Electromagnetic Transient Simulation of Power Systems Based on Circuit Transfer Matrix Method

ZHOU Yiqiao; JIN Zhan; YANG Fufeng

doi:10.20204/j.sp.2025.04014

English Version Reader LoginJournal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Electromagnetic Transient Simulation of Power Systems Based on Circuit Transfer Matrix Method

更新时间：2025-10-22

- Electromagnetic Transient Simulation of Power Systems Based on Circuit Transfer Matrix Method
- Vol. 53, Issue 4, Pages: 112-118(2025)
- 作者机构：
  
  南京理工大学复杂多体系统动力学全国重点实验室,江苏,南京,210094
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.04014
  CLC：
- Published：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
周艺峤,靳展,杨富锋.基于电路传递矩阵法的电力系统电磁暂态仿真[J].智慧电力,2025,53(4):112-118.

doi:10.20204/j.sp.2025.04014
周艺峤,靳展,杨富锋.基于电路传递矩阵法的电力系统电磁暂态仿真[J].智慧电力,2025,53(4):112-118. DOI： 10.20204/j.sp.2025.04014.

doi:10.20204/j.sp.2025.04014 DOI：

摘要

针对节点电压法建立的网络方程在电力系统电磁暂态仿真中系数矩阵阶数高、仿真速度慢的问题，提出了基于电路传递矩阵法的电力系统电磁暂态仿真方法。首先，提出了基于电路传递矩阵法的电力系统仿真基本思路，阐述了链式电路传递矩阵法的求解策略。其次，结合缩减变换推导了链式电路缩减传递矩阵法，以解决链式电路传递矩阵法计算过程中，由于元件等值电阻过大导致矩阵连乘后累积误差大的问题。最后，以某输电线路电磁暂态仿真为例，使用电路传递矩阵法与节点电压法进行对比，结果表明电路传递矩阵法在确保仿真计算精度的条件下大幅提高了计算速度。

Abstract

To address the issues of high-order coefficient matrices and slow simulation speed in electromagnetic transient （EMT） simulations of power systems using the node voltage method-based network equations，this paper proposes an electromagnetic transient simulation method for power systems based on the circuit transfer matrix method.Firstly，the fundamental framework of power system simulation using the circuit transfer matrix method is presented，and the solution strategy for the chain circuit transfer matrix method is elaborated.Secondly，a reduced chain circuit transfer matrix method is derived by integrating reduction transformations to mitigate the problem of accumulated errors caused by excessive equivalent resistances of components during matrix multiplication in the original chain circuit transfer matrix method.Finally，an EMT simulation case of a transmission line is conducted to compare the circuit transfer matrix method with the node voltage method.Results demonstrate that the proposed circuit transfer matrix method significantly improves computational speed while ensuring simulation accuracy.

关键词

Keywords

references

陆翌，吴俊健，裘鹏，等.基于桥臂等效电容的全桥子模块型MMC快速仿真方法[J].浙江电力，2024，43（3）：47-54.

林毅，林威，刘鑫，等.一种适用于MMC的混合步长电磁暂态仿真方法[J].电力科学与技术学报，2023，38（2）：58-66.

张静，叶婧，殷明，等.基于多级高阶微分求积法的非线性电磁暂态快速仿真研究[J].电测与仪表，2023，60（2）：60-68.

黄方能，梅勇，周剑，等.风电不确定性输入下电力系统仿真的区间仿射算法[J].电测与仪表，2024，61（7）：74-80.

王薇，王松，曾鑫海，等.变压器绕组梯形等效电路频率响应的稀疏列表算法研究[J].智慧电力，2023，51（7）：102-107.

赵朗程，陈卓，郝正航，等.新型省级电网电磁暂态实时仿真建模方法[J].电网与清洁能源，2024，40（8）：46-55，73.

莫若，邓小宇，蔺红，等.基于汇集点处PMU测量的聚合电源等效惯性常数估测方法研究[J].智慧电力，2023，51（9）：81-87，112.

裘立峰，杜振东，周文俊，等.随桥电缆-架空混合线路的电缆护套过电压特性仿真分析[J].电测与仪表，2024，61（2）：49-54.

马金财，刘刚，何龙.基于电—热—力耦合的螺旋弹簧触指稳态温升分布仿真研究[J].高压电器，2023，59（8）：223-231.

张长安，范斌涛，黄寅，等.10 kV电力电缆本体局放信号传播特性的实验研究与仿真分析[J].高压电器，2023，59（1）：95-101.

路学刚，朱欣春，胡斌，等.基于等效简化和GPU的高比例新能源电网快速仿真系统[J].智慧电力，2024，52（4）：91-99.

李乐萍，许皓，王予希，等.基于等效负荷分布的含分布式电源配电网线损计算[J].供用电，2024，41（3）：42-50，77.

刘丽霞，罗敏，李晓辉，等.电力系统常用动态等值方法的比较与改进[J].电力系统及其自动化学报，2011，23（1）：149-154.

王小飞，胡志坚，吴方劼，等.基于改进邻接矩阵的稀疏技术及其在电力系统计算中的应用[J].电力系统保护与控制，2016，44（9）：50-56.

王天健，吴振升，王晖，等.基于快速傅里叶变换的电力系统频率实时计算方法[J].郑州大学学报（工学版），2011，32（3）：81-84.

陈丽光，文波，聂一雄.基于退火粒子群和内点法的改进最优潮流算法[J].广东电力，2013，26（9）： 32-35，103.

张郑滨，陈丽安，王其亚，等.基于计算流体力学的直流电磁继电器温度场仿真研究[J].电力科学与技术学报，2023，38（3）：230-240，251.

杨红卫，高冉冉，孟珊珊，等.求解电感电路的传递辛矩阵方法[J].物理与工程，2017，27（3）：41-44，51.

JIN Z，RUI X，YANG F，et al.Numerical analysis of typical circuit systems based on the transfer matrix method[J].IET Conference Proceedings，2022，（13）：110-115.

靳展，杨富锋，江镇宇，等.电磁轨道炮发射动力学建模与仿真研究[J].海军工程大学学报，2023，53（3）： 43-49.

吴文辉，曹祥麟.电力系统电磁暂态计算与EMTP应用[M].北京：中国水利水电出版社，2012.

崔翔.无损耗传输线物理模拟的集总电路级联数目确定方法[J].中国电机工程学报，2017，37（9）： 2561-2570.

张建书.新版多体系统传递矩阵法相关问题研究[D].南京：南京理工大学，2017.

芮筱亭，戎保.多体系统传递矩阵法研究进展[J].力学进展，2012，42（1）：4-17.

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Research of Simplified Model for Modular Multilevel Converters

Related Author

XU Jiayun

ZHANG Yanjun

CAO Mu

Related Institution

CSIC 704 Research Institute

Marine Design & Research Institute of China

AI问答

⁰