一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统数字仿真领域，并且更具体地，涉及一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法及系统。

背景技术

为准确描述当前大规模新能源经特高压输电外送系统的物理特性，实现适用于大电网分析的大规模新能源电磁暂态离线仿真成为迫切需求。新能源发电系统是电网中的重要组成部分，主要包括电源部分、电力电子变流器和控制系统等，其动态特性不仅仅由电源模型的自身特性所决定，电力电子变流器和控制系统同样对新能源发电系统的运行起着至关重要的作用，各个设备间存在着相互耦合的电磁暂态过程。因此，有必要采用厂家开发的与实际设备匹配的新能源单机数字模型进行建模，并采用实际的新能源场站拓扑。大规模新能源场站电磁暂态仿真涉及多厂家型号，大规模电气节点，建模工作量极大。

发明内容

根据本发明，提供了一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法及系统，以解决大规模新能源场站电磁暂态仿真涉及多厂家型号，大规模电气节点，建模工作量极大的技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法，包括：

确定仿真参数，侧接可控电压源，通过修改电压源幅值，测试新能源单机模型以及SVG单机模型的高低穿限值；

分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，确定新能源网架电磁模型以及单新能源场站模型；

根据所述新能源网架电磁模型以及所述单新能源场站模型，集成新能源场站；

根据所述新能源场站，对电磁暂态进行仿真。

可选地，分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，确定新能源网架电磁模型以及单新能源场站模型，包括：

分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，将新能源网架机电暂态数据转换为新能源网架电磁模型；

建立单新能源场站模型并对所述单新能源场站模型进行测试。

可选地，对所述新能源单机模型进行改造，包括：

启机、高低穿使能、同时率采用斜率上升且开始上升时间、上升速率及目标值设置为全局参数；

在新能源单机模型箱变高压侧增加倍乘接口元件，根据单场站额定容量设置倍乘系数；

增加测量模块，打印变量名增加新能源机型简称前缀，确定单机倍乘后功率正常。

可选地，对所述SVG单机模型进行改造，包括：

启机、高低穿使能、多种控制模式使能及其切换时间、各控制模式控制目标值设置为全局参数。

可选地，建立单新能源场站模型并对所述单新能源场站模型进行测试，包括：

将所述SVG单机模型和所述新能源单机模型导入；

若所述SVG单机模型含升压变，保留升压变元件；

确定所述升压变元件、所述新能源单机的35kV母线电压基准值，以SVG的35kV等级的母线基准电压为准；

修改所述新能源单机模型中箱变高压侧相连母线的基准电压、升压变元件低压侧基准电压及低压侧电阻和漏抗，按照收资修改SVG容量，修改SVG关联点，系统侧通过开关接恒压源，幅值和相角同潮流；

确定所述SVG输出无功符合控制模式及目标值设置、场站输出功率与该新能源场站对应的发电机潮流总和相同。

可选地，根据所述新能源网架电磁模型以及所述单新能源场站模型，集成新能源场站，包括：

在所述新能源网架电磁模型中，采用导入工程到子电路功能，将各单新能源场站模型并到相应位置；

根据所述新能源场站，通过开关接入新能源网架，状态为闭合，修改场站接入电压源开关为断开；

在与直流连接的母线接恒压源，各场站稳态运行正常。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种大规模新能源场站电磁暂态仿真系统，包括：

测试单机模型模块，用于确定仿真参数，侧接可控电压源，通过修改电压源幅值，测试新能源单机模型以及SVG单机模型的高低穿限值；

确定新能源模型模块，用于分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，确定新能源网架电磁模型以及单新能源场站模型；

集成新能源场站模块，用于根据所述新能源网架电磁模型以及所述单新能源场站模型，集成新能源场站；

电磁暂态仿真模块，用于根据所述新能源场站，对电磁暂态进行仿真。

可选地，确定新能源模型模块，包括：

确定新能源网架电磁模型模块，用于分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，将新能源网架机电暂态数据转换为新能源网架电磁模型；

