本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)實時仿真領域，尤其涉及一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法和裝置。

背景技術：

隨著柔性直流(兩電平拓撲、多電平拓撲等)、傳統(tǒng)高壓直流、新能源、電力電子固態(tài)變壓器等大量電力電子設備接入系統(tǒng)，網(wǎng)絡規(guī)模節(jié)點數(shù)急劇增加并且電力電子頻繁變拓撲的特征導致網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣需要頻繁求解，導致仿真效率急劇下降。目前，包含電力電子設備的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真僅能對較小規(guī)模進行仿真計算，仿真的規(guī)模和效率均難以滿足電網(wǎng)運行、規(guī)劃或者行為特性的要求。隨著高壓直流輸電和中低壓配單網(wǎng)構成的電力電子單元大規(guī)模接入交流系統(tǒng)以后，該問題變得尤為突出。

國內己投運多個多回柔性直流輸電工程，如南澳三端柔性直流輸電、南匯柔性直流輸電、舟山五端柔性直流輸電等工程投運，在建的有廈門柔性直流輸電工程、云南魯西直流背靠背工程。為了研究上述實際工程問題以及提供理論支撐，需要針對大規(guī)模交流系統(tǒng)和直流電網(wǎng)進行整體建模與仿真驗證。而對這樣龐大、復雜的系統(tǒng)進行暫態(tài)分析，離不開電磁暫態(tài)仿真技術的支持。但傳統(tǒng)的電磁暫態(tài)典型實時仿真步長是50～100μs，這個仿真步長不能滿足電力電子設備仿真的要求，電力電子設備需要更小的仿真步長來提高其仿真精度，但要對整個系統(tǒng)進行更小步長的仿真，則會過度占用仿真資源，降低仿真的速度。因此為了達到降低仿真所需資源，以及實現(xiàn)仿真效率和仿真精度之間的平衡，需要對整個系統(tǒng)的不同部分采用不同的仿真步長進行仿真。那么在一個大步長時間內，小步長仿真部分會將得到的多個仿真結果發(fā)送給大步長仿真部分，但在現(xiàn)有技術中，大步長仿真部分一般僅能接收到多個仿真結果中的最后一個，這就可能引起大步長仿真部分從接口獲得的數(shù)值不穩(wěn)定，產生跳變的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法和裝置，用以解決因對不同部分采用不同仿真步長引起的較大步長仿真部分從接口獲得的數(shù)值不穩(wěn)定，產生跳變的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法，所述方法包括：

模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型；

接收在第二仿真步長時間內，第一仿真裝置以第一仿真步長進行仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)，所述第二仿真步長大于所述第一仿真步長，在所述第二仿真步長時間內接收到至少兩次仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)；

將在第二仿真步長時間內，仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)輸入至所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型，以生成第二仿真數(shù)據(jù)，所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型用于求取在第二仿真步長時間內，仿真得到的所有第一仿真數(shù)據(jù)的平均值；

向第二仿真裝置發(fā)送所述第二仿真數(shù)據(jù)，所述第二仿真裝置用于以第二仿真步長仿真。

可選的，所述第二仿真步長是所述第一仿真步長的整數(shù)倍。

可選的，所述第一仿真數(shù)據(jù)或所述第二仿真數(shù)據(jù)至少包括電壓和電流。

可選的，所述方法還包括：接收在第二仿真步長時間內，第二仿真裝置進行仿真得到的第三仿真數(shù)據(jù)，將所述第三仿真數(shù)據(jù)輸入至所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型，向所述第一仿真裝置發(fā)送所述第三仿真數(shù)據(jù)。

可選的，所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型為傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型，所述傳輸線包括電容和電感；所述模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型包括：根據(jù)所述電力系統(tǒng)接口變壓器的電感l(wèi)1，l2和變比n0，計算所述傳輸線的電容c和電感l(wèi)以及理想變壓器的變比n，以模擬傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型。

可選的，所述l為所述電力系統(tǒng)接口變壓器的漏感，所述c＝(1.5δt)²/l，所述n＝n0，其中，δt為第二仿真步長。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置，所述裝置包括：

