(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 202210951269.2 (22)申请日 2022.08.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115017749 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 王顺亮　王俊磊　何海林　马俊鹏　 王鹏　刘天琪　 (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. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/00(2006.01) H02P 9/14(2006.01) H02P 103/20(2015.01)(56)对比文件 CN 111555312 A,2020.08.18 CN 106126871 A,2016.1 1.16 CN 106503346 A,2017.0 3.15 黄媛等.励磁系统模型在 “电力系统分析 ”课 程中的教学研究. 《电气电子教学 学报》 .2016, (第02期), Ning Jiao等.Analysis of L oad Balancing Limits for Cascaded. 《U TC from IEEE》 .2021, 郭琦等.提高M MC高效电磁暂态模型仿真精 度的方法. 《电力建 设》 .2016,(第0 6期), 赵书强等.适用于多 源系统次同步振荡分析 的图形化建模方法. 《电工技 术学报》 .2017,(第 14期), (续) 审查员 王璇 (54)发明名称 基于PSCAD的同步发电机组自定义建模及初 始化方法 (57)摘要 本发明公开一种基于PSCAD的同步发电机组 自定义建模及初始化方法， 涉及电磁暂态仿真技 术领域， 实现过程如下： 将同步发电机的数学模 型转换为状态空间表达式， 根据状态空间表达式 画出电气模型的系统结构图， 并自定义建模； 对 同步发电机的控制系统， 即励磁系统、 原动机及 其调速器进行自定义建模， 得到自定义建模的同 步发电机组模 型； 将同步发电机组模 型分为电磁 暂态与机电暂态， 分别进行初始化。 本发明解决 了多机电力系统电磁暂态仿真时， PSCAD软件自 带同步发电机数学模型阶数过高所面临的 “维数 灾”问题； 提出的适用于同步发电机组模型的初 始化方法， 避免了多台发电机直接按其实际特性 投入运行， 系统难以稳定甚至无法达到稳定的情况。 [转续页] 权利要求书3页 说明书8页 附图7页 CN 115017749 B 2022.10.21 CN 115017749 B (56)对比文件 Qiao Peng等.Determi nation of dro op control coefficient of multi-termi nal VSC-HVDC with system stabi lity considerati on. 《IET Renew Power Gener》 .2018,第12卷(第3期),2/2 页 2[接上页] CN 115017749 B1.一种基于PSCAD的同步发电机组自定义建模及初始化方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1： 将同步发电机实用模型转 化为状态空间表达式的形式； 步骤2： 根据所述状态空间表达式画出同步发电机的系统结构图； 步骤3： 根据所述同步发电机的系 统结构图在PSCAD中进行自定义建模； 且根据所述状 态空间表达式的输入输出变量不同， 分别等效为受控电压源串联定子电阻、 受控电流源并 联定子电阻两种形式； 步骤4： 对 同步发电机的控制系统， 即励磁系统、 原动机及其调速器分别进行自定义建 模； 步骤5： 对步骤3与步骤4所 搭建的同步发电机组模型进行初始化； 所述步骤5具体包括： 步骤51： 将同步发电机组分为机电暂态部分与电磁暂态部分； 所述机电暂态部分包括发电机转子运动方程、 原动机及其调速器； 以保证转子运动的 角速度稳定在参 考值附近； 所述电磁 暂态部分包括发电机电磁方程与励磁系统， 以保证机端电压稳定在参考值附 近； 步骤52： 对机电暂态部分和电磁暂态部分进行初始化： 步骤521： 确定励磁系统结构图中所需初始化的传递 函数框图； 步骤522： 令积分环 节输入为0， 微分环 节输出为0， 与稳定状态保持相同； 步骤523： 令步骤521中所述各传递 函数框图采用其常数增益代替， 即令复频率 s=0； 步骤524： 确定励磁系 统中需要初始化的各环节输出变量， 并用下标 “0”表示各变量稳 态值； 步骤525： 根据步骤52 2与步骤523， 进一 步确定步骤524中各 稳态值之间的关系； 步骤526： 确定 输入变量 参考值以及输出变量的稳态值； 在五阶实用模型中， 需确定 ud、uq、id、iq四个变量中三个变量的数值； 在已知机端电压的 条件下， 根据dq变换确定 ud、uq； 采用定子电阻上的电流， 等于受控电流源的电流， 再进行dq 变换以确定 id、iq； 至此确定各个模块的稳态输出值； 步骤527： 以步骤526中所确定各数值为输入， 步骤524中各稳态值为输出， 将步骤525中 所确定的各 稳态值之间的关系通过系统结构图表示出来， 并在P SCAD中搭建相应的框图； 步骤528： 通过PSCAD的复位功能强制 各环节的输出保持在步骤527中由框图所确定的 稳定值。 2.根据权利要求1所述的基于PSCAD的同步发电机组自定义建模及初始化方法， 其特征 在于， 所述同步发电机组包括五阶实用模型同步发电机、 IEEE  DC1A型励磁系统、 以及理想 水轮机与PID型调速器； 五阶实用模型 方程如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115017749 B 3