建立单新能源场站模型模块，用于建立单新能源场站模型并对所述单新能源场站模型进行测试。

可选地，确定新能源网架电磁模型模块，用于对所述新能源单机模型进行改造，包括：

设置新能源全局参数子模块，启机、高低穿使能、同时率采用斜率上升且开始上升时间、上升速率及目标值设置为全局参数；

设置倍乘系数子模块，用于在新能源单机模型箱变高压侧增加倍乘接口元件，根据单场站额定容量设置倍乘系数；

增加测量模块，用于打印变量名增加新能源机型简称前缀，确定单机倍乘后功率正常。

可选地，确定新能源网架电磁模型模块，用于对所述SVG单机模型进行改造，包括：

设置SVG全局参数子模块，用于启机、高低穿使能、多种控制模式使能及其切换时间、各控制模式控制目标值设置为全局参数。

可选地，建立单新能源场站模型模块，包括：

导入单机模型子模块，用于将所述SVG单机模型和所述新能源单机模型导入；

保留升压变元件子模块，用于若所述SVG单机模型含升压变，保留升压变元件；

确定基准母线子模块，用于确定所述升压变元件、所述新能源单机的35kV母线电压基准值以SVG的35kV等级的母线基准电压为准；

修改参数子模块，用于修改所述新能源单机模型中箱变高压侧相连母线的基准电压、升压变元件低压侧基准电压及低压侧电阻和漏抗，按照收资修改SVG容量，修改SVG关联点，系统侧通过开关接恒压源，幅值和相角同潮流；

确定总和相同子模块，用于确定所述SVG输出无功符合控制模式及目标值设置、场站输出功率与该新能源场站对应的发电机潮流总和相同。

可选地，集成新能源场站模块，包括：

并到相应位置子模块，用于在所述新能源网架电磁模型中，采用导入工程到子电路功能，将各单新能源场站模型并到相应位置；

修改状态子模块，用于根据所述新能源场站，通过开关接入新能源网架，状态为闭合，修改场站接入电压源开关为断开；

确定正常运行子模块，用于与直流连接的母线接恒压源，确定各场站稳态运行正常。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本实施方式所述的一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法流程的示意图；

图2为根据本实施方式所述的大规模新能源场站电磁暂态模型示意图；

图3为本实施方式所述一种大规模新能源场站电磁暂态仿真系统的示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

根据本发明的第一个方面，提供了一种方法100，参考图1所示，该方法100包括：

S101:确定仿真参数，侧接可控电压源，通过修改电压源幅值，测试新能源单机模型以及SVG单机模型的高低穿限值；

S102:分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，确定新能源网架电磁模型以及单新能源场站模型；

S103:根据所述新能源网架电磁模型以及所述单新能源场站模型，集成新能源场站；

S104:根据所述新能源场站，对电磁暂态进行仿真。

具体地，配套新能源场站的新能源厂家能力参差不齐，厂家提交的单机模型存在模型无法正常启动计算、长时间运行无法稳定、厂家提供的模型与测试报告不一致等问题，导致第一阶段的新能源单机测试工作量不可控。本发明提出通过若干项关键试验校验厂家模型的准确性，在保证新能源单机电磁暂态仿真结果准确性的基础上，用型号相近的厂家模型替代实际厂家模型，提高建模效率和准确性。

新能源网架机电暂态数据存在变压器参数和拓扑问题，本发明针对新能源网架机电暂态数据不合理的问题，在保证新能源单机电磁暂态仿真结果准确性的基础上，提出校正数据的方法。

参考图2所示，本发明提出了一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法，所述方法具体包括以下步骤：

第一阶段：新能源单机及SVG单机测试。

测试要点包括：

(1)最低短路比情况下，仿真参数设置与相连的直流电磁暂态模型相同，系统侧接可控电压源，通过修改电压源幅值，测新能源及SVG单机高低穿限值，要求与厂家提供限值一致。

(2)基于步骤(1)算例，计算时间设为100s，对比Windows本地与Linux后台的仿真结果，要求功率、电压曲线一致，且稳态情况下，功率电压不存在异常抖动及振荡。

