一种基于RTDS大电网等值模型的仿真分析方法及装置与流程

一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法及装置
技术领域
1.本发明涉及仿真分析技术技域，尤其涉及一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法及装置。


背景技术：

2.随着交直流混联大电网的快速发展以及蓬勃发展的高比例新能源渗透，对大规模交直流混联电网进行全电磁暂态建模和仿真分析，已成为电网发展的必然要求。然而由于电磁暂态仿真计算量巨大，导致仿真效率降低，进而制约其应用于实际大电网。
3.虽然实时数字仿真器(real time digital simulator，rtds)充分利用大规模并行计算技术，是目前公认的高效电磁暂态仿真装置，但rtds的计算能力与硬件配置有极大关系，为实现大规模交直流混联电网的全电磁暂态仿真，需在硬件方面投入巨大投资。此外，在实际应用中，高比例新能源渗透的大电网模型涉及的新能源模型计算量较大，需要在保证仿真精度的同时，减小系统规模。
4.总而言之，在现阶段高比例新能源渗透的情况下，针对rtds平台，交直流混联大电网下还没有高效等值的方法。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法及装置，基于rtds平台，实现大电网等值模型的建立及仿真分析，在现阶段高比例新能源渗透的情况下，节约大量的仿真资源。
6.第一方面，本发明提供的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法，应用于rtds及直流混联大电网，包括：
7.s1，随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；
8.s2，基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；
9.s3，判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则返回执行步骤s2；
10.s4，接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。
11.可选地，所述步骤2包括：
12.s21，选出所述任务队列中的第一节点，并确定所述第一个节点所连接的变压器；
13.s22，从所述变压器的高压侧方向进行所述第一母线的母线搜寻，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型，并剔除所述第一节点。
14.可选地，所述步骤s22包括：
15.s221，于所述变压器的高压侧方向进行所述母线搜寻，判断是否存在电压等级高于所述电压阈值的第二母线；若是，则执行步骤s222；若否，则执行步骤s223；
16.s222，结束所述第一母线的所述母线搜寻，定义所述第一母线等值于所述第二母
线，并基于所述第二母线对所述带新能源机组进行等值建模，得到所述电网等值模型；
17.s223，将所述第一母线所连接的所有母线加入所述任务队列中。
18.可选地，所述步骤s222包括：
19.统计往所述第二母线等值的所有新能源机组，并按照所述新能源机组的种类，分别对所述新能源机组的有功及无功进行统计求和，得到初始电网等值模型；
20.对所述初始电网等值模型的倍乘系数进行修改，得到所述电网等值模型。
21.第二方面，本发明还提供了一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析装置，应用于rtds及直流混联大电网，包括：
22.获取模块，用于随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；
23.电网等值模型确定模块，用于基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；
24.判断模块，用于判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则执行所述电网等值模型确定模块；
25.仿真分析模块，用于接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。
26.可选地，所述电网等值模型确定模块包括：
27.节点确定子模块，用于选出所述任务队列中的第一节点，并确定所述第一个节点所连接的变压器；
28.剔除子模块，用与从所述变压器的高压侧方向进行所述第一母线的母线搜寻，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型，并剔除所述第一节点。
29.可选地，所述剔除子模块包括：
30.判断单元，用于于所述变压器的高压侧方向进行所述母线搜寻，判断是否存在电压等级高于所述电压阈值的第二母线；若是，则执行电网等值模型单元；若否，则执行任务队列加入单元；
31.所述电网等值模型，用于结束所述第一母线的所述母线搜寻，定义所述第一母线等值于所述第二母线，并基于所述第二母线对所述带新能源机组进行等值建模，得到所述电网等值模型；
32.所述任务队列加入单元，用于将所述第一母线所连接的所有母线加入所述任务队列中。
33.可选地，所述电网等值模型包括：
34.统计子单元，用于统计往所述第二母线等值的所有新能源机组，并按照所述新能源机组的种类，分别对所述新能源机组的有功及无功进行统计求和，得到初始电网等值模型；
35.修正子单元，用于对所述初始电网等值模型的倍乘系数进行修改，得到所述电网等值模型。
36.本技术第三方面提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器；
37.所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
38.所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法。
39.本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法。
40.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
