jī)電ー電磁混合仿真中，由于機(jī)電暫態(tài)計(jì)算和電磁暫態(tài)計(jì)算的步長和算法的差別，采用傳統(tǒng)的諾頓ー戴維南等值接ロ電路時(shí)，機(jī)電子網(wǎng)的諧波特性并不能夠反饋到電磁子網(wǎng)的計(jì)算 中，隨著各種新型電カ電子設(shè)備裝置在電カ系統(tǒng)中的普及和應(yīng)用，諧波問題日益突出，諧波源產(chǎn)生的諧波對電カ系統(tǒng)造成污染，影響到整個(gè)電カ系統(tǒng)的電氣環(huán)境。特別是近年來要求實(shí)施“緑色電カ電子”的呼聲日益高漲。對諧波污染的研究和治理實(shí)際上就是對電網(wǎng)環(huán)境的保護(hù)，是ー項(xiàng)有重大現(xiàn)實(shí)意義的工作。在機(jī)電ー電磁混合仿真中，由于機(jī)電暫態(tài)計(jì)算分網(wǎng)的規(guī)模往往較大，包含很多諧波源設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，電磁暫態(tài)計(jì)算分網(wǎng)要求計(jì)算精確，而且經(jīng)常通過物理接ロ連接實(shí)際物理設(shè)備，對諧波影響需要充分考慮，如果忽略機(jī)電大網(wǎng)的諧波特性，這會(huì)影響電磁側(cè)的計(jì)算精度，乃至影響整個(gè)大電網(wǎng)的計(jì)算可信度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供ー種混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明可應(yīng)用于電カ系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)一電磁暫態(tài)混合仿真中不同分網(wǎng)之間的計(jì)算接ロ，本發(fā)明不僅結(jié)合了機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的接ロ模型頻率諧波特性，而且應(yīng)用了機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的諧波源特性，把機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的諧波特性傳輸?shù)诫姶艜簯B(tài)子網(wǎng)計(jì)算中，増加了仿真計(jì)算的精度和可信度。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的ー種混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟( I)建立戴維南等值接ロ矩陣和接ロ等值電壓源；( 2 )建立頻率相關(guān)等值模型；(3)建立多頻諧波電源的等值接ロ電路。優(yōu)選的，所述步驟(I)中，通過機(jī)電側(cè)諧波潮流模塊進(jìn)行頻率掃描計(jì)算，確定接ロ處各次諧波的電壓和電流；采用基頻分網(wǎng)等值電路，確定各次諧波機(jī)電側(cè)接ロ處的戴維南接ロ等值矩陣Z和接ロ等值電壓源ひニ。較優(yōu)選的，所述戴維南接ロ等值矩陣用下述I)式表示
Z； = [Z； Z； Z；…Z:]I);其中,Zム為一次諧波Z力五次諧波；所述h為各次諧波的次數(shù),所述h = 1，5，7···
N0優(yōu)選的，所述步驟(2)中，利用戴維南等值接ロ矩陣Z1…Ζ^，采用矢量匹配的頻率相關(guān)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，建立頻率相關(guān)等值模型。較優(yōu)選的，所述建立頻率相關(guān)等值模型包括下述步驟a、建立有理函數(shù)Zeq(S)來擬合特征阻抗；b、確定濾波等值網(wǎng)絡(luò)Zeq。較優(yōu)選的，所述有理函數(shù)Zeq(S)用下述2)式表示Ζ = /0+~—+ —2 +…+^^~2)，其中①常數(shù)項(xiàng)dQ為正實(shí)數(shù)；②極點(diǎn)ai，a2，…，aN分別為負(fù)實(shí)數(shù)或成對出現(xiàn)的共軛復(fù)數(shù)，且共軛復(fù)數(shù)的實(shí)部為負(fù)；③留數(shù)^ r2,…，rN分別為正實(shí)數(shù)或成對出現(xiàn)的實(shí)部為正的共軛復(fù)數(shù)，且實(shí)數(shù)留數(shù)對應(yīng)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，共軛復(fù)數(shù)留數(shù)對應(yīng)共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)；@所述的極點(diǎn)都是ー階的；其中，所述常數(shù)項(xiàng)dQ、極點(diǎn)a” a2,…，aN以及留數(shù)!T1, r2,…，rN通過矢量匹配算法求得。優(yōu)選的，所述步驟(3)中，建立多頻諧波電源的等值接ロ電路ひ=:由所述多頻諧波電源的等值接ロ電路ひご與頻率相關(guān)等值模型Z=串聯(lián)組成的戴維南等值電路，接入電磁分網(wǎng)進(jìn)行混合仿真。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是I、本發(fā)明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，可應(yīng)用于電カ系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)ー電磁暫態(tài)混合仿真中不同分網(wǎng)之間的計(jì)算接ロ，本發(fā)明不僅結(jié)合了機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的接ロ模型頻率諧波特性，而且應(yīng)用了機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的諧波源特性，把機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的諧波特性傳輸?shù)诫姶艜簯B(tài)子網(wǎng)計(jì)算中，増加了仿真計(jì)算的精度和可信度。
·
