專利名稱：一種混合仿真諧波特性的接口設計方法
技術領域：
本發明涉及一種電カ系統的接ロ設計方法，具體涉及ー種混合仿真諧波特性的接ロ設計方法。
背景技術：
時域仿真已經成為電カ系統分析、設計和研究的重要工具，隨著電カ電子技術的廣泛應用，柔性交流輸電、高壓直流輸電以及分布式發電在內的電カ系統各個環節中，特別是大量可再生能源發電設備一般都需要通過電カ電子變流器才能接入電網中，在電カ系統機電ー電磁混合仿真中，由于機電暫態計算和電磁暫態計算的步長和算法的差別，采用傳統的諾頓ー戴維南等值接ロ電路時，機電子網的諧波特性并不能夠反饋到電磁子網的計算 中，隨著各種新型電カ電子設備裝置在電カ系統中的普及和應用，諧波問題日益突出，諧波源產生的諧波對電カ系統造成污染，影響到整個電カ系統的電氣環境。特別是近年來要求實施“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際上就是對電網環境的保護，是ー項有重大現實意義的工作。在機電ー電磁混合仿真中，由于機電暫態計算分網的規模往往較大，包含很多諧波源設備，會產生大量的諧波，電磁暫態計算分網要求計算精確，而且經常通過物理接ロ連接實際物理設備，對諧波影響需要充分考慮，如果忽略機電大網的諧波特性，這會影響電磁側的計算精度，乃至影響整個大電網的計算可信度。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供ー種混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，本發明可應用于電カ系統機電暫態一電磁暫態混合仿真中不同分網之間的計算接ロ，本發明不僅結合了機電暫態子網的接ロ模型頻率諧波特性，而且應用了機電暫態子網的諧波源特性，把機電暫態子網的諧波特性傳輸到電磁暫態子網計算中，増加了仿真計算的精度和可信度。本發明的目的是采用下述技術方案實現的ー種混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，其改進之處在于，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 )建立頻率相關等值模型；(3)建立多頻諧波電源的等值接ロ電路。優選的，所述步驟(I)中，通過機電側諧波潮流模塊進行頻率掃描計算，確定接ロ處各次諧波的電壓和電流；采用基頻分網等值電路，確定各次諧波機電側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,所述h = 1，5，7···
N0優選的，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算法進行數據擬合，建立頻率相關等值模型。較優選的，所述建立頻率相關等值模型包括下述步驟a、建立有理函數Zeq(S)來擬合特征阻抗；b、確定濾波等值網絡Zeq。較優選的，所述有理函數Zeq(S)用下述2)式表示Ζ = /0+~—+ —2 +…+^^~2)，其中①常數項dQ為正實數；②極點ai，a2，…，aN分別為負實數或成對出現的共軛復數，且共軛復數的實部為負；③留數^ r2,…，rN分別為正實數或成對出現的實部為正的共軛復數，且實數留數對應實數極點，共軛復數留數對應共軛復數極點；@所述的極點都是ー階的；其中，所述常數項dQ、極點a” a2,…，aN以及留數!T1, r2,…，rN通過矢量匹配算法求得。優選的，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等值模型Z=串聯組成的戴維南等值電路，接入電磁分網進行混合仿真。與現有技術比，本發明達到的有益效果是I、本發明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，可應用于電カ系統機電暫態ー電磁暫態混合仿真中不同分網之間的計算接ロ，本發明不僅結合了機電暫態子網的接ロ模型頻率諧波特性，而且應用了機電暫態子網的諧波源特性，把機電暫態子網的諧波特性傳輸到電磁暫態子網計算中，増加了仿真計算的精度和可信度。
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2、本發明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，結合不同算法子網之間的諧波相關特性，如小步長算法子網、電磁子網、機電子網、實際物理裝置等之間的組合聯接接ロ設計，不局限于不同子網之間的算法，不用更改子網算法。3、本發明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，該設計方法與機電ー電磁混合基頻分網方式相兼容，因此對分多個子網情況下采用和基頻同樣的分網算法，所建立的多個頻率相關戴維南等值電路不受分網數量的影響。4、本發明無需對現有機電ー電磁混合仿真程序進行大規模的改動，計算量較小，可與現有的ADPSS算法相兼容，實現的可行性較高，本發明沒有進行網絡縮減和諧波源刪除等，設計誤差小。
圖I是本發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)的自然數；
圖2 (a)是本發明提供的常數項對應的等值電路示意圖；圖2 (b)是本發明提供的實數極點項對應的等值電路示意圖；圖3是本發明提供的RLC并聯電路示意圖；圖4是本發明提供的共軛復數對極點的等值電路示意圖；圖5是本發明提供的濾波等值網絡Zrai的示意圖；圖6是本發明提供的頻率相關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是本發明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設計方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進ー步的詳細說明。本發明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，圖7是本發明提供的混合仿真諧波特性的接ロ設計方法的流程圖，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；通過機電側諧波潮流模塊進行頻率掃描計算，求出接ロ處各次諧波的電壓和電流；采用基頻分網等值電路算法，求出各次諧波下機電側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
權利要求
1.ー種混合仿真諧波特性的接ロ設計方法，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)建立頻率相關等值模型； (3)建立多頻諧波電源的等值接ロ電路。
2.如權利要求I所述的接ロ設計方法，其特征在于，所述步驟(I)中，通過機電側諧波潮流模塊進行頻率掃描計算，確定接ロ處各次諧波的電壓和電流； 采用基頻分網等值電路，確定各次諧波機電側接ロ處的戴維南接ロ等值矩陣^；和接ロ等值電壓源ひ^。
3.如權利要求2所述的接ロ設計方法，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,所述h = I, 5，7…N。
4.如權利要求I所述的接ロ設計方法，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算法進行數據擬合,建立頻率相關等值模型。
5.如權利要求4所述的接ロ設計方法，其特征在于，所述建立頻率相關等值模型Zhj包括下述步驟 a、建立有理函數Zrai(S)來擬合特征阻抗； b、確定濾波等值網絡
6.如權利要求5所述的接ロ設計方法，其特征在于，所述有理函數Zrai(S)用下述2)式表不: Zeq(s) = d0+~—+~=—+···+—^-2)； 其中①常數項dQ為正實數；②極點&1，a2,…，aN分別為負實數或成對出現的共軛復數，且共軛復數的實部為負；③留數^ r2,…，rN分別為正實數或成對出現的實部為正的共軛復數，且實數留數對應實數極點，共軛復數留數對應共軛復數極點；@所述的極點都是ー階的； 其中，所述常數項d0、極點B1, a2,…，aN以及留數r1； r2,…，rN通過矢量匹配算法求得。
7.如權利要求I所述的接ロ設計方法，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;>與頻率相關等值模型7串聯組成的戴維南等值電路，接入電磁分網進行混合仿真。
全文摘要
本發明涉及一種電力系統的接口設計方法，具體涉及一種混合仿真諧波特性的接口設計方法。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)建立頻率相關等值模型；(3)建立多頻諧波電源的等值接口電路；本發明不僅結合了機電暫態子網的接口模型頻率諧波特性，而且應用了機電暫態子網的諧波源特性，把機電暫態子網的諧波特性傳輸到電磁暫態子網計算中，增加了仿真計算的精度和可信度。
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 優先權日2012年6月1日
發明者張星, 田芳, 鄭偉杰, 陳緒江 申請人:中國電力科學研究院