41.本发明公开的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法及装置，应用于rtds及直流混联大电网，包括：s1，随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；s2，基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；s3，判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则返回执行步骤s2；s4，接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。基于rtds平台，实现大电网等值模型的建立及仿真分析，在现阶段高比例新能源渗透的情况下，节约大量的仿真资源。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图；
43.图1为本发明的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法实施例一的步骤流程图；
44.图2为本发明的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法实施例二的步骤流程图；
45.图3为本发明的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析装置实施例的结构框图。
具体实施方式
46.本发明实施例提供了一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法及装置，基于rtds平台，实现大电网等值模型的建立及仿真分析，在现阶段高比例新能源渗透的情况下，节约大量的仿真资源。
47.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
48.研究大规模交直流混联电网的安全稳定性，已成为国内学术界和工程界关注的热点，而电力系统数字仿真是研究大型交直流混联电网运行特性的有效工具，数字仿真的准确性将直接影响到分析结果的可靠程度。
49.机电暂态仿真分析是从大系统整体层面考察发电机之间的同步稳定性，其核心是
研究由能量传递造成的发电机转子间的摇摆过程，而电力网络的能量传递主要是由正序基频分量决定，因此基于正序基波相量模型的机电暂态仿真无法描述交直流系统间非基波频率下的相互作用特性。此外，机电暂态仿真软件普遍采用直流准稳态模型来模拟直流系统的动态响应过程，存在着不对称故障下换相失败无法准确判断、故障恢复过程不够准确等问题。
50.而电磁暂态仿真主要研究短时间内电压和电流瞬时值的变化情况，基于三相瞬时值模型，采用微分方程描述，系统中的变量不再是相量而是三相瞬时值，仿真模型考虑了元件的非线性动态特性和线路的分布参数特性等，可对高压直流(hvdc)系统及灵活交流输电系统(facts)等电力电子设备的开关过程进行精确仿真，能较真实地反映电力电子设备的动态特性。但rtds的计算能力与硬件配置有极大关系，为实现大规模交直流混联电网的全电磁暂态仿真，需在硬件方面投入巨大投资。此外，在实际应用中，高比例新能源渗透的大电网模型涉及的新能源模型计算量较大，需要在保证仿真精度的同时，减小系统规模。
51.为解决上述问题，本发明公开了一种配电网跨电压等级潮流控制方法，请参阅图1，图1为一种配电网跨电压等级潮流控制方法实施例一的步骤流程图，应用于rtds及直流混联大电网，包括：
52.s1，随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；
53.s2，基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；
54.具体而言，所述步骤2包括：
55.s21，选出所述任务队列中的第一节点，并确定所述第一个节点所连接的变压器；
56.s22，从所述变压器的高压侧方向进行所述第一母线的母线搜寻，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型，并剔除所述第一节点。
57.在一个可选实施例中，所述步骤s22包括：
58.s221，于所述变压器的高压侧方向进行所述母线搜寻，判断是否存在电压等级高于所述电压阈值的第二母线；若是，则执行步骤s222；若否，则执行步骤s223；
59.s222，结束所述第一母线的所述母线搜寻，定义所述第一母线等值于所述第二母线，并基于所述第二母线对所述带新能源机组进行等值建模，得到所述电网等值模型；
60.s223，将所述第一母线所连接的所有母线加入所述任务队列中。
61.s3，判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则返回执行步骤s2；
62.s4，接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。
63.本发明实施例通过s1，随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；s2，基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；s3，判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则返回执行步骤s2；s4，接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。基于rtds平台，实现大电网等值模型的建立及仿真分析，在现阶段高比例新能源渗透的情况下，节约大量的仿真资源。
64.请参阅图2，图2为本发明的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法实施例二的步骤流程图；应用于rtds及直流混联大电网，方法包括：
65.s201，随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；
66.需要说明的是，rtds全称为实时数字仿真器(real time digital simulator)，是一种专门设计用于研究电力系统电磁暂态现象的仿真装置。
67.在具体实现中，首先把随机选到的带新能源机组的母线bus a，即第一母线放入预先设定的任务队列中。
68.s202，选出所述任务队列中的第一节点，并确定所述第一个节点所连接的变压器；
69.s203，于所述变压器的高压侧方向进行所述母线搜寻，判断是否存在电压等级高于所述电压阈值的第二母线；若是，则执行步骤s204；若否，则执行步骤s206；
