具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种有源配电网中短线路解耦的仿真方法，如图2所示，包括：

步骤1：根据有源配电网分核并行仿真中相邻计算核心间的延时步长计算有源配电网中增加的分布式电容值，所述增加的分布式电容值并联于短线路两端；

步骤2：对增加分布式电容值的短线路两端之间电路进行仿真计算，并在进行仿真的短线路两端间进行电气量数据交换，实现有源配电网中短线路解耦并进行并行仿真。

针对配电网中线路长度不满足配电网分核并行仿真信息传递时间差要求的情况，改进方法无非两点，一是增加线路长度，从而确保信息传递时间差足够，但是没有现实意义，实际配电网的线路长度本身不可能变长；二则是增加信息传递时间，也就是确保在下一个计算核心计算完成之后再把上一个计算核心计算结果传递到位。

由于电力线载波通信中信息是以电磁波形式传递，所以本发明通过增加分布式电容的方法，使得行波传输时间增长，从而在一定程度上克服配电网输电线路长度太短在配电网并行仿真中的不适用性。

步骤1中，所述增加的分布式电容值的计算式如下：

其中，Δt为延时步长，l为配电网中短线路的长度，L₀为与短线路串联的支路电感，C₀为已有的与短线路并联的分布式电容值，C为增加的与短线路并联的分布式电容值。

步骤2具体包括：

本实施例中考虑分布电容的短线路等值计算模型，如图3所示，x为线路长度，dx为线路长度微元，i为串联支路中流过的电流，L₀为串联支路电感，R₀为串联支路电阻，C₀为并联分布式电容，U₀为串联支路两端电压(中间的电压降落为线路长度微元的函数，可以忽略不计，故两端电压可以设为相同值)，为电流对线路长度的偏导，为电压对线路长度的偏导。

波动方程为：

假设行波的传播速度为v，行波传输过程中的特征阻抗为Z_c，根据行波传播原理可知：

根据固定步长并行仿真原理，多核并行中核与核之间会出现步长延时Δt，以下以两个核为对象，对波动方程进行分析。假设行波以速度v向前传播f₁(x-vΔt)为行波向前传播波动方程的最小时间即一个步长传播时间的解，同理f₂(x+vΔt)为行波向后传播时的波动方程的最小时间即一个步长传播时间的解，用电压电流方程描述其解如下所示：

u(x,t)的表达式之所以是f₁(x-vΔt)和f₂(x+vΔt)相减再乘以Zc，是因为如果按照电流以行波传输的方式去理解，那么向前一个步长传播的电压行波与向前一个步长传播的电流行波之间的关系是：

u(x-vΔt)＝Z_cf₁(x-vΔt)

同理，向前一个步长传播的电压行波与向前一个步长传播的电流行波之间的关系是：

u(x+vΔt)＝-Z_cf₂(x+vΔt)

那么某一时刻、某一位置的电压值也可以认为是向前和向后一个步长传播的解的和，也就是二者相加，即

u(x,t)＝u(x-vΔt)+u(x+vΔt)

因为线路均匀无损，所以电磁波沿线路向前传播时不发生畸变和衰减，当观察者沿x正方向以速度v和前行波一起运动(即x-νt＝常数)，则根据他所处的位置x在t时刻观察到的瞬时电压值u(x,t)和电流值i(x,t)所计算得到的的值i(x,t)Z_c-u(x,t)始终保持不变，等于两倍前行电流波的大小，即2f₂(x+vΔt)，这种情况从线路始端一直到末端都成立，从行波向后方向传播看，上式电流方程两边同时乘以Z_c并同电压方程相减如下式：

i(x,t)Z_c-u(x,t)＝2f₂(x+vΔt)Z_c

若分布式参数线路即有源配电网中短线路设定距离为l，无论是从行波向前方向传播还是行波向后方向传播，均可视传播时间一定，即x+vΔt、x-vΔt为常数，则从始端到末端的传输时间为：

将每一个计算核心都用戴维南等效为一个端口电压u和一个戴维南等效阻抗Zc，以上一个计算核心在上一个步长时候的端口电压u_i(t-Δt)加上本核心的戴维南等效阻抗的压降Z_ci_i(t-Δt)作为本核心的计算结果，传递到下一个计算核心，此结果要等于下一个步长时候的端口电压u_j(t)减去本核心的戴维南等效阻抗的压降Z_ci_j(t)，由此实现各个计算核心之间计算结果的传递，使得计算流程符合电气连接关系。也正是由此式得到了分布式参数线两端等效模型，可以发现两端并无电力线的直接联系，而是通过电流量数据共享，对两端的电气量进行交换，从而实现并行仿真，若观察者在(t-Δt)时刻从节点i出发，则t时刻达到节点j，则分布式参数线两端电压为：

u_i(t-Δt)+Z_ci_i(t-Δt)＝u_j(t)-Z_ci_j(t)

