基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法

1.本发明涉及直流配电的电力电子化系统技术领域，尤其涉及一种基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法。


背景技术：

2.作为集成了消纳、电动汽车高效接入、配电网改造增容和综合能源系统的重要载体，直流配电已成为未来电网乃至能源互联网的发展方向之一。但是，直流电力系统承接交流主网、低压配网以及风电、光伏等新能源发电系统，源-荷两端均高度电力电子化，随着容量功率等级的提升和电力电子装置数目的增加，其在电力电子变换器和控制保护策略构成上会极为复杂。
3.作为分析和验证多端直流电力系统安全性、稳定性和供电质量特性的重要手段，电力系统暂态分析不受系统规模和结构复杂性的限制。但系统规模的增加和器件开关频率的延伸将使得其在电磁暂态仿真效率方面的矛盾愈发突出(通常需要将积分步长设置为开关周期的1/10甚至更小)。若基于全系统详细模型和小尺度积分步长进行动、静特性研究，数字电磁暂态分析的效率将难以保证。因此，如何同时提升数字电磁暂态分析的高效性，成为需要研究的问题。


技术实现要素：

4.本发明的实施例提供一种基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，能够提升数字电磁暂态分析的高效性和精确性。
5.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
6.s1、建立直流电力系统的emt子系统和dp子系统；
7.s2、将建立的emt子系统导入至fpga1中，建立的dp子系统导入至fpga2中；
8.s3、根据emt子系统和dp子系统的外特性建立接口计算模块，并部署在fpga3上，所述fpga3用于emt计算模块和dp计算模块的数据交互；
9.s4、在初始化后，所述emt子系统进行n次单步长分析、所述dp子系统一次单步长分析，直至达到交互时刻；
10.s5、将分析的结果输出至终端设备。
11.本实施例的方案，可以应用在直流电力系统动态相量(dp)-电磁暂态(emt)混合仿真的平台上，采用动态相量建模处理待仿真直流电力系统非关注部分，保证仿真的高效性；采用电磁暂态建模处理待仿真直流电力系统关注部分，保证仿真的精确性；利用多组块fpga实现接口数据交互及串、并行时序混合仿真，保证仿真的高效性。搭建了动态相量-电磁暂态混合仿真异构平台，平衡了直流电力系统仿真的精度和速度。所提的动态相量-电磁暂态混合仿真对仿真设备的硬件限制小，能够实现对大规模交直流系统的仿真；可以灵活地实现对混合仿真接口模式的修改，对混合仿真的修改与升级。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
13.图1、2为本发明实施例提供的具体实例的示意图；
14.图3为本发明实施例提供的直流电力系统混合仿真子系统划分方式示意图；
15.图4为本发明实施例提供的具体实例的混合仿真算法的主要逻辑流程的示意图；
16.图5为本发明实施例提供的方法流程的示意图。
具体实施方式
17.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
18.本发明实施例提供一种基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，如图5所示，包括：
19.s1、建立直流电力系统的emt子系统和dp子系统。
20.s2、将建立的emt子系统导入至fpga1中，建立的dp子系统导入至fpga2中。
21.其中，fpga2也可以理解为一种由多个fpga组成的集群，在实际应用中，emt子系统可能是1个，但dp子系统数目可以是多个，fpga 2可能含多块fpga。
22.s3、根据emt子系统和dp子系统的外特性建立接口计算模块，部署在fpga3上，所述fpga3用于emt计算模块和dp计算模块的数据交互。
23.其中，在fpga3上还可以导入用于并联合仿真时序控制的逻辑，以便于仿真时序控制逻辑用于选择后续的处理中采用串行还是并行，具体的，仿真时序控制的逻辑可以加载到fpga3上部署的接口计算模块中，由接口计算模块选择后续的处理中采用串行时序仿真或并行时序仿真。因此，所述fpga3具体用于仿真时序选择和emt计算模块和dp计算模块的数据交互。
24.s4、在初始化后，所述emt子系统进行n次单步长分析、所述dp子系统一次单步长分析，直至达到交互时刻。
25.s5、将分析的结果输出至终端设备。