70.s204，统计往所述第二母线等值的所有新能源机组，并按照所述新能源机组的种类，分别对所述新能源机组的有功及无功进行统计求和，得到初始电网等值模型；
71.s205，对所述初始电网等值模型的倍乘系数进行修改，得到所述电网等值模型；
72.s206，将所述第一母线所连接的所有母线加入所述任务队列中；
73.在本发明实施例中，从任务队列中取出第一节点，并通过其连接的变压器，网高压侧方向出现进行母线搜寻，若存在电压等级高于电压阈值(即220kv)的bus b，即第二母线，若是，则统计往第二母线等值的所有新能源机组，并按照新能源机组的种类，分别对所述新能源机组的有功及无功进行统计求和，得到初始电网等值模型，然后对新能源机组的模型的倍乘系数进行修改，完成等值，得到电网等值模型；若否，则将第一母线所通过线路连接的母线都加入队列中。
74.s207，判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则返回执行步骤s202；
75.s208，接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。
76.在本发明实施例中，当接收到运维人员发出的仿真分析指令时，利用步骤s205所得到的得知模型进行仿真分析，从而得到仿真分析结果。
77.新能源机组的接入到电网侧的电压等级大部分都小于220kv以下，但是在rtds电磁暂态仿真中，大电网模型的仿真一般只使用包含220kv以上的网架结构的模型，因为220kv以下节点过多，对计算资源要求过高。因此这里高比例新能源并网就更加剧了资源和仿真规模的矛盾。所以需要将包含新能源机组的母线沿着高电压等级方向进行等值。电网的拓扑可以认为是一种图结构，因此可以将各个带着新能源机组的母线视作单元节点，从这些单元节点通过变压器，往高电压侧方向出发找到的母线，均可被视作图上的同一节点，而各个连接母线间的线路，可以被视作图上的连线。本发明实施例提供的一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法及装置，应用于rtds及直流混联大电网，包括：s1，随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；s2，基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；s3，判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则返回执行步骤s2；s4，接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。基于rtds平台，使用广度优先搜索算法，找到各个待等值的带着新能源机组的母线最近的220kv以上的高电压等级母线，从而完成等值实现大电网等值模型的建立及仿真分析，在现阶段高比例新能源渗透的情况下，节约大量的仿真资源。
78.请参阅图3，示出了一种基于rtds大电网等值模型的仿真分析装置实施例的结构
框图，应用于rtds及直流混联大电网，包括：
79.获取模块301，用于随机获取带新能源机组的第一母线，并将所述第一母线放入预先设定的任务队列中；
80.电网等值模型确定模块302，用于基于所述第一母线及所述任务队列，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型；
81.判断模块303，用于判断所述任务队列中的节点是否已全部遍历；若否，则执行所述电网等值模型确定模块；
82.仿真分析模块304，用于接收仿真分析指令，利用所述等值模型进行仿真分析，得到仿真分析结果。
83.在一个可选实施例中，所述电网等值模型确定模块302包括：
84.节点确定子模块，用于选出所述任务队列中的第一节点，并确定所述第一个节点所连接的变压器；
85.剔除子模块，用与从所述变压器的高压侧方向进行所述第一母线的母线搜寻，结合预先设定的电压阈值，对所述带新能源机组进行等值建模，得到电网等值模型，并剔除所述第一节点。
86.在一个可选实施例中，所述剔除子模块包括：
87.判断单元，用于于所述变压器的高压侧方向进行所述母线搜寻，判断是否存在电压等级高于所述电压阈值的第二母线；若是，则执行电网等值模型单元；若否，则执行任务队列加入单元；
88.所述电网等值模型，用于结束所述第一母线的所述母线搜寻，定义所述第一母线等值于所述第二母线，并基于所述第二母线对所述带新能源机组进行等值建模，得到所述电网等值模型；
89.所述任务队列加入单元，用于将所述第一母线所连接的所有母线加入所述任务队列中。
90.在一个可选实施例中，所述电网等值模型包括：
91.统计子单元，用于统计往所述第二母线等值的所有新能源机组，并按照所述新能源机组的种类，分别对所述新能源机组的有功及无功进行统计求和，得到初始电网等值模型；
92.修正子单元，用于对所述初始电网等值模型的倍乘系数进行修改，得到所述电网等值模型。
93.本技术还提供了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器；
94.存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
95.处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例中的基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法。
96.本技术还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述方法实施例中的基于rtds大电网等值模型的仿真分析方法。
97.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结
合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
98.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
99.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
100.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
101.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。