专利名称：一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法
技术领域：
本发明属于电网仿真领域，具体涉及一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法。
背景技术：
电力系统发生扰动后，会产生复杂的机电暂态过程和电磁暂态过程，前者主要指由于发电机和电动机电磁转矩的变化所引起的电机转子机械运动的变化过程，后者则指各元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化过程。虽然机电暂态过程和电磁暂态过程同时发生并且相互影响，但是要对它们统一分析却十分复杂。由于不同的问题往往出于关注点的不同而对这两个暂态过程各有偏重，再考虑到二者的变化速度相差很大，因此工程上通常近似地对它们分别进行分析。这两种暂态过程的分析通常都采用数字仿真方法，其中机电暂态过程的仿真主要用于分析电力系统的稳定性，即用来分析当电力系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或过渡到一个新的稳定运行状态的问题。这类现象变化过程的持续时间常常在几秒到十几秒。由于系统频率变化不大，仿真时采用基波相量理论分析计算，即将网络中的电压、电流等物理量以基频相量表示，除原动机调速系统、发电机、励磁系统、PSS等动态元件以微分方程建模外，网络中其他元件都以它们的阻抗或导纳建模。机电暂态仿真实际上即为交替求解微分方程组和描述电网中母线和线路元件关系的网络代数方程组。电磁暂态过程仿真的主要目的在于分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便根据所得到的暂态过电压和过电流对相关电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。由于电磁暂态过程变化很快，一般需要分析和计算持续时间在毫秒级以内的电压、电流瞬时值变化情况，因此，分析中需要考虑元件的电磁耦合和非线性，有时还需计及输电线路分布参数所引起的波过程，以及考虑线路三相结构不对称、线路参数的频率特性以及电晕等因素的影响。这类电力系统现象的变化过程中系统频率往往波动很大，因此在电磁暂态仿真中通常采用时域瞬时值分析计算，而各元件均以微分方程建模。电磁暂态仿真实际上即为微分方程组的求解。根据不同的分析目的，分析人员基于系统的网架结构、元件参数等数据进行机电暂态或者电磁暂态的建模与仿真。其中针对实际系统的电磁暂态分析，已知的基础数据一般都是电网运行方式或规划方式数据，其元件数据多以机电暂态模型的形式体现。如前文所述，机电暂态模型和电磁暂态模型虽然不同，但主要由于后者考虑了系统频率变化或者其他一些电磁暂态过程而造成，故而二者之间仍然存在重合的部分。因此如何基于已有数据来正确建立电磁暂态模型，就需要一套从机电暂态模型到电磁暂态模型的完整对应规则来支持和保证。另外，电网运行方式或规划方式数据一般均已在一些机电暂态仿真软件中建立，若据此数据进一步在电磁暂态仿真软件中建模，则元件的部分参数录入、元件之间的连接关系搭建、仿真所依据的潮流初值的录入实际上均属重复性工作。而且现代电力系统规模不断扩大，运行方式也复杂多变，这都将引致机电暂态数据和电磁暂态数据的一致性维护问题，如纯靠人工来解决则颇为繁琐且耗时耗力。若能实现基于机电暂态、电磁暂态仿真软件的支持，从机电暂态数据到电磁暂态数据的自动转换以及更新，则必将大幅节省建模时间，并能保证数据的准确性及时效性。
发明内容
本发明提供一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，能够在已知机电暂态数据的基础上正确、高效地建立电磁暂态数据，且方法简单可靠，易于执行。为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，所述自动转换方法包括以下步骤步骤1.用户选定对应规则,并建立电磁暂态自定义模板库；步骤2.读取并记录所述机电暂态数据；步骤3.令元件序数i为O ;步骤4.判断第i个元件是否为特殊元件，若是则执行步骤5，若否则按对应规则直接转换后执行步骤6;步骤5.按匹配的电磁暂态自定义模板转换；步骤6.判断所述元件序数i是否等于N，若是则设置元件连接关系，若否则执行i=i+l后返回步骤4继续执行。所述机电暂态数据包括电力系统中元件总个数N、元件参数以及元件之间的连接
