一种基于隐式精细数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于精细积分算法的电力系统暂态稳定仿真方法。与已有的电力系统暂态稳定数值积分方法相比，本发明将描述电力系统暂态过程的非线性微分方程组，表示为线性部分和非线性部分。通过合理地选取线性部分的系统矩阵和用一个可积函数逼近非线性项函数，推导出了隐式精细单步积分公式。该方法通过精细化地求解线性部分系统矩阵所对应的状态转移矩阵，使得积分公式有较高的精度，从而减少了暂态稳定仿真的计算量。

主权项

1. 一种基于隐式精细数值积分的电力系统暂态稳定仿真方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤1：输入系统的原始参数和信息，进行潮流计算，得到稳态工况下的运行变量值，包括各台发电机节点的电压，注入网络的电流，电磁功率，其中，为发电机台数；步骤2：计算状态变量初值，包括发电机功角、角频率和发电机的暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节状态变量初值；步骤3：形成描述系统暂态过程的微分方程和网络代数方程，并且进行网络代数方程因子表分解；步骤4：置暂态稳定计算初值时刻；步骤5：判断是否有故障或操作发生；若无，则转向步骤8；若有，则执行步骤6；步骤6：依据故障或操作情况，修改微分方程和网络代数方程及其因子表；步骤7：求解网络代数方程，得到时刻的运行变量；步骤8：计算时刻的系统的状态变量值包括发电机功角、角频率和发电机的暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节状态变量值，及运行变量值包括发电机节点的电压，注入网络的电流和电磁功率，具体过程如下：步骤8.1：判断本步的步长是否与前一时刻步长相同，若相同，则跳转到步骤8.3，若不同，则进行步骤8.2的操作；步骤8.2：根据微分方程得到状态矩阵和非线性项的线性化表达式，利用步长，计算出状态转移矩阵、非线性项状态线性化后的常数项状态转移矩阵的和非线性项线性化后的线性项状态转移矩阵的；步骤8.3：给定时刻的状态变量值及运行变量值，置迭代次数；步骤8.4：预估时刻的状态变量值；步骤8.5：根据网络代数方程以及状态变量值计算运行变量值；步骤8.6：根据计算求得的的运行状态变量值，按下式求解时刻的状态变量值，其中，式中的表示时刻的各台发电机的发电机功角、角频率、暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节状态变量组成的状态向量子向量，为时刻各台发电机的发电机功角、角频率、暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节非线性项线性化后的常数项组成的向量，为和时刻各台发电机的发电机功角、角频率、暂态和次暂态电势、励磁及调速系统各动态环节非线性项线性化后的一次项部分组成的向量；步骤8.7：检查两次迭代各发电机最大电磁功率偏差值，若偏差大于给定精度，令，返回步骤8.5继续迭代；否则，执行步骤9；步骤9：判断系统是否稳定，即任意两台发电机的最大相对摇摆功角是否大于某一给定值，若是执行步骤12；否则，执行步骤10；步骤10：将仿真时间推进一个步长，令，并以此时的值作为下一时刻的计算起点值，即值；步骤11：判断是否到达事先给定的仿真时间；若则执行步骤12，否则返回步骤5；步骤12：输出计算结果并结束计算。