模擬單元，用于模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型；

接收單元，用于接收在第二仿真步長時間內，第一仿真裝置以第一仿真步長進行仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)，所述第二仿真步長大于所述第一仿真步長，在所述第二仿真步長時間內接收到至少兩次仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)；

輸入單元，將在第二仿真步長時間內，仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)輸入至所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型，以生成第二仿真數(shù)據(jù)，所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型用于求取在第二仿真步長時間內，仿真得到的所有第一仿真數(shù)據(jù)的平均值；

發(fā)送單元，用于向第二仿真裝置發(fā)送所述第二仿真數(shù)據(jù)，所述第二仿真裝置用于以第二仿真步長仿真。

可選的，所述接收單元，還用于接收在第二仿真步長時間內，第二仿真裝置進行仿真得到的第三仿真數(shù)據(jù)；所述輸入單元，還用于將所述第三仿真數(shù)據(jù)輸入至所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型；所述發(fā)送單元，還用于向所述第一仿真裝置發(fā)送所述第三仿真數(shù)據(jù)。

可選的，所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型為傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型，所述傳輸線包括電容和電感；

所述模擬單元，具體用于根據(jù)所述電力系統(tǒng)接口變壓器的電感l(wèi)1，l2和變比n0，計算所述傳輸線的電容c和電感l(wèi)以及理想變壓器的變比n，以模擬傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型。

可選的，所述l為所述電力系統(tǒng)接口變壓器的漏感，所述c＝(1.5δt)²/l，所述n＝n0，其中，δt為第二仿真步長。

本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法和裝置，模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型；接收在第二仿真步長時間內，第一仿真裝置以第一仿真步長進行仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)，所述第二仿真步長大于所述第一仿真步長，在所述第二仿真步長時間內接收到至少兩次仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)；將在第二仿真步長時間內，仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)輸入至所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型，以生成第二仿真數(shù)據(jù)，所述仿真數(shù)據(jù)轉換模型用于求取在第二仿真步長時間內，仿真得到的所有第一仿真數(shù)據(jù)的平均值；向第二仿真裝置發(fā)送所述第二仿真數(shù)據(jù)，所述第二仿真裝置用于以第二仿真步長仿真。即通過模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型，使第一仿真裝置和第二仿真裝置之間可以相互解耦而分別進行計算，從而解決了因對不同部分采用不同仿真步長引起的較大步長仿真部分從接口獲得的數(shù)值不穩(wěn)定，產生跳變的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種接口變壓器等值模型示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種接口變壓器等值模型變形示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種仿真數(shù)據(jù)轉換模型示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種第一仿真裝置側歷史電流源計算示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置的框圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了便于清楚描述本發(fā)明實施例的技術方案，在本發(fā)明的實施例中，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法，該方法的執(zhí)行主體可以是軟件或硬件，具體的可以是第一仿真裝置的一部分，也可以是第二仿真裝置的一部分，也可以是獨立于第一仿真裝置和第二仿真裝置的軟件或硬件，所述第一仿真裝置和第二仿真裝置也可以是軟件或硬件，可以是兩個獨立的硬件，也可以是集成在同一個硬件上的軟件程序。參考圖1所示，該方法包括以下步驟：

s101、模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型。

在本發(fā)明實施例中，仿真數(shù)據(jù)轉換模型為傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型，傳輸線包括電容和電感。當然也可以是其他滿足本發(fā)明需要的仿真數(shù)據(jù)轉換模型。該模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型具體為：根據(jù)實際電力系統(tǒng)接口變壓器的電感l(wèi)1，l2和變比n0，計算傳輸線的電容c和電感l(wèi)以及理想變壓器的變比n，以模擬傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型。優(yōu)選的，l為電力系統(tǒng)接口變壓器的漏感，在本發(fā)明實施例中，l＝l1+l2/n²，c＝(1.5δt)²/l，n＝n0，其中，δt為第二仿真步長。