关系。 所述步骤5包括以下步骤步骤A.检索所述电磁暂态自定义模板库；步骤B.判断是否存在匹配的自定义模板，若是则应用自定义模板将元件转换为自定义元件，若否则不转换该元件，并提示用户创建相应的模板。所述对应规则为机电暂态模型和电磁暂态模型的对应规则，其包括交流线对应规贝IJ、发电机对应规则、变压器对应规则、感应电动机对应规则、电容器对应规则、电抗器对应规则、直流准稳态模型对应规则、SVC准稳态模型对应规则和TCSC准稳态模型对应规则。所述交流线对应规则包括频率无关线路模型对应规则和频率相关线路模型对应规则；所述频率无关线路模型对应规则中，当忽略线路分布参数所引起的波过程时，机电暂态模型中的交流线对应至电磁暂态模型的η型集中参数线路模型，若功率传输只采用单回线传输，则该交流线对应η型集中参数单回线路模型；若功率传输以多回线传输，则交流线整体对应至线间互耦η型集中参数多回线路模型；当考虑线路分布参数所引起的波过程时，机电暂态模型中的交流线对应至分布参数线路模型，若功率传输采用单回线路传输，则该线路对应至分布参数单回线路模型；若功率传输以多回线传输，则交流线整体对应至分布参数多回线路模型；所述频率相关线路模型对应规则中，若功率传输采用单回线路形式，则该线路对应至频率相关传输单回线模型；若以多回线传输，则这些线路应整体对应至频率相关传输多回线模型。所述发电机对应规则包括同步发电机对应规则、经典模型发电机对应规则和正弦函数电压源对应规则。所述变压器对应规则包括理想变压器对应规则和普通变压器对应规则。所述感应电动机对应规则包括单笼感应电动机对应规则、双笼感应电动机对应规则和绕线感应电动机对应规则。所述电容器对应规则包括三相串联电容对应规则和三相耦合电容对应规则。所述电抗器对应规则包括三相串联RL对应规则和三相耦合RL对应规则。与现有技术相比，本发明的有益效果在于1.在已知机电暂态数据的基础上正确、高效地建立电磁暂态数据；2.实现了从机电暂态数据到电磁暂态数据的转换；3.节省时间，数据准确性高，时效性强；4.方法简单可靠，易于执行。
图1是机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法流程图；图2是机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法实施例流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。如图1和图2，一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，所述自动转换方法包括以下步骤步骤1.用户选定对应规则,并建立电磁暂态自定义模板库；步骤2.读取并记录所述机电暂态数据；步骤3.令元件序数i为O ;步骤4.判断第i个元件是否为特殊元件，若是则执行步骤5，若否则按对应规则直接转换后执行步骤6;步骤5.按匹配的电磁暂态自定义模板转换；步骤6.判断所述元件序数i是否等于N，若是则设置元件连接关系，若否则执行i=i+l后返回步骤4继续执行。所述机电暂态数据包括电力系统中元件总个数N、元件参数以及元件之间的连接关系。所述步骤5包括以下步骤步骤A.检索所述电磁暂态自定义模板库；步骤B.判断是否存在匹配的自定义模板，若是则应用自定义模板将元件转换为自定义元件，若否则不转换该元件，并提示用户创建相应的模板。机电暂态模型至电磁暂态模型的对应规则如下电磁暂态模型与机电暂态模型相比，除了考虑系统频率变化以外，一般还需再计及一些因素的影响，例如输电线路分布参数所引起的波过程、线路参数的频率特性或者开关元件的非线性等，但这类因素到底计及多少需根据分析目的和要求而定。这即是说，不同的分析目的和要求需要不同精细程度的电磁暂态模型，电磁暂态模型和机电暂态模型并非一一对应关系。常用元件模型的具体对应规则详见表1，其中机电暂态模型按说明中的情况分类对应至相应的电磁暂态模型。由于各控制型元件的电磁暂态模型与机电暂态模型并无不同，故而此处不再将其列出。表I
权利要求
1.一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述自动转换方法包括以下步骤步骤1.用户选定对应规则，并建立电磁暂态自定义模板库；步骤2.读取并记录所述机电暂态数据；步骤3.令元件序数i为O ;步骤4.判断第i个元件是否为特殊元件，若是则执行步骤5，若否则按对应规则直接转换后执行步骤6 ；步骤5.按匹配的电磁暂态自定义模板转换；步骤6.判断所述元件序数i是否等于N，若是则设置元件连接关系，若否则执行i=i+l 后返回步骤4继续执行。
