本发明属于电力系统电磁暂态仿真，具体涉及一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法。
背景技术：
1、随着“双碳”目标的提出，高比例可再生能源的并网深刻改变着电力系统的特性，传统电力系统正在转型为具有“双高”特征的新型电力系统。电磁暂态仿真是设计、分析电力系统的重要工具，然而随着系统规模的扩大以及大量电力电子设备的引入，使得仿步长进一步减小、维数扩大、计算量激增，导致离线仿真时长难以接受，实时仿真计算压力大难以满足实时要求，给电磁暂态仿真带来了巨大挑战，对现有仿真体系提出了新要求。
2、为应对这样的挑战，目前工业界从仿真模型优化和仿真技术创新两个方面来提升电磁暂态仿真效率。
3、建模优化方面，针对特定拓扑使用ward等值方法消去内部节点，实现对外等效提升效率的同时，保留消去节点全部信息，为求解内部状态量提供可能。还有基于步长平均的方法，为电力电子开关模型传递基于步长平均的精确触发脉冲，在保证相同精度前提下可以增大仿真步长，提升效率。
4、仿真技术方面，系统解耦是提升电磁暂态仿真效率的重要途径。电磁暂态仿真中典型的解耦方法是通过电力系统中的传输线进行的，利用波在长线路传播时间与仿真步长间关系，将线路两端系统自然解耦，但对解耦位置、线路长度与仿真步长的配合有一定要求。还有采用多区域戴维南等值方法进行系统解耦，通过率先求解子网间联络线电流的方式将系统解耦，再利用此电流并行计算各子网节点电压。但采用该方法进行分网时，需在集中参数元件上进行，分网灵活性不足。节点分裂法可以在系统任意点进行分割，极大提高了分网灵活性，但当划分子系统数目变大时，各子系统戴维南等值以及联络线电流的求解难度增大，计算量增加，抵消解耦带来的效率提升优势。延迟插入法解耦是将对地支路表示为电容、电导和电流源并联形式，两节点间支路表示为电感、电阻和电压源串联的形式，利用电感与电容特性创造半步长延时实现解耦，使得计算复杂度随仿真规模呈线性关系。但很少有系统天然满足延迟插入法所需条件，需要额外添加非真实存在的电容、电感，这改变了系统原有结构。
5、针对上述解耦方法存在的不足，一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，从仿真技术角度出发一定程度上弥补了上述解耦方法所存在的问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，目的就是克服上述传统解耦方法存在的缺陷，同时仅需对传统仿真平台进行轻量化改造升级，便可支持本发明的应用，具有实际推广应用价值。
2、本发明可通过下述技术方案实现，一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，包括：
3、步骤1：从系统动态特性差异出发，将整个系统粗颗粒度的分为慢变子系统与快变子系统；
4、步骤2：基于节点分析法，将各子系统内元件进行离散化，形成各子系统的节点导纳矩阵以及注入电流源列向量；
5、步骤3：对各子系统的矩阵以及列向量进行转移映射，形成同一系统的两种矩阵描述；
6、步骤4：对各子系统独立求解，得到本时间步长的系统状态量；
7、步骤5：步骤2到步骤4循环执行，直至仿真时间满足仿真结束条件，电磁暂态仿真完成。
8、优选地，所述的步骤1中系统划分方法具体为：
9、将需要频繁进行状态切换改变系统拓扑的电力电子装备、滤除高频分量的交流滤波装置、高频变压器等对高频电能进行处理的网络，视为快变子系统。在工频范围附近运行的网络视为慢变子系统。通过上述方式的划分，将整个系统归类为快变子系统与慢变子系统两大部分。
10、优选地，所述的步骤2中元件离散化及矩阵形成过程具体为：
11、节点分析法是目前使用最为广泛的电磁暂态仿真方法，该方法将系统全部电气元件进行离散化得到各自伴随电路模型，通过节点支路关联关系矩阵以及支路导纳矩阵和支路电流源列向量形成节点导纳矩阵和注入电流源列向量。
12、优选地，所述的步骤3中矩阵转移映射具体为：
13、子系统内部详细信息在仿真中以子系统的节点导纳矩阵以及注入电流源列向量构成。电力系统构成回路，电磁暂态仿真是对系统的整体求解。而上述各子系统节点导纳矩阵与注入电流列向量相对独立，维数各不相同，子系统间仅以边界节点为纽带连接，无法进行信息交互获取子系统外其它部分的信息，因此无法利用节点分析法求解。矩阵转移映射本质上是将子系统信息统一压缩至子系统间的边界节点，通过子系统间信息的相互传递映射，使各子系统可互相观测，形成对同一系统的两种矩阵描述。
14、优选地，所述的步骤4中子系统独立求解具体为：
15、同一系统的两种矩阵描述是指以快变子系统为主体形成的全系统描述和以慢变子系统为主体形成的全系统描述，这实现了快变子系统与慢变子系统的解耦，应用节点分析法分别求解两矩阵方程，便可解得各子系统的状态变量。
16、优选地，所述的步骤5为循环执行步骤2至4，以时间推动仿真的进程，通过对步骤2至4的循环，解得各时间步长下电力系统的运行状态，完成电磁暂态仿真。
17、与现有解耦仿真技术相比，本发明具有以下优点：
18、本发明无需引入任何额外元件，无需求解联络线电流，具有更加简化的等值过程。它是一种具有普适性的粗粒度仿真分割方法，采用该方法后依然可对各子系统内部应用传统解耦方法以进一步提升仿真效率。目前，国际知名商业电力系统电磁暂态离线、实时仿真软件如pscad、rscad等以及国内某些仿真平台都采用节点分析法进行仿真，由于本发明的整体仿真解耦流程基于传统节点分析法，相关从业人员对该方法认知度高，使得本发明涉及的基于系统动态特性差异解耦的仿真方法易于推广应用，适合对现有仿真平台进行改造以提升效率，具有推广应用价值。
1.一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，其核心意义在于，根据动态特性差异对电力系统分类后，应用节点分析法，通过子系统间节点导纳矩阵以及注入电流源列向量的相互转移映射，形成同一拓扑的两种描述，实现子系统间的独立求解，通过矩阵降维的方式降低算法的计算复杂度，从而实现电磁暂态仿真效率的提升。本发明的实现包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述的步骤1系统划分方法具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述的步骤2元件离散化及矩阵形成过程具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述的步骤3矩阵转移映射具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述的步骤4子系统独立求解具体为：
6.根据权利要求1所述的一种基于系统动态特性差异解耦的电磁暂态仿真方法，其特征在于，所述的步骤5为循环执行步骤2至4，直至仿真时间满足仿真结束要求。