2、本發(fā)明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，結(jié)合不同算法子網(wǎng)之間的諧波相關(guān)特性，如小步長算法子網(wǎng)、電磁子網(wǎng)、機(jī)電子網(wǎng)、實(shí)際物理裝置等之間的組合聯(lián)接接ロ設(shè)計(jì)，不局限于不同子網(wǎng)之間的算法，不用更改子網(wǎng)算法。3、本發(fā)明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法與機(jī)電ー電磁混合基頻分網(wǎng)方式相兼容，因此對分多個(gè)子網(wǎng)情況下采用和基頻同樣的分網(wǎng)算法，所建立的多個(gè)頻率相關(guān)戴維南等值電路不受分網(wǎng)數(shù)量的影響。4、本發(fā)明無需對現(xiàn)有機(jī)電ー電磁混合仿真程序進(jìn)行大規(guī)模的改動(dòng)，計(jì)算量較小，可與現(xiàn)有的ADPSS算法相兼容，實(shí)現(xiàn)的可行性較高，本發(fā)明沒有進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)縮減和諧波源刪除等，設(shè)計(jì)誤差小。


圖I是本發(fā)明提供的各次不同頻率域下的等值戴維南接ロ矩陣的示意圖；其中，頻率h=l，5，7，11…N，N是不包括3k (k=l，2，3…無窮自然數(shù))的自然數(shù)；
圖2 (a)是本發(fā)明提供的常數(shù)項(xiàng)對應(yīng)的等值電路示意圖；圖2 (b)是本發(fā)明提供的實(shí)數(shù)極點(diǎn)項(xiàng)對應(yīng)的等值電路示意圖；圖3是本發(fā)明提供的RLC并聯(lián)電路示意圖；圖4是本發(fā)明提供的共軛復(fù)數(shù)對極點(diǎn)的等值電路示意圖；圖5是本發(fā)明提供的濾波等值網(wǎng)絡(luò)Zrai的示意圖；圖6是本發(fā)明提供的頻率相關(guān)等值模型和多頻諧波電源的等值接ロ電路ひご的不意圖；圖7是本發(fā)明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，圖7是本發(fā)明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法的流程圖，如圖7所示，該方法包括下述步驟( I)建立戴維南等值接ロ矩陣和接ロ等值電壓源；通過機(jī)電側(cè)諧波潮流模塊進(jìn)行頻率掃描計(jì)算，求出接ロ處各次諧波的電壓和電流；采用基頻分網(wǎng)等值電路算法，求出各次諧波下機(jī)電側(cè)的接ロ處的戴維南等值接ロ矩陣2 等值電壓源ひニ，其中，戴維南接ロ等值矩陣用下述I)式表示
權(quán)利要求
1.ー種混合仿真諧波特性的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 (1)建立戴維南等值接ロ矩陣和接ロ等值電壓源； (2)建立頻率相關(guān)等值模型； (3)建立多頻諧波電源的等值接ロ電路。
2.如權(quán)利要求I所述的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(I)中，通過機(jī)電側(cè)諧波潮流模塊進(jìn)行頻率掃描計(jì)算，確定接ロ處各次諧波的電壓和電流； 采用基頻分網(wǎng)等值電路，確定各次諧波機(jī)電側(cè)接ロ處的戴維南接ロ等值矩陣^；和接ロ等值電壓源ひ^。
3.如權(quán)利要求2所述的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述戴維南接ロ等值矩陣Ζ-用下述I)式表示z； ZJi …Z:]I); 其中,る丨為一次諧波為五次諧波；所述h為各次諧波的次數(shù),所述h = I, 5，7…N。
4.如權(quán)利要求I所述的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(2)中，利用戴維南等值接ロ矩陣[Z; Z； Z；…Z；]，采用矢量匹配的頻率相關(guān)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,建立頻率相關(guān)等值模型。
5.如權(quán)利要求4所述的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述建立頻率相關(guān)等值模型Zhj包括下述步驟 a、建立有理函數(shù)Zrai(S)來擬合特征阻抗； b、確定濾波等值網(wǎng)絡(luò)
6.如權(quán)利要求5所述的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述有理函數(shù)Zrai(S)用下述2)式表不: Zeq(s) = d0+~—+~=—+···+—^-2)； 其中①常數(shù)項(xiàng)dQ為正實(shí)數(shù)；②極點(diǎn)&1，a2,…，aN分別為負(fù)實(shí)數(shù)或成對出現(xiàn)的共軛復(fù)數(shù)，且共軛復(fù)數(shù)的實(shí)部為負(fù)；③留數(shù)^ r2,…，rN分別為正實(shí)數(shù)或成對出現(xiàn)的實(shí)部為正的共軛復(fù)數(shù)，且實(shí)數(shù)留數(shù)對應(yīng)實(shí)數(shù)極點(diǎn)，共軛復(fù)數(shù)留數(shù)對應(yīng)共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)；@所述的極點(diǎn)都是ー階的； 其中，所述常數(shù)項(xiàng)d0、極點(diǎn)B1, a2,…，aN以及留數(shù)r1； r2,…，rN通過矢量匹配算法求得。
7.如權(quán)利要求I所述的接ロ設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟(3)中，建立多頻諧波電源的等值接ロ電路ひ 由所述多頻諧波電源的等值接ロ電路び;>與頻率相關(guān)等值模型7串聯(lián)組成的戴維南等值電路，接入電磁分網(wǎng)進(jìn)行混合仿真。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種混合仿真諧波特性的接口設(shè)計(jì)方法。該方法包括下述步驟(1)建立戴維南等值接口矩陣和接口等值電壓源；(2)建立頻率相關(guān)等值模型；(3)建立多頻諧波電源的等值接口電路；本發(fā)明不僅結(jié)合了機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的接口模型頻率諧波特性，而且應(yīng)用了機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的諧波源特性，把機(jī)電暫態(tài)子網(wǎng)的諧波特性傳輸?shù)诫姶艜簯B(tài)子網(wǎng)計(jì)算中，增加了仿真計(jì)算的精度和可信度。
文檔編號G06F17/13GK102709911SQ20121017936
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者張星, 田芳, 鄭偉杰, 陳緒江 申請人:中國電力科學(xué)研究院