本发明涉及电力系统暂态仿真技术领域，公开了一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法。包括以下过程：步骤1、根据自定义控制器的传递函数搭建初始值的计算网络；步骤2、提取发电机期望的输入信号；步骤3、提取发电机的用于控制器初始化的变量，设置变量，输出设置后的变量，作为自定义控制器的复位信号；步骤4、在PSCAD中搭建所述计算网络，计算网络输出控制器参考信号，用一个采样保持器在初始化结束瞬间锁定参考信号，使参考信号在初始化结束后为常数；步骤5、搭建自定义控制器，将含状态变量的模块设置为可复位，并连接步骤3给出的复位信号；将含状态变量的模块的复位值设为计算网络对应位置的输出值。有效地实现自定义控制器的初始化。
1.一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，包括以下过程：步骤1、根据自定义控制器中的传递函数搭建初始值的计算网络；步骤2、提取发电机期望的输入信号；步骤3、提取发电机的用于控制器初始化的变量，设置变量，设置后的变量在发电机初始化阶段的值为1，初始化结束后的值为0，输出设置后的变量，作为自定义控制器的复位信号；步骤4、在PSCAD中搭建所述计算网络，计算网络输出控制器参考信号，用一个采样保持器在初始化结束瞬间锁定参考信号，使参考信号在初始化结束后为常数；步骤5、搭建自定义控制器，将含状态变量的模块设置为可复位，并连接步骤3给出的复位信号；将含状态变量的模块的复位值设为计算网络对应位置的输出值。
2.如权利要求1所述的PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，所述步骤1的具体过程为：步骤11、初步确定初始值的计算网络，自定义控制器中的每一个模块，针对每一个模块在计算网络中设置对应结构；步骤12、确定初始值计算网络的输入信号和输出信号，确定计算网络结构，将G(s)＝0的模块和的 的模块在计算网络中对应模块断开，并设置G(s)＝0的模块的输出值和 的模块的输入值为0作为计算网络的输入，其中，G(s)是自定义控制器中的传递函数模块；步骤13、信号流动方向设置为数值确定的一方流向数值未确定的一方；步骤14、将自定义控制器传递函数的每一个模块在计算网络中设置对应模块；步骤15、设置求和环节对应模块和求积环节对应模块。
3.如权利要求2所述的PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，所述步骤12中输入信号包括：由发电机给出的期望的控制器输出值，已确定的自定义控制器参考输入Ⅰ，G(s)＝0的模块输出处的数值0， 的模块输入处的数值0，死区输入输出处的数值0。
4.如权利要求3所述的PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，所述步骤12中输出信号包括：未确定的自定义控制器参考输入Ⅱ，在初始化过程结束瞬间，锁定参考输入Ⅱ数值，使得控制器参考输入Ⅱ在初始化完成后为常数；自定义控制器每个含状态变量的模块输出位置在计算网络中对应位置的数值。
5.如权利要求4所述的PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，所述步骤12中计算网络结构的搭建原则为：自定义控制器中G(s)＝0的模块，在计算网络中相应位置断开，并令G(s)的模块的输出位置的数值为0，作为计算网络的输入；自定义控制器中的模块，在计算网络中相应位置断开，并令 的模块的输入位置的数值为0，作为计算网络的输入。
6.如权利要求5所述的PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，所述步骤14的设置过程包括以下原则：(1)传递函数G(s)的模块满足G(0)＝K≠0，在计算网络中与之对应的是一个增益模块；如果计算网络中信号流向与原传递函数信号流向相同，则计算网络中模块的增益为K；如果计算网络中信号流向与原传递函数相反，则计算网络中模块的增益是 (2)自定义控制器中G(s)的模块，在计算网络中相应位置断开，并令G(s)的模块的输出位置的数值为0，作为计算网络的输入；(3)自定义控制器中 的模块，在计算网络中相应位置断开，并令 的模块的输入位置的数值为0，作为计算网络的输入；
(4)自定义控制器中的任意一个函数y＝f(x)，如果计算网络中信号流动方向与自定义控制器一致，即由x流向y，则函数y＝f(x)的模块在计算网络中的对应模块为y＝f(x)；若流动方向相反，即由y流向x，则该函数y＝f(x)的模块在计算网络中对应的模块为反函数x＝f-1(y)；(5)自定义控制器中的限幅模块，在计算网络中予以忽略；(6)在计算网络中，将自定义控制器中的死区对应的输入和输出位置的数值设置为0，作为计算网络的输入。
7.如权利要求6所述的PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,其特征在于，所述步骤15设置求和环节对应模块的过程中，计算网络中的求和环节各个变量保持与自定义控制器中求和环节相同的加减关系；所述设置求积环节对应模块的过程中，计算网络中的求积环节各个变量保持与自定义控制器中求积环节相同的乘除关系。
