[发明专利]一种大电网机电暂态仿真数值收敛性的识别和提高方法

摘要

本发明公开了一种大电网机电暂态仿真数值收敛性的识别和提高方法，基于交替求解中各积分时步迭代中发电机及其控制系统和动态负荷的输出变量的方差与均值之比，提出了暂态仿真数值收敛性指标，依据指标自动识别影响仿真收敛的关键动态元件，并从迭代初值改进、积分步长自动调整、静态负荷模型转换和迭代解合理选取方面，给出了提高仿真收敛性的方法，实现快速仿真分析；本发明针对目前国内通用的机电暂态仿真软件所采用的交替迭代求解算法，采用识别‑修正‑退出的三步策略，既保证了机电暂态仿真计算的稳定性，又能有效提高关键时段的仿真收敛性。

主权项

1.一种大电网机电暂态仿真数值收敛性的识别和提高方法，其特征在于，包括以下步骤：1)从0时刻开始大电网机电暂态仿真，采用微分方程和代数方程交替求解计算各时步的解，定义kmax为每一积分时步允许的最大迭代次数，交流系统初始积分步长为h0，FLAG1为是否采取缩小交流系统积分步长处理的标识，FLAG2为是否采取发电机模型迭代初值改进操作或者电力电子动态负荷模型内部积分步长调整操作的标识，FLAG3(j)为各静态负荷模型节点是否采取静态负荷模型转换的标识，j为静态负荷模型节点编号，初始时FLAG1＝0，FLAG2＝0，FLAG3(j)＝0；2)第2个积分时步及之后的积分时步每轮首次迭代时，即积分时步数n≥2且第n积分时步的迭代次数k_n＝0，判断第n‑1时步的迭代次数k_n‑1是否大于设定值k^set，且第n‑1时步的暂态仿真数值收敛性指标最大值是否大于暂态仿真数值收敛性指标最大设定值A^maxset，如果是则进入步骤3)；否则进入步骤6)；3)静态负荷模型包括静态恒功率负荷模型、静态恒电流负荷模型和静态恒阻抗负荷模型三部分，三部分的比例总和为100％，如果采用静态负荷模型的j节点电压低于设定值Vset，且FLAG3(j)＝0，将j节点静态恒功率负荷模型和静态恒电流负荷模型全部转化为静态恒阻抗负荷模型，并置FLAG3(j)＝1，进入步骤4)；如果静态负荷模型的j节点电压不低于设定值Vset，直接进入步骤4)；4)采取缩小交流系统积分步长处理，并置FLAG1＝1，进入步骤5)；5)若FLAG2不为0，直接进入步骤7)；若FLAG2为0，根据暂态仿真数值收敛性指标确定影响收敛性的关键节点集合，对关键节点集合中的发电机节点采用Simpson求积计算公式改进第n时步转子运动方程中发电机功角δ和频差ω状态量的初值，对关键节点集合中的电力电子动态负荷采取内部积分步长调整处理，令FLAG2＝1，进入步骤7)；6)如果FLAG1＝1，则恢复原交流系统积分步长，并置FLAG1＝0；如果FLAG2＝1，则恢复原发电机模型迭代初值计算方法，恢复原电力电子动态负荷的内部积分步长，并令FLAG2＝0；如果采用静态负荷模型的节点电压高于设定值Vset，且FLAG3(j)＝1，则将j节点按原静态负荷模型中的静态恒功率负荷模型、静态恒电流负荷模型和静态恒阻抗负荷模型比例进行恢复，并令FLAG3(j)＝0，进入步骤7)；如果上述标识不满足条件则直接进入步骤7)；7)继续第n时步的第kn次微分方程和代数方程交替求解，第kn次迭代完成后，令kn＝kn+1，当迭代结果满足约束条件，则结束第n时步的求解，令n＝n+1，kn＝0，进入步骤8)；否则重复步骤7)；8)如果达到设定的仿真结束时间则结束仿真；未达到设定的仿真结束时间则进入步骤2)。