一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法及系统，包括以下内容：步骤1.根据电磁暂态仿真系统的开关标志变量求解电磁暂态仿真系统中的状态方程，获取当前时步电磁暂态仿真系统的状态量值；步骤2.确定当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况；步骤3.根据当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况更新电磁暂态仿真系统的仿真时间、电磁暂态仿真系统的状态量值以及开关标志变量，若仿真到达设定结束时间，则输出电磁暂态仿真系统的状态量值，否则返回步骤1。本发明专利技术只需一步迭代求解过程即可处理开关动作，有效提高仿真效率。

An ideal switching process analysis method and system for electromagnetic transient simulation

【技术实现步骤摘要】
一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法及系统
本专利技术涉及电磁仿真
，具体涉及一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法。
技术介绍
目前，随着新能源发电并网、柔性直流输电、直流电网等的快速发展，电力电子在电力系统中的应用越来越多，含有大量电力电子开关的装置的数量和规模日益增加，为了准确分析系统及装置内部复杂的暂态特性，电磁暂态仿真分析必不可少。现有技术中，电磁暂态仿真主要包括：1.根据电路拓扑图形成描述电路拓扑数据文件；2.根据电路拓扑数据文件生成系统状态方程；3.对状态方程迭代求解；4.结果输出及数据后处理。上述现有的关于含开关电路的电磁暂态仿真过程的第3步骤中，多将开关动作当作异常事件，在进行主程序计算时，当判断有开关动作发生，然后再有额外的程序步骤去对开关动作进行处理，包括多重开关判断、插值计算、消除开关动作时刻数值振荡等，使仿真程序极为繁琐。另外，现有电磁暂态仿真多采用梯形积分法和后向欧拉法，当需使用其他积分方法时，需对现有程序迭代计算部分进行更改，不够灵活。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种电磁暂态仿真方法，以解决上述技术问题。本专利技术的技术方案如下。一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法，，其改进之处在于：所述方法包括：步骤1.根据电磁暂态仿真系统的开关标志变量求解电磁暂态仿真系统中的状态方程，获取当前时步电磁暂态仿真系统的状态量值；步骤2.确定当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况；步骤3.根据当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况更新电磁暂态仿真系统的仿真时间、电磁暂态仿真系统的状态量值以及开关标志变量，若仿真到达设定结束时间，则输出电磁暂态仿真系统的状态量值，否则返回步骤1。进一步的，所述步骤1，包括：当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝0时，设置仿真步长为dt＝dt1并采用后向欧拉法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝1时，设置仿真步长为dt＝dt1并采用后向欧拉法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝2时，设置仿真步长为dt＝dt2并采用梯形积分法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；其中，dt1∈(0,100μs)，dt2≥2dt1。进一步的，所述步骤2包括：采用插值法确定当前时步内仿真系统中的开关动作情况。进一步的，所述步骤3包括：若当前时步内电磁暂态仿真系统中不存在开关动作，则更新下一时步仿真时间t1＝t0+dt，电磁暂态仿真系统的状态量值为所述当前时步电磁暂态仿真系统求解出的状态量值，开关标志变量INT＝INT+1(INT≤2)；若当前时步内电磁暂态仿真系统中存在开关动作，则更新仿真时间t1＝td，开关标志变量INT＝0，并按下式更新电磁暂态仿真系统的状态量值：上式中，t1为下一时步仿真时间，t0为当前时步仿真时间，dt为仿真步长，td为当前时步内最早的开关动作时刻，x0′为更新后的电磁暂态仿真系统的状态量值，x0为t0时步的电磁暂态仿真系统的状态量值，x1为t1时步的电磁暂态仿真系统的状态量值。一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析系统，其改进之处在于：所述系统包括：采集模块，根据电磁暂态仿真系统的开关标志变量求解电磁暂态仿真系统中的状态方程，获取当前时步电磁暂态仿真系统的状态量值；处理模块，确定当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况；执行模块，根据当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况更新电磁暂态仿真系统的仿真时间、电磁暂态仿真系统的状态量值以及开关标志变量，若仿真到达设定结束时间，则输出电磁暂态仿真系统的状态量值，否则调用所述采集模块。进一步的，所述采集模块：当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝0时，设置仿真步长为dt＝dt1并采用后向欧拉法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝1时，设置仿真步长为dt＝dt1并采用后向欧拉法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝2时，设置仿真步长为dt＝dt2并采用梯形积分法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；其中，dt1∈(0,100μs)，dt2≥2dt1。进一步的，所述处理模块包括：采用插值法确定当前时步内仿真系统中的开关动作情况。