一种电磁暂态仿真方法、系统及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及电力系统，具体涉及一种电磁暂态仿真方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、电磁暂态仿真是指对电磁系统在暂态工况下的电磁行为进行模拟和分析的过程。在电力系统中，暂态工况包括电力系统的开关操作、故障发生、电力负荷变化等瞬时变化情况。电磁暂态仿真可以帮助工程师评估电力系统在暂态工况下的电磁行为，包括电压、电流、功率、电磁场等参数的变化情况。

2、电磁暂态仿真通常使用计算机软件来进行，通过建立电力系统的数学模型和方程组，对电磁暂态进行数值计算和模拟。常用的电磁暂态仿真软件包括emtp(电磁暂态程序)和pscad(电力系统计算机辅助设计)等。

3、电磁暂态仿真可以帮助工程师进行电力系统的设计、故障分析和保护设备的选择等工作。通过仿真分析，工程师可以评估电力系统在暂态工况下的稳定性、可靠性和安全性，从而优化电力系统的设计和运行。

4、目前针对模块化多电平换流器开关器件的精确仿真，一般都是在电磁暂态仿真程序下采用微秒级的步长进行仿真计算。但是，当系统规模较大时，仿真耗时过长，严重降低仿真效率。

技术实现思路

1、本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电磁暂态仿真方法、系统及计算机可读存储介质，以提高电磁仿真效率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种电磁暂态仿真方法，包括：

3、选取第一步长和第二步长，并计算第一步长与第二步长之间的比值k；

4、构建第一步长网络传递给第二步长网络的等值模型；

5、令第一步长网络仿真处于暂停接受指令状态；开始第n次第二步长网络的解算，n初始值取1；

6、当n＝k时，停止计算，并将第二步长网络的最后一次求解结果传递至第一步长网络计算，并输出最终计算结果。

7、优选地，所述第一步长网络和第二步长网络均包括桥臂电流；所述第二步长网络接收所述第一步长网络发出的桥臂电流及控制信号。

8、优选地，所述第二步长网络的解算包括；

9、获取等值网络的电压、电阻及电容电压，并计算总的桥臂电压；

10、第二步长网络的最后一次求解如下：

11、

12、其中，uarmi(tsmall)为交流网络第二步长模拟时每次等效计算的桥臂电压；ul0为桥臂电感上的电压；k为第一步长与第二步长之间的比值。

13、优选地，所述电容电压为；

14、

15、其中，t1和t2为两个相邻的计算时间，且有t2＝t1+δt，c为电容值，ic(t1)、ic(t2)分别为不同时间流过桥臂子电容的电流，uc(t1)为t1时刻的桥臂电容电压。

16、优选地，所述电磁暂态仿真方法还包括；

17、获取在某一时刻的桥臂电流，第一步长网络计算得到的桥臂电流和触发信号作为下次数据交互第二步长网络的计算初值。

18、优选地，所述选取第一步长和第二步长还包括；

19、设置仿真误差限制，根据设置的仿真误差限制，得到对应的最大复频域离散导纳相对误差大小t；

20、设置仿真步长的初值，得到实际复频域离散导纳相对误差x；

21、获取变换器类型，根据变换器类型进行增大仿真步长或者减小步长，得到仿真步长第一上限；

22、计算开关频率，得到控制系统约束对应的仿真步长第二上限；

23、得到仿真步长的选择位于第一上限与第二上限之间。

24、优选地，所述变换器类型包括谐振变换器和非谐振变换器；

25、当变换器类型为谐振变换器时，比较t与x的大小，若x＞t，则减小仿真步长，重新计算实际复频域离散导纳相对误差x，直到满足x＜t，即得到仿真步长选择上限；

26、当变换器类型为非谐振变换器时，获取高次谐波限制s，比较t与s的大小，若s＞t，则减小仿真步长，重新计算实际复频域离散导纳相对误差x，直到满足s＜t，得到仿真步长选择上限。

27、优选地，所述电磁暂态仿真方法还包括设置仿真解算模型，包括

28、包括对电路进行分析，对节点方程的解算流程进行重写，对数据类型进行转换，生成rom初始化文件，并配置rom ip核；

29、根据上述生成的rom初始化文件的数据进行在线计算。

30、本发明还提供一种电磁暂态仿真系统，包括；

31、步长选取模块，选取第一步长和第二步长，并计算第一步长与第二步长之间的比值k；

32、等值模型构建模块，构建第一步长网络传递给第二步长网络的等值模型；

33、指令模块，令第一步长网络仿真处于暂停接受指令状态，开始第n次第二步长网络的解算，n初始值取1；

34、解算模块，当n＝k时，停止计算，并将第二步长网络的最后一次求解结果传递至第一步长网络计算，并输出最终计算结果。

35、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如所述的电磁暂态仿真方法。

36、实施本发明具有如下有益效果：采用了至少两种步长进行混合步长仿真，可以很好地适应系统稳定运行、故障情况，还可扩展应用于多端系统的动态响应研究。与小步长电磁暂态仿真相比，减少了仿真算法耗时；与大步长电磁暂态仿真相比，有效地提高了仿真精度。

技术特征：

1.一种电磁暂态仿真方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述第一步长网络和第二步长网络均包括桥臂电流；所述第二步长网络接收所述第一步长网络发出的桥臂电流及控制信号。

3.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述第二步长网络的解算包括；

4.根据权利要求3所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述电容电压为；

5.根据权利要求3所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，还包括；

6.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述选取第一步长和第二步长还包括；

7.根据权利要求6所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述变换器类型包括谐振变换器和非谐振变换器；

8.根据权利要求1所述的电磁暂态仿真方法，其特征在于，还包括设置仿真解算模型，包括

9.一种电磁暂态仿真系统，其特征在于，包括；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求1～8任一项所述的电磁暂态仿真方法。

技术总结
本发明公开一种电磁暂态仿真方法、系统及计算机可读存储介质，其中，方法包括：选取第一步长和第二步长，并计算第一步长与第二步长之间的比值k；构建第一步长网络传递给第二步长网络的等值模型；令第一步长网络仿真处于暂停接受指令状态；开始第n次第二步长网络的解算，n初始值取1；当n＝k时，停止计算，并将第二步长网络的最后一次求解结果传递至第一步长网络计算，并输出最终计算结果。本发明采用了至少两种步长进行混合步长仿真，可以很好地适应系统稳定运行、故障情况，还可扩展应用于多端系统的动态响应研究。与小步长电磁暂态仿真相比，减少了仿真算法耗时；与大步长电磁暂态仿真相比，有效地提高了仿真精度。

技术研发人员：柳洲,陈嘉铭,綦泉
受保护的技术使用者：深圳供电局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29