[发明专利]一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法

说明书

本发明涉及力系统暂态仿真技术领域，公开了一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法。包括以下过程：确定控制器传递函数中需要初始化的模块i和模块i的变量输出Y_i0，以及控制器的参考输入Y_ref0；确定稳定状态下输出Y_i0与包括控制器的输入、需求输出在内的已知量的关系；添加用于初始化的发电机变量；在Script中定义发电机初始化状态和正常状态的变量、模块i的变量以及计算发电机初始化状态下的模块i的输出Y_i0；发电机完成初始化后锁定控制器的参考输入。本发明的技术方案的发电机初始化达到稳定状态时，自定义控制器也达到稳定状态，实现对自定义控制器的初始化。

技术领域

本发明涉及力系统暂态仿真技术领域，特别是一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法。

背景技术

PSCAD-EMTDC(简称PSCAD)是世界上应用最广泛的电磁暂态仿真软件之一。该软件的提供了丰富的发电机控制系统模型库，如调速系统、励磁系统等。但在实际仿真中，总会用到官方模型库中没有的控制器，这时就需对该模型进行自定义。

PSCAD提供了两种建立自定义控制器的方法，一种是使用软件提供的连续系统模型函数(Continuous System Model Functions)进行搭建；另一种是在PSCAD的自定义模块中，通过编写脚本(Script)实现控制系统建模。与第一种方法相比，第二种方法建立的模型更便于使用。

用以上任意一种方法建立的自定义控制器，都要进行适当的初始化才能准确模拟实际控制系统。这是因为电磁暂态仿真的数学本质就是求解微分方程，而微分方程需要给出适当的边界条件才能给出正确的解，初始化就是给出这个边界条件。另一方面，根据电力系统电磁暂态仿真的要求，在施加扰动前，需要让系统处于稳定状态，才能让仿真结果与实际运行接近。因此，自定义控制器需要在系统潮流确定、被控对象达到稳定状态时给出稳定的输出；控制器内部的状态变量的值和参考输入值在不施加扰动的情况下不发生变化。

对于有独立潮流计算程序电力系统仿真软件，要达到以上要求并不难，但PSCAD有独特的潮流计算方式。在暂态仿真开始后，PSCAD通过调整发电机功率、电压等变量以确定系统潮流，同时完成对发电机的初始化。也就是说，无法在仿真开始前得到系统潮流，进而初始化控制器。因此，有必要提供一种方法实现对PSCAD自定义控制器初始化。传统的初始化方法为：在仿真开始瞬间，将变量初始值设置为0。这样做的缺点是，在发电机完成初始化达到稳定状态时控制器尚未达到稳定状态。从文献“PSASP模型向PSCAD软件转换方法研究及应用”(郭杏叶，重庆大学,2015)可以看出，在发电机潮流确定瞬间，其自定义励磁系统励磁电压输出仍然为0。这会使发电机运行状态偏离潮流计算确定的状态，进而影响仿真结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法。

本发明采用的技术方案如下：一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法，包括以下过程：步骤1、确定控制器传递函数中需要初始化的模块i和模块i的变量输出Y_i0，以及控制器的参考输入Y_ref0；步骤2、确定稳定状态下输出Y_i0与包括控制器的输入、需求输出在内的已知量的关系；步骤3、添加用于初始化的发电机变量；步骤4、在Script中定义发电机初始化状态和正常状态的变量、模块i的变量以及计算发电机初始化状态下的模块i的输出Y_i0；步骤5、发电机完成初始化后锁定控制器的参考输入。

进一步的，所述步骤1中的需要初始化的模块包括惯性环节、超前滞后环节、微分环节和积分环节；如果自定义控制器中包含含状态变量的环节，则将所述含状态变量的环节分解，用所述惯性环节、超前滞后环节、微分环节和积分环节表示。