进一步的，所述执行模块包括：若当前时步内电磁暂态仿真系统中不存在开关动作，则更新下一时步仿真时间t1＝t0+dt，电磁暂态仿真系统的状态量值为所述当前时步电磁暂态仿真系统求解出的状态量值，开关标志变量INT＝INT+1(INT≤2)；若当前时步内电磁暂态仿真系统中存在开关动作，则更新仿真时间t1＝td，开关标志变量INT＝0，并按下式更新电磁暂态仿真系统的状态量值：上式中，t1为下一时步仿真时间，t0为当前时步仿真时间，dt为仿真步长，td为当前时步内最早的开关动作时刻，x0′为更新后的电磁暂态仿真系统的状态量值，x0为t0时步的电磁暂态仿真系统的状态量值，x1为t1时步的电磁暂态仿真系统的状态量值。本专利技术由于采取以上技术方案，与现有技术相比，其具有以下优点：本专利技术无论选用何种积分方法和积分步长，在无需增加额外程序量的基础上将开关动作后的处理融进在主程序的计算中，只需一步迭代求解过程即可正常求解或处理开关动作，大大减少程序冗余度，可有效提高仿真效率，使得程序流程简洁，程序容易实现；同时，通过判断积分方法标志变量的值，可灵活选取不同的积分方法和积分步长，即可灵活使用变步长、变积分方法技术，也给其他积分方法留有接口，在不额外增加程序量的基础上，可灵活扩展其他积分方法。附图说明图1是本专利技术的用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析的流程图；图2是本专利技术提供的实施例中用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析的详细流程图；图3是本专利技术提供的实施例中用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析实施流程图；图4是本专利技术的用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术提供一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法，如图1所示，所述方法包括：步骤1.根据电磁暂态仿真系统的开关标志变量求解电磁暂态仿真系统中的状态方程，获取当前时步电磁暂态仿真系统的状态量值；步骤2.确定当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况；步骤3.根据当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况更新电磁暂态仿真系统的仿真时间、电磁暂态仿真系统的状态量值以及开关标志变量，若仿真结束，则输出电磁暂态仿真系统的状态量值，否则返回步骤1。其中，所述状态量值包括：电气状态量值和控制状态量值。显而易见地，通过以上方案，无论选用何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法，其特征在于：所述方法包括：/n步骤1.根据电磁暂态仿真系统的开关标志变量求解电磁暂态仿真系统中的状态方程，获取当前时步电磁暂态仿真系统的状态量值；/n步骤2.确定当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况；/n步骤3.根据当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况更新电磁暂态仿真系统的仿真时间、电磁暂态仿真系统的状态量值以及开关标志变量，若仿真到达设定结束时间，则输出电磁暂态仿真系统的状态量值，否则返回步骤1。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电磁暂态仿真的理想开关过程分析方法，其特征在于：所述方法包括：
步骤1.根据电磁暂态仿真系统的开关标志变量求解电磁暂态仿真系统中的状态方程，获取当前时步电磁暂态仿真系统的状态量值；
步骤2.确定当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况；
步骤3.根据当前时步内电磁暂态仿真系统中的开关动作情况更新电磁暂态仿真系统的仿真时间、电磁暂态仿真系统的状态量值以及开关标志变量，若仿真到达设定结束时间，则输出电磁暂态仿真系统的状态量值，否则返回步骤1。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1，包括：
当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝0时，设置仿真步长为dt＝dt1并采用后向欧拉法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；
当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝1时，设置仿真步长为dt＝dt1并采用后向欧拉法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；
当所述电磁暂态仿真系统的开关标志变量INT＝2时，设置仿真步长为dt＝dt2并采用梯形积分法求解电磁暂态仿真系统中的状态方程；
其中，dt1∈(0,100μs)，dt2≥2dt1。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2包括：
采用插值法确定当前时步内仿真系统中的开关动作情况。


4.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述步骤3包括：
若当前时步内电磁暂态仿真系统中不存在开关动作，则更新下一时步仿真时间t1＝t0+dt，电磁暂态仿真系统的状态量值为所述当前时步电磁暂态仿真系统求解出的状态量值，开关标志变量INT＝INT+1(INT≤2)；
若当前时步内电磁暂态仿真系统中存在开关动作，则更新仿真时间t1＝td，开关标志变量INT＝0，并按下式更新电磁暂态仿真系统的状态量值：



上式中，t1为下一时步仿真时间，t0为当前时步仿真时间，dt为仿真步长，td为当前时步内最早的开关动作时刻，x0′为更新后的电磁暂态仿真系统的状态量值，x0为t0时步的电磁暂态仿真系统的状态量值，x1为t1时步的电磁暂态仿真系统的状态量值。


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【专利技术属性】
技术研发人员：庞辉，高路，纪锋，林畅，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网河北省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11