一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统暂态仿真技术领域，特别是一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法。
背景技术
[0002] PSCAD-EMTDC(简称PSCAD)是广泛使用的电力系统电磁暂态仿真软件之一，是研究控制器对电力系统运行作用的有力工具。PSCAD提供了丰富的发电机控制系统模型，如励磁系统模型、调速系统模型、PSS模型等。尽管如此，仍然需要使用自定义控制器模型。这些需要自定义的模型可能包括某些已投入工程运行、软件尚未收录的控制器模型；也包括由研究人员设计的新型控制器模型。
[0003] 根据电力系统仿真研究的要求，在施加扰动之前，系统中的所有元件运行在平衡状态。自定义的控制器也需要找到恰当的扰动前平衡状态，这就需要对控制器中的状态变量赋以适当的初始值，并计算出正确的控制器参考输入值。即对自定义控制器进行初始化。
[0004] 具有独立潮流计算程序的仿真软件，可以根据潮流得到的期望的控制器输出，进而对控制器进行初始化。但PSCAD采用了特殊的潮流计算方法，在时域仿真开始以后需要通过调整功率、电压等变量以确定潮流。在这一阶段，PSCAD会对发电机进行初始化，即确定发电机的状态变量。从仿真开始到发电机初始化完成，控制器输出需随着期望输出变化，直到发电机初始化完成。在发电机初始化完成这一瞬间，确定稳定状态下控制器状态变量和参考输入值，完成控制器的初始化。
[0005] 从以上对控制器初始化的要求可知，在使用自定义控制器时，除搭建控制器传递函数，还需要提供另一个功能模块实现自定义控制的初始化。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法。
[0007] 本发明采用的技术方案如下：一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法,具体包括以下过程：步骤1、根据自定义控制器中的传递函数搭建初始值的计算网络；步骤2、提取发电机期望的输入信号；步骤3、提取发电机的用于控制器初始化的变量，设置变量，设置后的变量在发电机初始化阶段的值为1，初始化结束后的值为0，输出设置后的变量，作为自定义控制器的复位信号；步骤4、在PSCAD中搭建所述计算网络，计算网络输出控制器参考信号，用一个采样保持器在初始化结束瞬间锁定参考信号，使参考信号在初始化结束后为常数；步骤5、搭建自定义控制器，将含状态变量的模块设置为可复位，并连接步骤3给出的复位信号；将含状态变量的模块的复位值设为计算网络对应位置的输出值。
[0008] 进一步的，所述步骤1的具体过程为：步骤11、初步确定初始值计的算网络，自定义控制器中的每一个模块，针对每一个模块在计算网络中设置对应结构；步骤12、确定初始值计算网络的输入信号和输出信号，确定计算网络结构，将G(s)＝0的模块和的 的模块在计算网络中对应模块断开，并设置G(s)＝0的模块的输出值和 的模块的输入值为0作为计算网络的输入，其中，G(s)是自定义控制器中的传递函数模块；步骤13、信号流动方向设置为数值确定的一方流向数值未确定的一方；步骤14、将自定义控制器传递函数的每一个模块在计算网络中设置对应模块；步骤15、设置求和环节对应模块和求积环节对应模块。
[0009] 进一步的，所述步骤12中输入信号包括：由发电机给出的期望的控制器输出值，已确定的自定义控制器参考输入Ⅰ，G(s)＝0的模块输出处的数值0， 的模块输入处的数值0，死区输入输出处的数值0。
[0010] 进一步的，所述步骤12中输出信号包括：未确定的自定义控制器参考输入Ⅱ，在初始化过程结束瞬间，锁定参考输入Ⅱ数值，使得控制器参考输入Ⅱ在初始化完成后为常数；自定义控制器每个含状态变量的模块输出位置在计算网络中对应位置的数值。
[0011] 进一步的，所述步骤12中计算网络结构的搭建原则为：自定义控制器中G(s)＝0的模块，在计算网络中相应位置断开，并令G(s)的模块的输出位置的数值为0，作为计算网络的输入；自定义控制器中 的模块，在计算网络中相应位置断开，并令中 的模块的输入位置的数值为0，作为计算网络的输入。
[0012] 进一步的，所述步骤14的设置过程包括以下原则：(1)传递函数G(s)的模块满足G(0)＝K≠0，在计算网络中与之对应的是一个增益模块；如果计算网络中信号流向与原传递函数信号流向相同，则计算网络中模块的增益为K；如果计算网络中信号流向与原传递函数相反，则计算网络中模块的增益是 (2)自定义控制器中G(s)的模块，在计算网络中相应位置断开，并令G(s)的模块的输出位置的数值为0，作为计算网络的输入；(3)自定义控制器中 的模块，在计算网络中相应位置断开，并令中 的模块的输入位置的数值为0，作为计算网络的输入；(4)自定义控制器中的任意一个函数y＝f(x)，如果计算网络中信号流动方向与自定义控制器一致，即由x流向y，则函数y＝f(x)的模块在计算网络中的对应模块为y＝f(x)；若流动方向相反，即由y流向x，则该函数y＝f(x)的模块在计算网络中对应的模块为反函数x＝f-1(y)；(5)自定义控制器中的限幅模块，在计算网络中予以忽略；(6)在计算网络中，将自定义控制器中的死区对应的输入和输出位置的数值设置为0，作为计算网络的输入。