26.其中，在s1中包括：建立emt子系统和dp子系统的状态方程，并利用fpga2运行所述dp子系统，其中，emt子系统的状态方程为：其中，rd为dp子系统的实时交互量，表示emt子系统状态变量微分项，ae表示emt子系统状态变量矩阵，xe表示emt子系统状态变量，be表示emt子系统控制变量矩阵，u表示emt子系统控制变量，c
e-d
表示emt子系统交互量矩阵，e表示emt子系统，d表示dp子系统，dp子系统的状态方程为：re为所述emt子系统的实时交互量，k表示动态相量阶数，表示dp子系统状态变量微分项，xd表示dp子系统状态变量，j表示虚数单位，ωs＝2π/t，t表示基波周期，ad表示dp子系统状态变量矩阵，bd表示dp子系统控制变量矩阵，ud表示dp子系统控制变量，算子《x》k表示相应变量的k阶动态相量。
27.实际应用中，需要建立子系统的状态方程，并利用fpga实现子系统仿真：
[0028][0029]
式中：rd为dp子系统的实时交互量
[0030]
以及建立dp子系统的状态方程，当其采用动态相量建模时，瞬时值微分方程描述的状态方程式(2)将被转换为式(3)
[0031][0032]
式中：re为dp子系统的实时交互量：
[0033][0034]
式中：ωs＝2π/t，t为基波周期，算子《x》k表示相应变量的k阶动态相量，其定义及求解方式为
[0035][0036]
式中：上标“r”与“i”分别表示实部与虚部。
[0037]
具体的，需要将所述dp子系统的动态过程拆分为实部和虚部。由于实际应用中，计算机计算不了含复数的微分方程，因此必须展开为实部虚部两类方程，才能求解，所有的《x》k这种形式都是一个复数，可以表示为
[0038]
其中，由于动态相量的复数特性，对式(4)表征的dp子系统动态过程进行实、虚部拆分，可得
[0039][0040]
r表示实部，i表示虚部，表示dp子系统状态变量实部矩阵，表示dp子系统状态变量虚部矩阵，表示dp子系统控制变量实部矩阵，表示dp子系统控制变量虚部矩阵，表示dp子系统交互量实部矩阵，表示dp子系统交互量虚部矩阵，表示emt子系统实时交互量实部，表示emt子系统实时交互量虚部，表示dp子系统状态变量实部，表示dp子系统状态变量虚部。
[0041]
本实施例中，在利用fpga3进行emt计算模块和dp计算模块的数据交互的过程中，所采用的接口机制包括：
[0042]
从所述emt子系统输出的交互量瞬时值中，提取动态相量值。
[0043]
利用所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，生成交互量瞬时值。
[0044]
其中，以受控电压源与受控电流源作为所述emt子系统和所述dp子系统单步求解时的接口电路，并将交互量作为受控源幅值。
[0045]
由于直流侧外特可大致分为母线电压控制型与母线电流控制型两类，因此分别以受控电压源与受控电流源作为两类子系统单步求解时的接口电路，而交互量即为受控源幅值。环节
②
用于从emt子系统交互量瞬时值中提取动态相量值，而环节
④
用于从dp子系统动态相量形式的交互量中生成瞬时值。
[0046]
进一步的，在搭建接口计算模块。根据emt子系统和dp子系统的外特性，确定接口方案，利用fpga3实现仿真时序选择和emt计算模块和dp计算模块的数据交互。其中，对于换流站、负载变换器等构成的子系统，其直流侧外特可大致分为母线电压控制型与母线电流控制型两类，因此分别以受控电压源与受控电流源作为两类子系统单步求解时的接口电路，而交互量即为受控源幅值。图2给出了接口机制示意，其中环节
①
与
③
为emt与dp子系统，环节
②
用于从emt子系统交互量瞬时值中提取动态相量值，而环节
④
用于从dp子系统动态相量形式的交互量中生成瞬时值。
[0047]
本实施例中，在步骤s4，初始化的过程中，包括：
[0048]
对所述emt子系统的emt计算模块、所述dp子系统的dp计算模块和接口计算模块进行初始化处理。
[0049]
其中，接口计算模块用于作为两个子系统交互的桥梁。所述初始化处理包括：三个模块的时间是同步的且初始时刻都为t＝t0、所述emt子系统仿真步长δt、dp子系统仿真步长δt＝hδt、仿真总时长t、所述emt计算模块和所述dp计算模块系统参数，其中，t0表示初始时刻一般取0，δt表示所述emt子系统仿真步长。δt，n是根据具体实际选取的，δt一般选取1～10微秒，n为10～100；所述emt计算模块和所述dp计算模块系统参数，包括了建立dp子系统、emt子系统时，状态量矩阵、控制量矩阵里面的所有参数。
[0050]
