(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 202210942602.3 (22)申请日 2022.08.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115021256 A (43)申请公布日 2022.09.06 (73)专利权人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市武侯区一环路 南一段24号 (72)发明人 刘天琪　何海林　王顺亮　史华勃　 马俊鹏　王俊磊　 (74)专利代理 机构 成都禾创知家知识产权代理 有限公司 51284 专利代理师 刘凯 (51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01)H02J 5/00(2016.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/04(2020.01) 审查员 李邱 (54)发明名称 一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型 自动生成方法 (57)摘要 本发明涉及电力系统仿 真技术领域， 公开了 一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型自动 生成方法， 基于大规模交直流输电系统的机电暂 态程序和默认的电磁暂态数据， 将包含换流器在 内的多种电力设备及其拓扑关系抽象为节点和 支路等父类， 并派生得到电源、 负荷、 线路、 变压 器、 换流器、 控制器等六个子类， 实例化后得到初 始的电磁暂态模型， 再考虑实际研究对象， 采用 交直流输电线路的分布参数、 变压器的磁 路参数 和换流器的详细参数等电磁暂态数据对初始的 电磁暂态模 型进行修正， 最终自动生成大规模交 直流输电系统的电磁暂态模型， 可用于交直流输 电线路过电压、 变压器磁饱和、 交直流谐波耦 合、 宽频振荡等各种涉及电磁暂态特性问题的研究。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115021256 B 2022.10.21 CN 115021256 B 1.一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型自动生成方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 分析机电暂态程序和默认的电磁 暂态数据， 抽象得到关注区域交直流输电系统 的UML类图； 并定义顶级父类及其子类， 令其具有读数据、 写数据、 设置坐标的静态方法； 步骤2： 依据电力设备节点的数目， 抽象得到包括节点类和支路类的次顶级父类； 步骤3： 基于节点类， 派生得到电源类和负荷类； 步骤4： 基于支路类， 派生得到交直流输电线路类、 变压器类、 换流器类和控制器类； 至 此得到的初始的电磁暂态模型； 步骤5： 校核潮流并计算潮流误差， 对比机电暂态程序和所述初始的电磁 暂态模型的程 序， 分别计算由机电暂态程序计算得到的有功功率、 无功功率和母线电压有效值， 并计算 N 个测量位置的潮流误差； 若潮流误差的无穷范数小于误差上限值， 则所述初始的电磁暂态 模型的程序正确； 反 之， 则排查所述初始的电磁暂态模型的程序， 直至满足条件； 步骤6： 基于补充的电磁 暂态数据， 对交直流输电系统 的元件类型和参数进行补充和修 正； 基于包括交直流输电线路的分布 参数、 换流器的详细控制参数， 变压器的磁路参数的详 细电磁暂态数据， 根据研究对 象的不同， 选择一项或多项数据来修正所述初始的电磁暂态 模型， 其余参数仍采用默认的电磁暂态数据； 得到最终适用于交直流输电系统的电磁暂态 模型。 2.根据权利要求1所述的一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型自动生成方法， 其 特征在于， 所述步骤2具体为： 将节点数目为 1的电力设备抽象为节 点类， 并增加节点名称和 节点位置属性； 将节点数目大于1的电力设备抽象为支路类， 并增加支路名称和支路位置属 性。 3.根据权利要求1所述的一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型自动生成方法， 其 特征在于， 所述 步骤3具体为： 步骤3.1.1： 基于节点类， 派生得到电源类， 并增加包括额定电压、 额定频率、 额定容量 的属性； 步骤3.1.2： 基于电源类， 派生得到三相电压源， 并增加包括阻抗类型、 阻抗数值、 中心 点接地选择、 相位大小的电压源属性； 步骤3.1.3： 基于电源类， 派生得到同步发电机， 并增加包括定子电阻数值、 直轴不饱和 同步电抗、 交轴不饱和同步电抗、 直轴暂态电抗、 交轴暂态电抗、 直轴暂态开路时间常数、 交 轴暂态开路时间常数、 直轴次暂态电抗、 交轴次暂态电抗、 直轴次暂态 时间常数、 交轴次暂 态时间常数的属性； 步骤3.2.1： 基于节点类， 派生得到负荷类， 并增 加包括额定容量和额定电压的属性； 步骤3.2.2： 基于负荷类， 派生得到固定负荷； 固定负荷拥有一个设置功率的实例方法 SetLoad(double  P0、 double Q0、 double VN、 double NP、 double NQ、 double kPF、 double  kQF)， 满足：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115021256 B 2式中，P、Q分别为固定负荷吸收的有功功率和无功功率， P0、Q0分别为额定有功功率和额 定无功功率， V和VN分别为相电压有效值的实际测量值和额定值， NP和NQ分别为有功的电压 系数和无功的电压变化系数， Δ f为系统的频率变化量， kPF、kQF分别为有功和无功的频率变 化系数； 通过所述实例方法修改 P0、Q0、VN、NP、NQ、kPF、kQF系数来模拟不同类型的固定负荷； 步骤3.2.3： 基于负荷类， 派生得到异步电动机负荷， 增加包括额定转速、 机械阻尼系 数、 定子电阻、 定 子电抗、 转子电阻、 转子电抗、 激磁电抗的属性。 4.根据权利要求1所述的一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型自动生成方法， 其 特征在于， 所述 步骤4具体为： 步骤4.1： 基于支路类， 派生得到交直流输电线路， 增加包括额定频率、 正序阻抗、 零序 阻抗、 线路长度的属性； 步骤4.2： 基于支路类， 派生得到变压器类， 增加包括额定频率、 额定容量、 额定绕组电 压、 铜耗、 铁耗、 激磁损耗的属性； 步骤4.3： 基于支路类， 派生得到换流器类， 增加包括换流器个数、 每个换流器压降数、 桥电流额定值的属性； 步骤4.4： 基于支路类， 派生得到控制器类， 增加包括输入信号、 输出信号的属性， 以及 一个嵌套类Co ntrolSet； 步骤4.5： 基于控制器类， 派生得到 同步发电机的控制器， 并设置输入信号、 输出信号， 以及控制参数； 步骤4.6： 基于控制器类， 派生得到异步电动 机的控制器， 并设置它的输入信号、 输出信 号， 以及控制参数； 步骤4.7： 基于控制器类， 派生得到换流器的控制装置， 并设置它 的输入信号、 输出信 号， 以及控制参数。 5.根据权利要求1所述的一种大规模交直流输电系统电磁暂态模型自动生成方法， 其 特征在于， 所述步骤5中计算 N个测量位置的潮流误差， 具体为计算有功功 率、 无功功 率和母 线电压有效值的误差系数：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115021256 B 3