專(zhuān)利名稱(chēng)：一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算方法，具體涉及一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
時(shí)域仿真已經(jīng)成為電力系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和研究的重要工具，隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，柔性交流輸電、高壓直流輸電以及分布式發(fā)電在內(nèi)的電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)中，特別是大量可再生能源發(fā)電設(shè)備一般都需要通過(guò)電力電子變流器才能接入電網(wǎng)中，而電力電子開(kāi)關(guān)這種本質(zhì)上隨時(shí)間不斷變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)時(shí)域仿真提出了新的要求和挑戰(zhàn)，尤其是電磁暫態(tài)的實(shí)時(shí)仿真方面，在如何確保計(jì)算實(shí)時(shí)性的前提下，計(jì)算頻繁和非整步長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)的電力電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作，是一個(gè)棘手的技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，該方法在現(xiàn)有電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)軟件等的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開(kāi)關(guān)特性電路計(jì)算的時(shí)候，能夠提高開(kāi)關(guān)子網(wǎng)的計(jì)算速度，有利于實(shí)時(shí)性計(jì)算。從而為開(kāi)關(guān)計(jì)算的精度提高提供時(shí)間裕度，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)、離線(xiàn)計(jì)算的包含電力電子開(kāi)關(guān)、高頻電氣開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算中，其中整步長(zhǎng)計(jì)算能夠與各種電磁暫態(tài)開(kāi)關(guān)算法相兼容且不限于如梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合等，能有效提高仿真的計(jì)算速度和精度，優(yōu)化電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算性能。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟A、對(duì)電磁暫態(tài)第一個(gè)步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)步長(zhǎng)內(nèi)有開(kāi)關(guān)動(dòng)作；B、對(duì)開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算；C、從所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算；D、從當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)外插值到下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)。優(yōu)選的，所述步驟B中，基于上一步的狀態(tài)值X1和當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值X2，對(duì)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)kl時(shí)刻的狀態(tài)值Xkl進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算，所述Xkl用下述①式表示
/ —fxkl = x, + M i (X1-X1XD ;
At —式中Xkl是開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)kl時(shí)刻的狀態(tài)值；tkl是kl時(shí)刻時(shí)間點(diǎn)山是狀態(tài)值X1所在的整計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)刻；At是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)整計(jì)算步長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度。優(yōu)選的，所述步驟C中，從所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)Xkl采用電磁開(kāi)關(guān)算法對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值Xkls進(jìn)行計(jì)算。較優(yōu)選的，其特征在于，所述電磁開(kāi)關(guān)算法采用梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合。
優(yōu)選的，所述步驟D中，從步驟C當(dāng)前的步長(zhǎng)點(diǎn)的狀態(tài)值Xkls外插值下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值X3，所述X3用下述②式表示X3 二 Xkl +^77^( ,;
At式中x3為下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值；t3是狀態(tài)值X3所在的整計(jì)算步長(zhǎng)時(shí)刻。優(yōu)選的，所述方法在每一步計(jì)算之后，無(wú)論是采用后退歐拉法、隱式梯形積分法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合，都要進(jìn)行事件搜索和處理。事件搜索是在計(jì)算一個(gè)步長(zhǎng)后，就要檢測(cè)本步長(zhǎng)內(nèi)是否有計(jì)算中未曾考慮的開(kāi)關(guān)動(dòng)作、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化等，如果有，就要進(jìn)行處理，所謂處理就是采用本發(fā)明的方法內(nèi)插值或外插值計(jì)算。內(nèi)插值算法的待求量是在當(dāng)前計(jì)算的步長(zhǎng)周期內(nèi)部的某個(gè)計(jì)算時(shí)刻的狀態(tài)值，采用已知的狀態(tài)值對(duì)步長(zhǎng)跨度內(nèi)的某個(gè)狀態(tài)值進(jìn)行線(xiàn)性插值計(jì)算；外插值算法的待求量是在當(dāng)前計(jì)算的步長(zhǎng)周期外部的某個(gè)計(jì)算時(shí)刻的狀態(tài)值，采用已知的狀態(tài)值對(duì)步長(zhǎng)跨度外的狀 態(tài)值進(jìn)行線(xiàn)性插值計(jì)算。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是I、本發(fā)明提出本發(fā)明提供一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，為解決一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)發(fā)生多個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的電力系統(tǒng)電路在電磁暫態(tài)仿真中速度和精度不能滿(mǎn)足計(jì)算要求而提出本發(fā)明，本發(fā)明采用新型的開(kāi)關(guān)計(jì)算設(shè)計(jì)方法，應(yīng)對(duì)一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)發(fā)生多開(kāi)關(guān)計(jì)算的情況，能大幅降低含開(kāi)關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)計(jì)算的計(jì)算量和計(jì)算時(shí)間，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)、離線(xiàn)計(jì)算的包含電力電子開(kāi)關(guān)、高頻電氣開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算中，能夠與各種電磁暫態(tài)開(kāi)關(guān)算法相兼容，有效提高仿真的計(jì)算速度和精度，優(yōu)化電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算性能。2、本發(fā)明在現(xiàn)有電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)軟件等的基礎(chǔ)上，進(jìn)行開(kāi)關(guān)特性電路計(jì)算的時(shí)候，能夠提聞開(kāi)關(guān)子網(wǎng)的計(jì)算速度，有利于實(shí)時(shí)性計(jì)算。