本实施例中，混合仿真包括了串行时序仿真和并行时序仿真这两类方式，如图2所示的，对于串行时序仿真，在步骤s4中，所述dp子系统一次单步长分析，包括：
[0051]
在t1时刻，所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，经接口生成瞬时值序列，并传递给所述emt子系统。其中，此处的“接口”也可以称之为“混合仿真接口”这类“接口”实现在硬件层面上即为接口电路，比如如图1中所示的受控电压源或电流源，其中，图1中的左边是两种emt子系统和接口电路形式，右边是与之对应的两种dp子系统。emt子系统接口可以是受控电压源或电流源，而对应的dp子系统就得是受控电流源或受控电压源；其中，单步求解指的是：一个仿真步长的计算；交互量指的是：在建立emt子系统和dp子系统时的re、rd为交互量，而“交互量”的数值＝“受控源幅值”的数值。所述emt子系统从所述瞬时值序列中，读取交互量并设置接口电路受控源，之后按电磁暂态步长进行分析直至t2时刻。其中，如图2所示的，t1时刻代表的每一次交互时刻，一次仿真有很多次，t1至t2之间为一次dp子系统仿真步长δt。根据所述emt子系统得到的分析结果，更新所述瞬时值序列，经接口计算模块提取交互量的动态相量值，并传递给所述dp子系统，其中，接口计算模块用于加载如图
1所示的接口机制，以便于实现dp子系统与emt子系统的交互。所述dp子系统执行到t2时刻，若交互间隔与dp子系统仿真步长一致，则仅进行一次迭代。当进入下一交互间隔，则执行图2a中的步骤
⑤
～
⑧
。其中，交互间隔为：接口计算模块每次传递交互量的时间，而一般与dp子系统仿真步长一致，而接口计算模块每次传递交互量的时间在实际应用中不应比dp子系统仿真步长小。
[0052]
具体的，采用串行时序的处理方式的情况下，包括：
[0053]
步骤11：在t1时刻，dp子系统交互量动态相量值《rd》k经混合仿真接口生成瞬时值序列r
d，n
＝{r
d，n
(t)，
…rd，n
(t+(m-1)δt)}后，传递给emt子系统；
[0054]
步骤12：emt子系统从交互量瞬时值序列rd中依次读取交互量并设置接口电路受控源，按电磁暂态步长δt执行仿真m步，至t2时刻；
[0055]
步骤13：由emt子系统(t1，t2]仿真结果，更新[t
2-t，t2]时段交互量瞬时值序列，经混合仿真接口提取交互量动态相量值《re》k，并传递给dp子系统用于(t1，t2]时刻的仿真；
[0056]
步骤14：dp子系统以仿真步长δt执行到t2时刻，若交互间隔与dp子系统仿真步长一致，则仅进行一次迭代。
[0057]
当进入下一交互间隔，则执行图2a)中的步骤
⑤
～
⑧
，同图2a)中的步骤
①
～
④
。
[0058]
对于并行时序仿真，在步骤s4中，所述emt子系统进行n次单步长分析，包括：在t1时刻，所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，经混合仿真接口生成瞬时值序列，之后传递给所述emt子系统。所述emt子系统利用瞬时值序列(表示形式为：[t
1-t,t1])，通过接口提取交互量的动态相量值并传递给所述dp子系统。其中，在交互时刻时，两个子系统都需将交互量传递给接口计算模块，生成对应的形式，然后完成下一个阶段得仿真，因此可以认为。“所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，经混合仿真接口生成瞬时值序列，之后传递给所述emt子系统”与“所述emt子系统利用瞬时值序列，通过接口提取交互量的动态相量值并传递给所述dp子系统”这两个过程是同时进行的。
[0059]
具体的，采用并行时序的处理方式的情况下，包括：
[0060]
步骤21：在t1时刻，dp子系统交互量动态相量值《rd》k经混合仿真接口生成瞬时值序列r
d,n
＝{r
d,n
(t),
…rd,n
(t+(m-1)δt)}后，传递给emt子系统；同时，emt子系统利用[t
1-t,t1]时段交互量瞬时值序列，通过接口提取交互量动态相量值《re》k并传递给dp子系统；
[0061]
步骤22：emt子系统和dp子系统分别以步长δt和δt仿真执行至t2时刻，dp子系统更新交互量瞬时值序列至[t
2-t,t2]。
[0062]
图2b)中的步骤
③
～
④
对应下一交互间隔，与图2b)中的步骤
①
～
②
执行过程相同，不再赘述。
[0063]
需要说明：串行时序仿真中是以emt子系统超前dp子系统为例进行介绍，实际也可采用dp子系统超前emt子系统的方式构建。由于交互量时间属性不一致，虽然串行与并行时序仿真均为各子系统独立求解，但仍存在一定的收敛性差异。一般而言，串行时序仿真的收敛性相对较高，对仿真平台的硬件需求也较低，但计算效率要远低于并行时序仿真。