等式右边负号表示行波向前传播，t-Δt表示该CPU运算时间滞后一个步长，即在该步长运算时间内，切割点的数据为与之相连的核的上一个步长的数据。

整理可得：

其中，上式是由i_i(t-Δt)反推而出，如下式：

其中，也就是下式

本实施例中考虑分布电容的短线路两端等效模型，如图4所示，为分布式参数线两端等效模型，两端并无直接联系，通过电流量数据共享，对两端的电气量进行交换。

通过上述方式实现有源配电网中短线路解耦，两个计算核心分别对有源配电网中短线路两端进行仿真，通过电流量数据共享，对两端的电气量进行交换，从而实现并行仿真。

实施例2：

本发明提供了一种有源配电网中短线路解耦的仿真方法的最佳实施例，如图5所示的IEEE33节点系统，其中在9号节点接入了单个分布式光伏，在8号节点和9号节点之间进行配电网的分割，由于8号与9号节点相连，其间线路较短，故采用特征线短线路解耦方式。

将IEEE33节点系统分为从8、9号节点解耦，分成两个部分，分别放入1#CPU和2#CPU中进行分核并行仿真，暂态事件设置为在17号节点处发生三相短路故障，分布式光伏输出功率必然会相应改变。同时设立串行仿真对照组，也就是将整个IEEE33节点系统放在同一个计算核心中进行串行仿真。

本实施例中IEEE33系统三相故障事件光伏接入点电压局部如图6所示。

本实施例中IEEE33系统三相故障事件光伏输出电流局部如图7所示。

本实施例中IEEE33系统三相故障事件光伏注入电流误差如图8所示。

本实施例中IEEE33系统三相故障事件光伏接入点电压误差如图9所示。

从运行结果来看，采用短线路解耦方式的暂态仿真结果与传统串行仿真结果基本一致，但是在对误差放大后的效果图分析可知，在在暂态过程切换时刻会存在误差突增现象，由此可推断在暂态切换时刻，计算资源突增，导致核间通信量突增，同时由于增加的分布式电容也会对信息传递产生一定的干扰，最终会影响仿真结果的正确性。

实施例3：

基于同一发明构思，本发明还提供了一种有源配电网中短线路解耦的仿真装置，如图10所示，包括：

计算模块，用于根据有源配电网分核并行仿真中相邻计算核心间的延时步长计算有源配电网中增加的与短线路并联的分布式电容值；

解耦模块，用于在增加分布式电容值的短线路两端分别使用计算核心进行仿真计算，并在两端的计算核心间进行电气量数据交换，实现有源配电网中短线路解耦并进行并行仿真。

所述增加的分布式电容值的计算式如下：

其中，Δt为延时步长，l为配电网中短线路的长度，L₀为与短线路串联的支路电感，C₀为已有的与短线路并联的分布式电容值，C为增加的与短线路并联的分布式电容值。

所述解耦模块具体用于：

基于戴维南定理将两端的计算核心分别均等效为端口电压和戴维南等效阻抗；

利用所述端口电压与戴维南等效阻抗分别计算有源配电网中短线路两端的电压，并设置有源配电网中短线路两端的电压相等，得到有源配电网中短线路两端电压的计算式；

整理所述有源配电网中短线路两端电压的计算式，得到短线路两端等效模型；

通过在所述短线路两端等效模型中共享所述有源配电网中短线路两端的电流量数据。

所述有源配电网中短线路两端电压的计算式如下：

u_q(t-Δt)+Z_ci_q(t-Δt)＝u_p(t)-Z_ci_p(t)

其中，等号左边为有源配电网中短线路在电磁行波传播方向的上游一端的电压，等号右边为有源配电网中短线路在电磁行波传播方向的下游一端的电压；

u_q(t-Δt)为有源配电网中短线路在电磁行波传播方向的上游一端的计算核心在t-Δt时的端口电压，i_q(t-Δt)为上游一端的计算核心在t-Δt时仿真计算的流过戴维南等效阻抗的电流，u_p(t)为有源配电网中短线路在电磁行波传播方向的下游一端的计算核心在t时的端口电压，i_p(t)为下游一端的计算核心在t时仿真计算的流过戴维南等效阻抗的电流，t为仿真时间，Δt为延时步长，Z_c为戴维南等效阻抗。

所述短线路两端等效模型包括如下计算式：

其中，u_q(t-Δt)有源配电网中短线路在电磁行波传播方向的上游一端的计算核心在t-Δt时的端口电压，i_q(t-Δt)为上游一端的计算核心在t-Δt时仿真计算的流过戴维南等效阻抗的电流，u_p(t)为有源配电网中短线路在电磁行波传播方向的下游一端的计算核心在t时的端口电压，i_p(t)为下游一端的计算核心在t时仿真计算的流过戴维南等效阻抗的电流，t为仿真时间，Δt为延时步长，Z_c为戴维南等效阻抗。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。