從而為開(kāi)關(guān)計(jì)算的精度提聞提供時(shí)間裕度，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)、離線(xiàn)計(jì)算的包含電力電子開(kāi)關(guān)、高頻電氣開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算中，其中整步長(zhǎng)計(jì)算能夠與各種電磁暫態(tài)開(kāi)關(guān)算法相兼容且不限于如梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合等，能有效提高仿真的計(jì)算速度和精度，優(yōu)化電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算性能。3、本發(fā)明在一個(gè)步長(zhǎng)單個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的情況下，采用內(nèi)插值的算法能夠快速計(jì)算各個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)量，由于內(nèi)插值計(jì)算的速度很快，能夠提高計(jì)算速度，有利于實(shí)時(shí)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)。4、本發(fā)明最大程度上減少了多步整步長(zhǎng)計(jì)算的次數(shù)，無(wú)論一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)動(dòng)作多少次，開(kāi)關(guān)狀態(tài)點(diǎn)是用插值計(jì)算的，本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)對(duì)于提高仿真計(jì)算的速度和實(shí)時(shí)仿真計(jì)算的時(shí)間可靠性有非常重要的意義。


圖I是本發(fā)明提供的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法的計(jì)算步驟圖，其中，
①為定點(diǎn)定步長(zhǎng)計(jì)算為內(nèi)插值計(jì)算為不定點(diǎn)定步長(zhǎng)計(jì)算；x為開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)刻點(diǎn)；☆為定點(diǎn)步長(zhǎng)連接時(shí)間點(diǎn)為外插值計(jì)算；圖2是本發(fā)明提供的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法的工作流程圖3是本發(fā)明提供的具體實(shí)施例的一個(gè)步長(zhǎng)內(nèi)有更多個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作的情況下的計(jì)算步驟圖，其中①為定點(diǎn)定步長(zhǎng)計(jì)算；②和④為內(nèi)插值計(jì)算；③和⑤為不定點(diǎn)定步長(zhǎng)計(jì)算；x:為開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)刻點(diǎn)；☆為定點(diǎn)步長(zhǎng)連接時(shí)間點(diǎn)；⑥為外插值計(jì)算。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法的計(jì)算步驟圖和工作流程圖分別如圖I和2所示，該方法包括下述步驟A、對(duì)電磁暫態(tài)第一個(gè)步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)步長(zhǎng)內(nèi)有開(kāi)關(guān)動(dòng)作；B、對(duì)開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算基于上一步的狀態(tài)值X1和當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值X2，對(duì)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)kl時(shí)刻的狀態(tài)值Xkl進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算，所述Xkl用下述①式表示

權(quán)利要求
1.一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 A、對(duì)電磁暫態(tài)第一個(gè)步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)步長(zhǎng)內(nèi)有開(kāi)關(guān)動(dòng)作； B、對(duì)開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算； C、從所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算； D、從當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)外插值到下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟B中，基于上一步的狀態(tài)值Xl和當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值X2，對(duì)所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)Ic1時(shí)刻的狀態(tài)值Xld進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算，所述Xkl用下述①式表示
3.如權(quán)利要求I所述的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟C中，從所述開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)Xkl采用電磁開(kāi)關(guān)算法對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值Xkls進(jìn)行計(jì)算。
4.如權(quán)利要求3所述的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其特征在于，所述電磁開(kāi)關(guān)算法采用梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合。
5.如權(quán)利要求I所述的步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟D中，從步驟C當(dāng)前的步長(zhǎng)點(diǎn)的狀態(tài)值Xkls外插值下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值x3，所述X3用下述②式表示
6.如權(quán)利要求I所述的大步長(zhǎng)多開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)定點(diǎn)的電磁暫態(tài)仿真方法，其特征在于，所述方法在每一步計(jì)算之后，無(wú)論是采用后退歐拉法、隱式梯形積分法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合，都要進(jìn)行事件搜索和處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種步長(zhǎng)內(nèi)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)不定點(diǎn)插值計(jì)算方法。該方法包括下述步驟對(duì)電磁暫態(tài)第一個(gè)步長(zhǎng)點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)步長(zhǎng)內(nèi)有開(kāi)關(guān)動(dòng)作；對(duì)開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)狀態(tài)值進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算；從開(kāi)關(guān)動(dòng)作點(diǎn)對(duì)下一個(gè)步點(diǎn)長(zhǎng)狀態(tài)值進(jìn)行計(jì)算；從當(dāng)前步長(zhǎng)點(diǎn)外插值到下一計(jì)算整步長(zhǎng)點(diǎn)。該方法進(jìn)行開(kāi)關(guān)特性電路計(jì)算的時(shí)候，能夠提高開(kāi)關(guān)子網(wǎng)的計(jì)算速度，有利于實(shí)時(shí)性計(jì)算。從而為開(kāi)關(guān)計(jì)算的精度提高提供時(shí)間裕度，可應(yīng)用于實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)、離線(xiàn)計(jì)算的開(kāi)關(guān)特性電路的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算中，其中整步長(zhǎng)計(jì)算能夠與各種電磁暫態(tài)開(kāi)關(guān)算法相兼容且不限于如梯形積分法、后退歐拉法、帶阻尼的梯形積分法或其修改變更組合，能有效提高仿真的計(jì)算速度和精度，優(yōu)化電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算性能。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102799765SQ20121021027
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者鄭偉杰 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院