[0064]
在本实施例的实际应用中，也可以采用如下所示的实现过程，包括：
[0065]
步骤101：子系统划分。根据对象关注程度，直流电力系统分为详细电磁暂态建模子系统(emt子系统)和简化动态相量建模子系统(dp子系统)。
[0066]
步骤102：搭建emt计算模块。将建立的emt子系统数学模型程序导入至fpga1中。
[0067]
步骤103：搭建dp计算模块。将建立的dp子系统数学模型程序导入至fpga集群2中。
[0068]
步骤104：搭建接口计算模块。根据emt子系统和dp子系统的外特性，确定接口方案，利用fpga3实现仿真时序选择和emt计算模块和dp计算模块的数据交互。
[0069]
步骤105：模块初始化。emt计算模块、dp计算模块、接口计算模块初始化，包括初始时刻t＝t0、emt子系统仿真步长δt、dp子系统仿真步长δt＝nδt、仿真总时长t、仿真时序(串行时序仿真和并行时序仿真)确定、emt和dp计算模块系统参数。
[0070]
步骤106：完成emt子系统n次单步长仿真、dp子系统一次单步长仿真。当达到交互时刻时，接口计算模块完成dp计算模块和emt计算模块的交互数据的提取、变换和传递。
[0071]
步骤107：判定仿真是否结束，若t≥t，则仿真结束，输出结果，否则返回步骤106。
[0072]
若结合附图3、4作进一步描述则本发明利用fpga搭建emt计算模块、dp计算模块以及接口计算模块，组成动态相量-电磁暂态混合仿真平台，完成直流电力系统混合仿真，平衡了仿真的效率和精确度。具体实现为：
[0073]
步骤201：以图3所示三端vsc直流电力系统为例，换流站1与直流网络构成的子系统1为emt子系统，而含交流等值电路的换流站2与3则为dp子系统。
[0074]
步骤202：搭建emt计算模块。将建立的emt子系统数学模型程序导入至fpga1中。
[0075]
步骤203：搭建dp计算模块。以图1所示含vsc换流站的dp子系统主电路为例，当引入开关函数描述开关过程时，dp子系统主电路动态相量模型的一般表达式为
[0076][0077]
式中：p∈{a，b，c}表示三相，u
sp
为交流侧等值电源，i
sp
为交流侧等值电源各相电流，u
dc
为直流侧电容电压，i
dc
为直流侧输出电流，sa＝2sa/3-sb/3-sc/3，sb＝2tb/3-sa/3-sc/3，sc＝2sc/3-sa/3-sb/3，s
p
为三相桥臂开关函数。
[0078]
当仅考虑直流电力系统的主导分量时，交流侧状态量采用1阶、5阶和7阶动态相量建模，直流侧状态量采用0阶和6阶动态相量建模，式(6)可分解为：
[0079][0080]
其中对于多变量构成的可由《xy》k按动态相量卷积性质展开获取，即
[0081][0082]
式中，
[0083]
将建立的dp子系统数学模型程序导入至fpga集群2中。
[0084]
步骤204：搭建接口计算模块，图3所示的定电压站为母线电压控制型，选择受控电压源的接口。
[0085]
步骤205：输入待仿真系统参数，设置初始仿真时刻t＝0、emt计算模块仿真步长δt、dp计算模块仿真步长δt、仿真总时长t。
[0086]
步骤206：接口模块参数初始化，确定系统选择串行时序仿真或并行时序仿真。
[0087]
步骤207：仿真时刻更新t＝t+δt。
[0088]
步骤208：emt计算模块完成n次单步长仿真。每次仿真后，不进行数据交互，动态相量交互值采用第一次单步长仿真的值，而其它状态量初始值每次仿真后都需更新。
[0089]
步骤209：dp计算模块完成一次单步长仿真。
[0090]
步骤2010：判定仿真是否结束，若t＜t，则进行步骤2011，否则进行步骤2014。
[0091]
步骤2011：emt计算模块和dp计算模块将t时刻的交互量值传给接口模块。
[0092]
步骤2012：接口计算模块分析emt子系统传递的交互数据，生成瞬时值，传递给dp计算模块；分析dp子系统传递的交互数据，提取动态相量值，传递给emt计算模块。
[0093]
步骤2013：：emt计算模块和dp计算模块的状态与控制矩阵更新后，返回步骤206。
[0094]
步骤2014：输出结果，仿真结束。
[0095]
本实施例的方案，可以应用在直流电力系统动态相量(dp)-电磁暂态(emt)混合仿真的平台上，采用动态相量建模处理待仿真直流电力系统非关注部分，保证仿真的高效性；