第二阶段：单新能源场站建模及测试

(1)新能源及SVG单机改造

1)新能源单机模型改造：启机、高低穿使能、同时率采用斜率上升且开始上升时间、上升速率及目标值等设置为全局参数；在新能源单机模型箱变高压侧增加倍乘接口元件，根据单场站额定容量设置倍乘系数；增加测量模块，打印变量名增加新能源机型简称前缀，要求单机倍乘后功率正常。

2)SVG模型改造：启机、高低穿使能、多种控制模式使能及其切换时间、各控制模式控制目标值设置为全局参数。

(2)新能源网架(不含新能源机组)电磁建模：将新能源网架机电暂态数据转换为电磁模型，主要包括场站升压变、场站出线等，不包含新能源机组电磁模型。

(3)单新能源场站建模及测试：1个升压变归属的新能源机组等值为1个新能源场站电磁模型。具体步骤如下：

1)新建工程；

2)将SVG单体模型导入，前缀为厂家名称，如“TB_SVG_”；

3)将新能源单机模型导入，前缀为新能源单机类型和厂家名称，如“DF_YJ_”。

需注意：①如果SVG单机模型含升压变，为避免重新关联，保留升压变元件，升压变参数从新能源网架中相应变压器复制(采用右键元件复制参数功能)，注意一次和二次连接的电压等级；②升压变、新能源单机的35kV母线电压基准值以SVG的35kV等级的母线基准电压为准，修改新能源单机中箱变高压侧相连母线的基准电压、升压变元件低压侧基准电压及低压侧电阻和漏抗，按照收资修改SVG容量，修改SVG关联点，系统侧通过开关接恒压源，幅值和相角同潮流，要求：SVG输出无功符合控制模式及目标值设置、场站输出功率与该新能源场站对应的发电机潮流总和相同。

第三阶段：新能源场站集成

(1)在新能源网架电磁模型(不含新能源机组)中，采用导入工程到子电路功能，将各单新能源场站模型并到相应位置。建议导入时各场站加前缀：场站名(拼音首字母)，如“ZXQ_”；场站通过开关(开关名称文字部分修改为BrkSys)接入新能源网架，状态为闭合，修改场站接入电压源开关为断开；各场站子电路命名规则：中文场站名_DF/DD/PV_新能源厂家名(拼音首字母)_SVG_SVG厂家名(拼音首字母)_，如“张县区_PV_HW_SVG_XFG”；

(2)仅在与直流连接的母线接恒压源，各场站稳态运行正常。

从而，本发明所提出的一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法，解决了大规模新能源场站电磁暂态建模过程中，配套新能源场站的新能源厂家模型质量参差不齐，新能源网架数据的变压器参数和拓扑问题，提高了大规模新能源场站电磁暂态建模的效率和准确性。

可选地，分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，确定新能源网架电磁模型以及单新能源场站模型，包括：

分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，将新能源网架机电暂态数据转换为新能源网架电磁模型；

建立单新能源场站模型并对所述单新能源场站模型进行测试。

可选地，对所述新能源单机模型进行改造，包括：

启机、高低穿使能、同时率采用斜率上升且开始上升时间、上升速率及目标值设置为全局参数；

在新能源单机模型箱变高压侧增加倍乘接口元件，根据单场站额定容量设置倍乘系数；

增加测量模块，打印变量名增加新能源机型简称前缀，确定单机倍乘后功率正常。

可选地，对所述SVG单机模型进行改造，包括：

启机、高低穿使能、多种控制模式使能及其切换时间、各控制模式控制目标值设置为全局参数。

可选地，建立单新能源场站模型并对所述单新能源场站模型进行测试，包括：

将所述SVG单机模型和所述新能源单机模型导入；

若所述SVG单机模型含升压变，保留升压变元件；

确定所述升压变元件、所述新能源单机的35kV母线电压基准值以SVG的35kV等级的母线基准电压为准；

修改所述新能源单机模型中箱变高压侧相连母线的基准电压、升压变元件低压侧基准电压及低压侧电阻和漏抗，按照收资修改SVG容量，修改SVG关联点，系统侧通过开关接恒压源，幅值和相角同潮流；

