[发明专利]一种用于电力系统实时仿真元件的构件化方法

说明书

本发明公开一种用于电力系统实时仿真元件的构件化方法。利用构件化设计思想，将电力元件的电气特性、对外等效及内部电气量求解等部分封装为构件。并在构件的组合原理基础上提出了电力构件的组合。对于仿真系统中一些连接方式较为固定，或者研究人员只关注其外部特性的电力系统组合单元，采用组合构件的形式进行建模，形成具有全新操作事件和外部接口的组合型电力构件。本发明设计的方法减小了网络方程求解所需的时间，加快了仿真速度，有效增加了电力系统实时仿真规模。

技术领域

本发明属于电力自动化技术领域，涉及一种用于电力系统实时仿真元件的构件化方法。

背景技术

电力系统实时仿真是实现新型二次设备硬件在环实验、对电力系统工作人员进行技术培训的基础，实现电力系统实时仿真具有十分重要的理论意义与工程应用背景。

状态变量法与节点电压法是两种经典的仿真求解方法。状态变量法通过预测校正法对各微分方程隐式地求解，在算法的选择上具有较大灵活性，并且对非线性元件的求解准确性较高，但计算效率较低并且不能灵活切换仿真步长。而节点电压法根据电力系统中基本元件的电压电流关系采用数值积分法将微分方程等值为对应的伴随电路模型，并通过节点电压法对线性电路求解，最后得到各节点的瞬时电压值。其特点是，仿真效率高且准确性高，同时可以保证良好的数值稳定性，已经成为电力系统实时仿真的主流算法。

但现有的用于电力系统实时仿真的节点电压法存在一大缺陷：在电力系统中，存在大量由一些基本电力元件以固定形式组成的单元，例如由隔离开关、断路器、电流互感器等组成的进线(出线)间隔单元，由线路、短路故障、断线故障等组成的可设置故障的线路单元，由变压器、接地刀闸、放电间隙等组成的变压器单元，由发电机、电流互感器、电压互感器、隔离开关、断路器等组成的发电机单元等。如果把每个元件都单独计算将会大大增加网络方程的维数，从而增加求解的计算量，增大了仿真时间，不利于实现实时仿真。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种设计合理、能有效减少网络方程求解计算量，从而提高电力系统实时仿真效率的电力系统实时仿真元件的构件化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于电力系统实时仿真元件的构件化方法，包括以下步骤：

(1)根据用户所给的原始参数，计算实时仿真所用的仿真参数；

(2)用差分化方法将电力元件差分化，并通过YU＝I的方程描述电力元件等效后的仿真模型，其中Y为电力元件的等效节点导纳矩阵，U为节点电压向量，I为节点注入电流向量；

(3)判断电力元件是否有内部节点，如果有，则运用高斯消元法消除内部节点，只保留外部节点；如果没有，则不用消去；

(4)得到电力元件的对外等效电路，对外等效电路即为电力构件的对外接口；

(5)对已构件化的电力系统实时仿真元件进行组合；得到组合后的电力构件。

进一步的，步骤(5)具体包括以下步骤：

(502)对组合单元中的各仿真元件进行构件化，得到相应的电力构件；

(502)通过对应的连接关系对单个电力构件进行组合，并依据对应的节点导纳矩阵消去该组合构件的内部节点，只保留对外等效节点。

进一步的，将电力构件组合成为组合型电力构件后，能够通过修改组合型电力构件特有的用户参数来间接修改子构件的用户参数。

进一步的，组合型电力构件的操作事件和连接机制完全等同于一个普通的电力构件，能够正常参与电气系统的运算。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：