非线性电路暂态仿真中消除数值振荡的改进方法.pdf

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1、第39卷第7期电力系统保护与控制Vbl-39No．72011年4月1日PowerSystemProtectionandControlApr．1，2011非线性电路暂态仿真中消除数值振荡的改进方法商莹，于玉铭，邹振宇，李福俊，陈博(山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013)摘要：在电力系统的电磁暂态数字仿真中，非线性元件的非线性特性将导致数值计算中产生数值振荡。引入一种新的离散方法一改进的节点分析法，对非线性元件进行处理，离散化得到等效伴随电路，然后求解。通过Matlab软件仿真得到等效后的电压波形，与ATP和PSCAD模型比较，所提算法

2、可以有效消除数值振荡，并不会出现“毛刺”现象，适合非线性元件的仿真。关键词：数值振荡；非线性元件；改进的节点分析法；伴随电路Anadvancedmethodofnon—linearcircuiteliminatingnumericaloscillationsinelectromagnetictransientsimulationSHANGYing，YUYu-ming，ZOUZhen—yu，LIFu-jun，CHENBo(ShandongElectricPowerEngineeringConsultingInstituteCorporation,

3、Jinan250013，China)Abstract：Inthepowersystemelectromagnetictransientsimulation．non—lineareharacterticsofnon．1inearelementslcadstonumericaloscillationsinnumericalintegration．ThePaperintroducesanewdiscretemethod，namely。theadvancednodalanalysismethod，dea1Swithnon．1inearelements，

4、getsequivalentcompanioncircuitsafterdiscretizationandthensolvesthesolution．11levolatagewavefromMatlabsimulation，comparedwithATPandPSCADmodeIs．indicatesthemethodcalleliminatenumericaloscillationswithout“shoot”．ItiSappliedtothenon．1inearpowersystemsimulation．Keywords：numerical

5、oscillations；non．1inearelements；theadvancednoda1anabsismethod；companioncircuit中图分类号：TM412文献标识码：A文章编号：1674-3415(2011)07—0142-05的非状态变量的方法，能从根本上消除数值振荡【3J，0引言但由于非状态变量求解困难，不适合于大型系统的在电力系统数字仿真中，常用的数值积分方法仿真；利用修正的梯形法消除数值振荡【l】，虽然经有向后欧拉法、梯形法、Gear法、龙格．库塔法及阻过修正但本质上仍然是以降低计算精度为代价的向尼梯形法等。其中

6、阻尼梯形法根据阻尼系数的不同后欧拉法；常用的阻尼法能够在若干仿真补偿后消可以演变成向后欧拉法、梯形法。它具有计算精度除数值振荡，但是每计算一步都要修改网络的友模高、稳定性好、占用内存少的优点，同时又具有一导纳矩阵，也不适合大型系统的仿真；临界阻尼调定的灵活性。然而上述方法均是时域上的数值方法，整法是在故障发生的临界处采用半步长向后欧拉对仿真步长有一定要求，尤其在仿真电力系统电磁法，从而在保持梯形法的二阶精度下，消除数值振暂态过程时，仿真步长需要取的很小，这将直接影荡，同时又能保持友模导纳矩阵不变，适合于大型响仿真速度。当网络发生故障或有开关操作

7、时，网电力系统的仿真。络结构的变化会导致非状态变量的突变，此时梯形EMTP的DCG．EPRI版本(EMTP版本3．0，即法将会产生非源型的数值振荡。另外在对控制系统EMTP96)采用CDA技术消除数值振荡。但是也存进行仿真时，控制系统与主系统的一步时滞也会引在一定的问题，振荡虽然被消除，但是仿真波形中起数值不稳定¨J。会出现一些处理痕迹，结果不是非常理想【4J。在此为消除非源型的数值振荡，人们提出了许多解引入一种改进的节点分析法，此方法可以有效地消决方法。EMTP曾采用算后处理法，即在仿真计算除数值振荡，仿真波形平滑正确，比较符合理想情过程中不

8、对数值振荡做特别处理，而在输出时将振况。本论文重点分析非线性元件，并用改进的节点荡的平均值作为仿真结果【2】；利用状态变量求突变分析法求解消除数值振荡