确定所述SVG输出无功符合控制模式及目标值设置、场站输出功率与该新能源场站对应的发电机潮流总和相同。

可选地，根据所述新能源网架电磁模型以及所述单新能源场站模型，集成新能源场站，包括：

在所述新能源网架电磁模型中，采用导入工程到子电路功能，将各单新能源场站模型并到相应位置；

根据所述新能源场站，通过开关接入新能源网架，状态为闭合，修改场站接入电压源开关为断开；

在与直流连接的母线接恒压源，各场站稳态运行正常。

从而，本发明所提出的一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法，解决了大规模新能源场站电磁暂态建模过程中，配套新能源场站的新能源厂家模型质量参差不齐，新能源网架数据的变压器参数和拓扑问题，提高了大规模新能源场站电磁暂态建模的效率和准确性。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种大规模新能源场站电磁暂态仿真系统300，参考图3所示，该系统300包括：

测试单机模型模块310，用于确定仿真参数，侧接可控电压源，通过修改电压源幅值，测试新能源单机模型以及SVG单机模型的高低穿限值；

确定新能源模型模块320，用于分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，确定新能源网架电磁模型以及单新能源场站模型；

集成新能源场站模块330，用于根据所述新能源网架电磁模型以及所述单新能源场站模型，集成新能源场站；

电磁暂态仿真模块340，用于根据所述新能源场站，对电磁暂态进行仿真。

可选地，确定新能源模型模块320，包括：

确定新能源网架电磁模型模块，用于分别对所述新能源单机模型和所述SVG单机模型进行改造，将新能源网架机电暂态数据转换为新能源网架电磁模型；

建立单新能源场站模型模块，用于建立单新能源场站模型并对所述单新能源场站模型进行测试。

可选地，确定新能源网架电磁模型模块，用于对所述新能源单机模型进行改造，包括：

设置新能源全局参数子模块，启机、高低穿使能、同时率采用斜率上升且开始上升时间、上升速率及目标值设置为全局参数；

设置倍乘系数子模块，用于在新能源单机模型箱变高压侧增加倍乘接口元件，根据单场站额定容量设置倍乘系数；

增加测量模块，用于打印变量名增加新能源机型简称前缀，确定单机倍乘后功率正常。

可选地，确定新能源网架电磁模型模块，用于对所述SVG单机模型进行改造，包括：

设置SVG全局参数子模块，用于启机、高低穿使能、多种控制模式使能及其切换时间、各控制模式控制目标值设置为全局参数。

可选地，建立单新能源场站模型模块，包括：

导入单机模型子模块，用于将所述SVG单机模型和所述新能源单机模型导入；

保留升压变元件子模块，用于若所述SVG单机模型含升压变，保留升压变元件；

确定基准母线子模块，用于确定所述升压变元件、所述新能源单机的35kV母线电压基准值以SVG的35kV等级的母线基准电压为准；

修改参数子模块，用于修改所述新能源单机模型中箱变高压侧相连母线的基准电压、升压变元件低压侧基准电压及低压侧电阻和漏抗，按照收资修改SVG容量，修改SVG关联点，系统侧通过开关接恒压源，幅值和相角同潮流；

确定总和相同子模块，用于确定所述SVG输出无功符合控制模式及目标值设置、场站输出功率与该新能源场站对应的发电机潮流总和相同。

可选地，集成新能源场站模块330，包括：

并到相应位置子模块，用于在所述新能源网架电磁模型中，采用导入工程到子电路功能，将各单新能源场站模型并到相应位置；

修改状态子模块，用于根据所述新能源场站，通过开关接入新能源网架，状态为闭合，修改场站接入电压源开关为断开；

确定正常运行子模块，用于与直流连接的母线接恒压源，确定各场站稳态运行正常。

本发明的实施例的一种大规模新能源场站电磁暂态仿真系统300与本发明的另一个实施例的一种大规模新能源场站电磁暂态仿真方法100相对应，在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。