[发明专利]基于树形分层双向迭代的电力系统数字混合仿真方法

权利要求书

1.一种基于树形分层双向迭代的电力系统数字混合仿真方法，其特征是，包括下列步骤：采用树形分层对网络划分和电力系统元件进行组件化分解，电力系统元件包括发电机及其控制器、负荷、HVDC、FACTS器件及其控制器；将整体电力系统高维方程组分解为低维的多个方程组来处理；然后运用双向迭代技术，编写接口程序，调用EMTDC仿真引擎完成多步电磁暂态仿真，并按照模块化要求获得TSP部分的标准化对外接口数据，以实现EMTDC子系统和TSP子系统的快速交替仿真及并行实施。

2.如权利要求1所述的基于树形分层双向迭代的电力系统数字混合仿真方法，其特征是，所述下列步骤进一步细化为：

步骤101：系统初始化模块化处理，将电力网络按照节点分裂原则分割为适度规模的多个子网，子网之间的联结方式为多层树形结构；

步骤102：根据网络划分的结果，使用电力系统组件树描述整个电力系统，组件树由多个组件依多层树形结构组成，每个组件表示一个子网或者一个电力系统动态元件；

步骤103：对电力系统组件树中各个组件数学模型中的待求变量进行分类，列写出电力系统组件树中各个组件的独立的数学模型方程；

步骤104：对每个组件中的微分方程进行差分化，使各组件的非线性微分代数方程组在各时段转化为非线性代数方程；

步骤105：对每个组件列写出Jacobian矩阵方程，根据潮流计算结果获得各组件状态变量初值；

步骤106：基于所求变量在某时步的预测值，更新每个组件的Jacobian矩阵方程；

步骤107：进行EMTDC子系统和TSP子系统的快速交替仿真，采用双向迭代技术求解出每个组件模型中的变量修正量，并使用求出的变量修正量对待求变量进行修正；

步骤108：判断仿真是否结束，若未结束，进入下一时步的计算，转步骤106；否则，退出仿真。

3.如权利要求2所述的基于树形分层双向迭代的电力系统数字混合仿真方法，其特征是，在进行步骤101至104时，根据网络划分的结果和系统中动态元件的分布情况，采用电力系统组件树来描述整个电力系统的构成情况，通过列写组件树中各个组件的结构化数学模型方程进行模块化处理，这些树形分层实施特征在于：(1)各网络以多层树形结构相联接，最上层只有一个子网。(2)子网通过一些母线与多个下层子网相连接；子网通过一些母线与一个上层子网相连接。每个子网的上界母线是其上层子网中的下界母线；(3)每个子网的上界母线的个数原则上没有数目限制。每个子网的各个下层子网可以拥有共同的上界母线，除此外，不能再有其它的公共母线；(4)最上层的子网没有上界母线，无下层子网的子网没有下界母线。

4.如权利要求2所述的基于树形分层双向迭代的电力系统数字混合仿真方法，其特征是，步骤107进一步细化的具体步骤为：

107-1：开始混合仿真，系统处于故障前的稳态阶段，求取TSP对EMTDC的诺顿等效电路和接口母线瞬时频率；

107-2：在T0至T1时刻之间进行EMTDC仿真，求取电磁暂态子系统各元件电压、电流瞬时值；

107-3：对EMTDC仿真得到的接口母线处电压、电流三相瞬时值进行曲线拟合，求取基频正序分量，EMTDC对TSP等效为恒功率负荷；

107-4：在T0至T1时刻之间进行TSP仿真，利用过去一个周波的计算结果计算得出边界点电压、电流等参量的基波有效值，并送入机电暂态仿真部分，求取T1时刻TSP仿真变量；

107-5：假设T1时刻系统发生故障(故障可以发生在电磁暂态侧，也可发生在机电暂态侧)，修改节点导纳矩阵，求取故障瞬间系统非状态变量；

107-6：使用T1时刻TSP仿真变量更新诺顿等效电路，并求取接口母线瞬时频率；

107-7：在T1至T2时刻之间进行EMTDC仿真，求取电磁暂态子系统各元件电压、电流瞬时值；

107-8：更新EMTDC对TSP的等效模块数值；

107-9：在T1至T2时刻之间进行TSP仿真，求取T2时刻TSP仿真变量；

107-10：重复107-6到107-9过程，直到故障清除时刻。