【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统电磁暂态仿真，具体涉及一种通用化电磁暂态仿真平台构建方法。
技术介绍
1、在实现“碳达峰、碳中和”目标、推动构建以新能源为主体的新型电力系统背景下，高比例新能源并网、高比例电力电子装备将成为未来新型电力系统的突出特征。发输配用各个环节都呈现高度电力电子化趋势。海上风电集群、规模化光伏电站等新能源发电系统，直流输电系统，包括到配电网中使用的电力电子变压器，电力电子设备都是不可或缺的。不同于传统的电力设备，其具有响应速度快、过电流能力弱和低惯量等特点。大量电力电子设备的接入改变了以同步发电机为主导的传统电力系统动态特性，使得不同时间尺度的暂态现象相互耦合，在更大频率范围内引起新型振荡和稳定性问题。同时，随着新能源装机容量不断提高，海上风电集群的风电控制、保护、运行以及机组间、机组与并网系统间的动态特性，规模化光伏电站并网中多样化的控制保护策略和不尽相同的暂态运行特性等都是亟需研究的内容。对于这些问题的定量化研究，需要在更宽的时间尺度下进行，而精细化的电磁暂态仿真是研究它们的重要工具，可以对目标系统进行详细建模，计算得出各时间截面的全系统响应，输出电压、电流、功率等关键电气量的时域波形。电磁暂态仿真的前身是机电暂态仿真，用于研究传统交流电网的暂态过电压、次同步谐振、保护策略等问题。但机电暂态仿真的仿真步长远大于暂态过程时间，难以翔实反映电磁暂态过程。电磁暂态仿真步长较小，对电气元件的动态特性刻画可精确到微秒级，模型精度高、动态特性反映全面，帮助科研人员快速直观掌握电力电子设备和电力系统的电磁暂态行为，加速控制保护
2、而电磁暂态仿真软件长期被国外垄断，使得国产仿真平台的推广和发展受阻，科研单位需要花费巨额资金购买仿真设备。但在易用性方面国外平台内核老旧、软件底层开放性不高、软件缺乏与硬件的接口。近年来，国内开发出多个自研电磁暂态仿真平台，各平台在保证电磁暂态仿真基本功能基础上，有各自独特的特点，但都相对独立各有不完善之处。亟须建设具有自主知识产权的仿真平台。在底层完全开放的国产化平台下，可以对标国内科研和工程的实际要求方便地开发各类装备模型。同时，将前瞻性的仿真技术集成到仿真平台中，能够解决大规模电网仿真效率的问题。因此，一种通用化电磁暂态仿真平台构建方法应运而生。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种通用化电磁暂态仿真平台构建方法，该方法采用面向对象的编程范式和单例设计模式以六大模块(元件库、电路管理器、仿真管理器、状态管理器、控制管理器和插值管理器)推动仿真按照四个阶段(begin、dsdyn、emtdc、dsout)执行。该通用化电磁暂态仿真平台以下述步骤运行：
2、步骤1：状态管理器进入仿真前的准备阶段，读取以json文件形式存储的有关仿真的所有信息。电气拓扑关系存入电路管理器，仿真总时长、步长等相关设置存入仿真管理器，控制系统链式连接关系存入控制管理器，仿真中所有涉及的元件均在元件库创建。
3、步骤2：状态管理器步入begin阶段，完成所有元件初始化、常量求解以及电力电子开关状态预计算。
4、步骤3：状态管理器步入dsdyn阶段，控制电路管理器进行本步长所有电气元件伴随电路参数更新，推动控制管理器进行本步长控制系统链式求解。
5、步骤4：状态管理器步入emtdc阶段，依据电路管理器中电气拓扑结构求解网络方程，得到各节点的节点电压。控制插值管理器对开关器件进行插值调整，回溯、重新计算。在此阶段可选择是否采用ward等值功能。
6、步骤5：状态管理器步入dsout阶段，对电路管理器中支路电流进行更新，完成本步长仿真，转跳步骤3进入下一步长仿真，如此循环执行，直到达到仿真总时长，完成整个仿真进程。
7、由上述专利技术提供的技术方案可以看出，该构建方法实现了高内聚、低耦合的设计原则，整体仿真框架具有高度灵活性和可维护性，便于科研人员在此基础上开发特定需求的电磁暂态仿真功能和经过优化的等值模型。
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1.一种通用化电磁暂态仿真平台构建方法。其核心意义在于，采用面向对象的编程范式和单例设计模式，构建了从电气网络解算、控制系统求解到二者信号交互的完整闭环框架。面向对象将世界万物抽象为类，通过类属性和方法描述其特征和行为。这样的方法易于后续开发者理解，便于后续在该基础上开发特定需求仿真功能和优化等值模型。通过继承和多态机制提高代码的复用和扩展，减少代码冗余，增加了框架的灵活性和可维护性，提高开发效率和质量。单例设计模式将整个仿真工程视为一个类，在整个以时间推动的仿真进程中只有一个实例对象存在，利于协调电磁暂态仿真系统的整体行为。该唯一仿真实例下放六个模块，六个模块数据相互交织，但最终都归于单例这个唯一数据源。每个模块都有自己的职责和接口，实现了高内聚、低耦合的设计原则，提高了该电磁仿真平台的可读性和可测试性，便于框架的维护和修改。这六个模块分别为元件库、电路管理器、仿真管理器、状态管理器、控制管理器和插值管理器。仿真进程由这六个模块共同推动，按照四个阶段(begin、dsdyn、EMTDC、dsout)进行。该电磁暂态仿真平台以下述步骤运行：
2.根据权利要求书所述的一
...【技术特征摘要】
1.一种通用化电磁暂态仿真平台构建方法。其核心意义在于，采用面向对象的编程范式和单例设计模式，构建了从电气网络解算、控制系统求解到二者信号交互的完整闭环框架。面向对象将世界万物抽象为类，通过类属性和方法描述其特征和行为。这样的方法易于后续开发者理解，便于后续在该基础上开发特定需求仿真功能和优化等值模型。通过继承和多态机制提高代码的复用和扩展，减少代码冗余，增加了框架的灵活性和可维护性，提高开发效率和质量。单例设计模式将整个仿真工程视为一个类，在整个以时间推动的仿真进程中只有一个实例对象存在，利于协调电磁暂态仿真系统的整体行为。该唯一仿真实例下放六个模块，六个模块数据相互交织，但最终都归于单例这个唯一数据源。每...
【专利技术属性】
技术研发人员：许建中，王惠泽，冯谟可，曹书豪，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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