2.根据权利要求1所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述机电暂态数据包括电力系统中元件总个数N、元件参数以及元件之间的连接关系。
3.根据权利要求1所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述步骤5包括以下步骤步骤A.检索所述电磁暂态自定义模板库；步骤B.判断是否存在匹配的自定义模板，若是则应用自定义模板将元件转换为自定义元件，若否则不转换该元件，并提示用户创建相应的模板。
4.根据权利要求1所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述对应规则为机电暂态模型和电磁暂态模型的对应规则，其包括交流线对应规则、发电机对应规则、变压器对应规则、感应电动机对应规则、电容器对应规则、电抗器对应规则、 直流准稳态模型对应规则、SVC准稳态模型对应规则和TCSC准稳态模型对应规则。
5.根据权利要求4所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述交流线对应规则包括频率无关线路模型对应规则和频率相关线路模型对应规则；所述频率无关线路模型对应规则中，当忽略线路分布参数所引起的波过程时，机电暂态模型中的交流线对应至电磁暂态模型的η型集中参数线路模型，若功率传输只采用单回线传输，则该交流线对应η型集中参数单回线路模型；若功率传输以多回线传输，则交流线整体对应至线间互耦η型集中参数多回线路模型；当考虑线路分布参数所引起的波过程时，机电暂态模型中的交流线对应至分布参数线路模型，若功率传输采用单回线路传输，则该线路对应至分布参数单回线路模型；若功率传输以多回线传输，则交流线整体对应至分布参数多回线路模型；所述频率相关线路模型对应规则中，若功率传输采用单回线路形式，则该线路对应至频率相关传输单回线模型；若以多回线传输，则这些线路应整体对应至频率相关传输多回线模型。
6.根据权利要求4所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述发电机对应规则包括同步发电机对应规则、经典模型发电机对应规则和正弦函数电压源对应规则。
7.根据权利要求4所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述变压器对应规则包括理想变压器对应规则和普通变压器对应规则。
8.根据权利要求4所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述感应电动机对应规则包括单笼感应电动机对应规则、双笼感应电动机对应规则和绕线感应电动机对应规则。
9.根据权利要求4所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述电容器对应规则包括三相串联电容对应规则和三相耦合电容对应规则。
10.根据权利要求4所述的机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，其特征在于所述电抗器对应规则包括三相串联RL对应规则和三相耦合RL对应规则。
全文摘要
本发明提供一种机电暂态数据至电磁暂态数据的自动转换方法，属于电网仿真领域。提出一套从机电暂态模型到电磁暂态模型的完整对应规则，按照不同的分析目的和要求将机电暂态模型对应至不同精细程度的电磁暂态模型。基于此规则，进一步提出一种从机电暂态数据到电磁暂态数据的自动转换算法，在设定模型的具体对应关系后，以先元件自身后连接关系的处理顺序，进行数据的自动转换，其中复杂元件的处理借助电磁暂态自定义模版来解决。为如何在已知机电暂态数据的基础上正确、高效地建立电磁暂态数据提供了指导。
文档编号G06F17/50GK102999668SQ20121049067
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者刘敏, 徐兴伟, 刘永奇, 郭剑波, 邹卫美, 李泽宇, 杨宁, 徐得超, 朱旭凯, 李丹, 岳函, 田芳, 李亚楼, 金元, 李群, 裘微江, 佟德江, 孙永锋, 张亮, 白俊杰, 刘骥, 罗春青, 贾军茹, 刘欣 申请人:中国电力科学研究院, 东北电网有限公司, 国家电网公司