具體的，現(xiàn)有技術實際電力系統(tǒng)接口變壓器在數(shù)學上可以表示為傳輸線，參考圖2所示，其等值模型為電感和理想變壓器相串聯(lián)。參考圖3所示，在圖2中的兩邊均加上并聯(lián)電容。先假設兩邊的仿真步長一樣，這樣我們可以根據(jù)dommel等值計算原理，把接口變壓器像傳輸線一樣解開，變形為傳輸線和理想變壓器的串聯(lián)，如圖4所示。

當兩邊步長不一樣時，第一仿真裝置側形成歷史電流源時，為準確計算第一仿真裝置側諾頓等值電流源，需要先平均該時間點(t時刻)前后各半個第二仿真步長(t-0.5δt至t+0.5δt時間段)的電流量，如圖5所示(圖中兩個斜劃線之間的時間代表第一仿真步長的時間)。

由于電容c是額外引入的，為盡量減少系統(tǒng)能量的變化，電容c應盡量少，故?。?imgfile="bda0001253242150000051.gif"wi="289"he="62"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>為使得傳輸線模型與接口變壓器盡量接近，傳輸線的電感l(wèi)應與接口變壓器的漏感相等，則根據(jù)上述公式得：c＝(1.5δt)²/l。

當然傳輸線的電容c和電感l(wèi)以及理想變壓器的變比n也可以是其他值，例如，l可以是根據(jù)實際需要參考電力系統(tǒng)接口變壓器的漏感設置的一個值，計算c的公式也可以是其他公式，n可以是根據(jù)實際需要設置的值，具體不在贅述。

在本發(fā)明實施例中，仿真數(shù)據(jù)轉換模型的基本原理是將實際電力系統(tǒng)接口變壓器等效為傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型，從而使得第一仿真裝置和第二仿真裝置之間可以相互解耦而分別進行計算，同時，通過選擇合適的l和c值，使得系統(tǒng)能量變化最小。

s102、接收在第二仿真步長時間內，第一仿真裝置以第一仿真步長進行仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)。

第二仿真步長大于第一仿真步長，在第二仿真步長時間內接收到至少兩次仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)就是仿真結果。這樣在一個第二仿真步長時間內，第一仿真裝置可以進行q次仿真，得到q次第一仿真數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，第二仿真步長是第一仿真步長的整數(shù)倍，這時q是整數(shù)，且q是一個大于或等于2的定值；否則q是整數(shù)，且q是一個大于或等于2的變值。第一仿真數(shù)據(jù)或第二仿真數(shù)據(jù)至少包括電壓和電流，還可以包括其他參數(shù)，具體參考現(xiàn)有技術，在此不再贅述。

s103、將在第二仿真步長時間內，仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)輸入至仿真數(shù)據(jù)轉換模型，以生成第二仿真數(shù)據(jù)。

仿真數(shù)據(jù)轉換模型用于求取在第二仿真步長時間內，仿真得到的所有第一仿真數(shù)據(jù)的平均值。也就是說，通過該仿真數(shù)據(jù)轉換模型可以求取得到在第二仿真步長時間內，仿真得到的q次第一仿真數(shù)據(jù)的平均值，即第二仿真數(shù)據(jù)。

s104、向第二仿真裝置發(fā)送第二仿真數(shù)據(jù)。

第二仿真裝置用于以第二仿真步長仿真。

在第二仿真步長時間內，第二仿真裝置可以獲得第一仿真裝置仿真得到的q次第一仿真數(shù)據(jù)的平均值。相對于現(xiàn)有技術實際電力系統(tǒng)中的接口變壓器，第二仿真裝置在第二仿真步長時間內僅能獲得第一仿真裝置的最后一次仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)而言，本發(fā)明實施例提供的多速率接口方法解決了因對不同部分采用不同仿真步長引起的較大步長仿真部分從接口獲得的數(shù)值不穩(wěn)定，產生跳變的問題。

