(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210829815.5 (22)申请日 2022.07.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114912300 A (43)申请公布日 2022.08.16 (73)专利权人 国网湖北省电力有限公司经济技 术研究院 地址 430077 湖北省武汉市武昌区水果湖 街徐东路47号 专利权人 武汉大学 (72)发明人 赵红生　任羽纶　王博　徐秋实　 徐慎凯　刘承锡　余轶　王俊琪　 熊志　(74)专利代理 机构 武汉市首臻知识产权代理有 限公司 42 229 专利代理师 高琴 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/16(2006.01) H02J 3/00(2006.01) G06F 113/04(2020.01) 审查员 张驰 (54)发明名称 一种电力系统快速时域仿真方法 (57)摘要 一种电力系统快速时域仿真方法， 先对电力 系统的动态 微分方程和代数方程进行微分变换， 得到对应的微分变换式， 再基于电力系统各状态 变量和节 点电压的初值、 利用动态 微分方程和代 数方程的微 分变换式进行交叉计算， 以确定该时 间点各状态变量和节点电压的解析解， 然后采用 微分变换的反变换式和设置的时间步长计算下 一时间点各状态 变量和节点电压值， 以其作为幂 级数系数的初值再次进行交叉计算 以得到下一 时间点各状态变量和节点电压的解析解， 不断循 环， 直至达到模拟时长， 此时得到各时间点处的 各状态变量和节点电压值， 完成时域仿真。 本发 明显著提高了计算速度， 有利于对电力系统的动 态分析与控制。 权利要求书4页 说明书10页 附图6页 CN 114912300 B 2022.09.30 CN 114912300 B 1.一种电力系统快速时域仿真方法， 其特 征在于： 所述方法依次包括以下步骤： 步骤A、 对电力系统的动态微分方程和代数方程进行微分变换， 得到对应的微分变换 式； 步骤B、 基于电力系统各状态变量和节点电压的初值、 利用动态微分方程和代数方程的 微分变换式进 行交叉计算， 以确定所述初值所对应的时间点各状态变量和节点电压的解析 解， 依次包括以下步骤： 步骤B1、 先输入电力系统各状态变量和节点电压的初值x0和v0， 即为X[0]、 V[0]的值， 然 后分别基于动态微分方程对应的微分变换式、 代数方程的微分变换式计算出各状态变量的 第1阶幂级数系数 X[1]、 节点电压的第1阶幂级数系数V[1]； 步骤B2、 循环重复步骤B1， 直至阶数k达到最大值， 此时得到该时间点各状态变量和节 点电压值； 步骤C、 先采用微分变换的反变换式和设置的时间步长计算下一时间点各状态变量和 节点电压值， 再重复步骤B以得到下一时间点各状态变量和节点电压的解析解； 步骤D、 循环重复步骤C， 直至达到模拟时长， 最终得到各时间点处 的各状态变量和节点 电压值， 此时完成时域仿真。 2.根据权利要求1所述的一种电力系统快速时域仿真方法， 其特 征在于： 步骤A中， 所述动态微分方程 为： pei＝vdiidi+vqiiqi 其中 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114912300 B 2其中 上式中， 状态变量δi、 Δωi、 e′qi、 e′di、 e″qi、 e″di分别为第i台发电机的转子角、 转速差、 q 轴暂态电势、 d轴暂态电势、 q轴次暂态电势和d轴次暂态电势， 状态变量efdi为与第i台发电 机对应的励磁机的励磁电压， 状态变量pmi为第i台发电机对 应的调速器输入的机械功率， 各 状态变量上方的点表示求积分， G为发电机的数量， ωS为标准频率50Hz， pei为第i台发电机 的电功率， Di、 Hi分别为第i台发电机的阻尼常数、 惯性常数， xdi、 x′di、 x″di分别为第i台发电 机d轴的同步电抗、 暂态电抗、 次暂态电抗， T ′d0i、 T″d0i分别为第i台发电机d轴的开环暂态时 间常数和次暂态时间常数， xqi、 x′qi、 x″qi分别为第i台发电机q轴的同步电抗、 暂态电抗、 次 暂态电抗， T ′q0i、 T″q0i分别为第i 台发电机 q轴的开环暂态时间常数和次暂态时间常数， idi、 iqi分别为第i台发电机d轴、 q轴定子电流， Ki为第i台发电机对应的励磁机的常数， vrefi、 vti、 Tei分别为第i台发电机对应的励磁机的恒定 参考电压、 节点电压幅值、 电磁 转矩， prefi、 Tgi分 别为第i台发电机对应 的调速器的恒定参考功率、 机械转矩， Ri为第i台发电机对应的调速 器的常数， vdi、 vqi分别为第i台发电机定子d轴、 q轴的端电压， y、 r为坐标系转换矩阵， rai为 第i台发电机的内阻， ixi、 iyi分别为第i台发电机x轴、 y轴定子电流， vxi、 vyi分别为第i台发电 机定子x轴、 y轴端电压； 所述动态微分方程对应的微分变换式为： (k+1)Efdi[k+1]＝(Ki(vrefiρ(k)‑Vti[k])‑Efdi[k])/Tei (k+1)Pmi[k+1]＝(prefiρ(k)‑Pmi[k]‑Ωi[k]/Ri)/Tgi 上式中， Δi[k+1]、 Ωi[k+1]、 E′qi[k+1]、 E′di[k+1]、 E″qi[k+1]、 E″di[k+1]、 Efdi[k+1]、 Pmi [k+1]分别为δi、 Δωi、 e′qi、 e′di、 e″qi、 e″di、 efdi、 pmi的第k+1阶幂级数系数， Ωi[k]、 Pmi[k]、 Pei[k]、 E′qi[k]、 E″qi[k]、 Efdi[k]分别为Δωi、 pmi、 pei、 e′qi、 e″qi、 efdi的第k阶幂级数系数，权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114912300 B 3