[0013] 进一步的，所述步骤15设置求和环节对应模块的过程中，计算网络中的求和环节各个变量保持与自定义控制器中求和环节相同的加减关系；所述设置求积环节对应模块的过程中，计算网络中的求积环节各个变量保持与自定义控制器中求积环节相同的乘除关系。
[0014] 与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：从仿真开始到发电机初始化完成这一阶段，有效的让控制器各个模块跟随期望值而输出，并计算相应控制器参考输入值；在发电机初始化完成瞬间，确定自定义控制器的参考输入值，并锁定；并且，在发电机初始化完成瞬间，确定自定义控制器中含状态变量的各个模块的输出值。整个初始化过程有效、简单。
附图说明
[0015] 图1是本发明PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法的流程示意图。
[0016] 图2是本发明中自定义控制器为发电机调速系统时的原传递函数框图。
[0017] 图3是本发明搭建初始值的计算网络的初步结构示意图。
[0018] 图4是图3通过确定计算网络的输入输出，并且去掉微分模块和积分模块后的计算网络的结构示意图。
[0019] 图5是图4确定信号流向后的计算网络的结构示意图。
[0020] 图6是图5根据自定义控制器传递函数的每一个模块在计算网络中设置对应模块后获取的计算网络的结构示意图。
[0021] 图7是图6确定求和部分的正负号后的计算网络的结构示意图。
[0022] 图8是图7化简后的初始值计算网络结构示意图。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0024] 本实施例采用发电机的调速系统作为自定义控制器。
[0025] 一种PSCAD自定义发电机控制器的初始化方法如下。
[0026] 步骤1、根据自定义控制器中的传递函数搭建初始值的计算网络；
[0027] (1)发电机调速系统的原传递函数如图2所示，该传递函数中每一个模块，在计算网络中都相应模块与之对应，进而搭建初始值的计算网络如图3所示。
[0028] (2)确定计算网络的输入输出，并且去掉微分模块(G(s)＝0的模块)和积分模块(的模块)，获取如图4所示的计算网络。计算网络输入包括：(a)发电机转速参考输入信号1；(b)发电机转速ωr；(c)发电机机械转矩TM；(d)原计算网络中所有满足G(s)＝0的模块的输出对应位置的信号，该信号为常数0；(e)原计算网络中所有满足G(0)＝1/0的模块的输入对应位置的信号，为常数0。
[0029] (3)确定信号流向，信号由数值确定一方流向数值未确定一方，如图5所示，在图中以箭头标出。
[0030] (4)根据原传递函数的模块，确定计算网络与之对应的每一个模块，获取如图6所示的计算网络。如果计算网络中信号流动方向与自定义控制器传递函数信号流动方向一致，则计算网络方框中数值K为原传递函数直流增益K＝G(0)；如果方向相反，则计算网络方框中数值 忽略限幅环节，即对应模块用K为1的增益模块表示。
[0031] (5)确定求和部分的正负号，获取如图7所示的计算网络。根据信号流向和自定义控制器传递函数中信号间的关系，计算网络中的求和环节各个变量保持与自定义控制器中求和环节相同的加减关系，确定初始值计算网络中求和处信号正负。
[0032] (6)化简掉原网络中乘以1、加减0等环节，并考虑到积分环节 输出为0，可不进行初始化。化简后的初始值计算网络如图8所示。
[0033] 步骤2、提取发电机期望的输入信号；
[0034] 选中被控发电机，Interface to machine controllers是PSCAD软件的卡片，将Interface to machine controllers中的Output Governor Initialization Data设为Yes。用datalabel测量发电机期望的转矩信号，并命名为Tm0。发电机转速信号为W。
[0035] 步骤3、选中被控发电机，将PSCAD软件中的Output Variables for Controller Initialization中的Constant speed(0)<->normal(1)Transition填为InitGov，通过非运算得到Not_InitGov，作为控制器复位信号。
[0036] 步骤4、在PSCAD中搭建所述计算网络，计算网络输出控制器参考信号Yref，用一个采样保持器在初始化结束瞬间锁定参考信号Yref，使参考信号在初始化结束后为常数并保持不变，采样保持器控制输入为InitGov；
[0037] 步骤5、用传递函数搭建自定义控制器，将传递函数对应的模块中的“Resetable”选项设为Yes，信号Not_InitGov作为其复位端的输入，将 模块的Reset Value设为0； 模块的Reset
Value设为Tm0； 模块的Reset Value设为Init2处的信号； 模块的Reset Value设为Init1处的信号；控制器的参考信号为Yref。
[0038] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