若在實時仿真過程中，需要第一仿真裝置和第二仿真裝置之間進行實時交互，則該方法還需包括步驟s105-s107。

s105(可選的)、接收在第二仿真步長時間內，第二仿真裝置進行仿真得到的第三仿真數(shù)據(jù)。

在第二仿真步長時間內，第二仿真裝置只進行一次仿真，得到一次第三仿真數(shù)據(jù)。

s106(可選的)、將第三仿真數(shù)據(jù)輸入至仿真數(shù)據(jù)轉換模型。

s107(可選的)、向第一仿真裝置發(fā)送第三仿真數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口方法，通過模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型，使第一仿真裝置和第二仿真裝置之間可以相互解耦而分別進行計算，從而解決了因對不同部分采用不同仿真步長引起的較大步長仿真部分從接口獲得的數(shù)值不穩(wěn)定，產生跳變的問題。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置，其中各個功能模塊的實現(xiàn)可以參考上述實施例，在此不再贅述。參考圖6所示，該裝置包括：

模擬單元11，用于模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型；

接收單元12，用于接收在第二仿真步長時間內，第一仿真裝置以第一仿真步長進行仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)，第二仿真步長大于第一仿真步長，在第二仿真步長時間內接收到至少兩次仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)；

輸入單元13，將在第二仿真步長時間內，仿真得到的第一仿真數(shù)據(jù)輸入至仿真數(shù)據(jù)轉換模型，以生成第二仿真數(shù)據(jù)，仿真數(shù)據(jù)轉換模型用于求取在第二仿真步長時間內，仿真得到的所有第一仿真數(shù)據(jù)的平均值；

發(fā)送單元14，用于向第二仿真裝置發(fā)送第二仿真數(shù)據(jù)，第二仿真裝置用于以第二仿真步長仿真。

可選的，所述第二仿真步長是所述第一仿真步長的整數(shù)倍。

可選的，所述第一仿真數(shù)據(jù)或所述第二仿真數(shù)據(jù)至少包括電壓和電流。

可選的，接收單元12，還用于接收在第二仿真步長時間內，第二仿真裝置進行仿真得到的第三仿真數(shù)據(jù)；輸入單元13，還用于將第三仿真數(shù)據(jù)輸入至仿真數(shù)據(jù)轉換模型；發(fā)送單元14，還用于向第一仿真裝置發(fā)送第三仿真數(shù)據(jù)。

可選的，仿真數(shù)據(jù)轉換模型為傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型，傳輸線包括電容和電感；模擬單元11，具體用于根據(jù)電力系統(tǒng)接口變壓器的電感l(wèi)1，l2和變比n0，計算傳輸線的電容c和電感l(wèi)以及理想變壓器的變比n，以模擬傳輸線和理想變壓器相串聯(lián)的模型。

可選的，l為電力系統(tǒng)接口變壓器的漏感，c＝(1.5δt)²/l，n＝n0，其中，δt為第二仿真步長。

需要說明的是，本實施例中的接收單元12可以為電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置的處理裝置上具備接收功能的接口電路，如接收機或信息接收接口；發(fā)送單元14可以為電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置的處理裝置上具備發(fā)送功能的接口電路，如發(fā)送機或信息發(fā)送接口。其他單元可以為單獨設立的處理器，也可以集成在電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置的某一個處理器中實現(xiàn)，此外，也可以以程序代碼的形式存儲于電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置的存儲器中，由電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置的某一個處理器調用并執(zhí)行以上各個單元的功能。這里所述的處理器可以是一個中央處理器(英文全稱：centralprocessingunit，英文簡稱：cpu)，或者是特定集成電路(英文全稱：applicationspecificintegratedcircuit，英文簡稱：asic)，或者是被配置成實施本發(fā)明實施例的一個或多個集成電路。

本發(fā)明實施例提供了一種電力系統(tǒng)實時仿真中的多速率接口裝置，通過模擬仿真數(shù)據(jù)轉換模型，使第一仿真裝置和第二仿真裝置之間可以相互解耦而分別進行計算，從而解決了因對不同部分采用不同仿真步長引起的較大步長仿真部分從接口獲得的數(shù)值不穩(wěn)定，產生跳變的問題。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理包括，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，簡稱rom)、隨機存取存儲器(randomaccessmemory，簡稱ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。