采用电磁暂态建模处理处理待仿真直流电力系统关注部分，保证仿真的精确性；利用多组块fpga实现接口数据交互及串、并行时序混合仿真，保证仿真的高效性。可以利用现有的电磁暂态仿真平台，搭建了动态相量-电磁暂态混合仿真异构平台，平衡了电力系统仿真的精度和速度。所提的动态相量-电磁暂态混合仿真对仿真设备的硬件限制小，能够实现对大规模交直流系统的仿真；可以灵活地实现对混合仿真接口模式的修改，对混合仿真的修改与升级。
[0096]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，包括：s1、建立直流电力系统的emt子系统和dp子系统；s2、将建立的emt子系统导入至fpga1中，建立的dp子系统导入至fpga2中；s3、根据emt子系统和dp子系统的外特性建立接口计算模块，并部署在fpga3上，所述fpga3用于emt计算模块和dp计算模块的数据交互；s4、在初始化后，所述emt子系统进行n次单步长分析、所述dp子系统一次单步长分析，直至达到交互时刻；s5、将分析的结果输出至终端设备。2.根据权利要求1所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，emt子系统的状态方程表示为：其中，r
d
为dp子系统的实时交互量，表示emt子系统状态变量微分项，a
e
表示emt子系统状态变量矩阵，x
e
表示emt子系统状态变量，b
e
表示emt子系统控制变量矩阵，u表示emt子系统控制变量，c
e-d
表示emt子系统交互量矩阵，下标e表示emt子系统，下标d表示dp子系统；dp子系统的状态方程表示为：r
e
为所述emt子系统的实时交互量，k表示动态相量阶数，表示dp子系统状态变量微分项，x
d
表示dp子系统状态变量，j表示虚数单位，ω
s
＝2π/t，t表示基波周期，a
d
表示dp子系统状态变量矩阵，b
d
表示dp子系统控制变量矩阵，u
d
表示dp子系统控制变量，算子<x>
k
表示相应变量的k阶动态相量。3.根据权利要求2所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，还包括：将所述dp子系统的动态过程拆分为实部和虚部，其中，实部和虚部为：r表示实部，i表示虚部，表示dp子系统状态变量实部矩阵，表示dp子系统状态变量虚部矩阵，表示dp子系统控制变量实部矩阵，表示dp子系统控制变量虚部矩阵，表示dp子系统交互量实部矩阵，表示dp子系统交互量虚部矩阵，表示emt子系统实时交互量实部，表示emt子系统实时交互量虚部，表示dp子系统状态变量实部，表示dp子系统状态变量虚部。4.根据权利要求1所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，在利用fpga3进行emt计算模块和dp计算模块的数据交互的过程中，所采用的接口机制包括：从所述emt子系统输出的交互量瞬时值中，提取动态相量值；利用所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，生成交互量瞬时值；其中，以受控电压源与受控电流源作为所述emt子系统和所述dp子系统单步求解时的接口电路，并将交互量作为受控源幅值。5.根据权利要求1所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，
其特征在于，在步骤s4，初始化的过程中，包括：对所述emt子系统的emt计算模块、所述dp子系统的dp计算模块和接口计算模块进行初始化处理，所述初始化处理包括：三个模块的时间是同步的且初始时刻都为t＝t0、所述emt子系统仿真步长δt、dp子系统仿真步长δt＝nδt、仿真总时长t、所述emt计算模块和所述dp计算模块系统参数，其中，t0表示初始时刻一般取0,δt表示所述emt子系统仿真步长。6.根据权利要求1或5所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，在步骤s4中，所述dp子系统一次单步长分析，包括：在t1时刻，所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，经接口生成瞬时值序列，并传递给所述emt子系统；所述emt子系统从所述瞬时值序列中，读取交互量并设置接口电路受控源，之后按电磁暂态步长进行分析直至t2时刻；根据所述emt子系统得到的分析结果，更新所述瞬时值序列，经混合仿真接口提取交互量的动态相量值，并传递给所述dp子系统；所述dp子系统执行到t2时刻，若交互间隔与dp子系统仿真步长一致，则仅进行一次迭代。7.根据权利要求1或5所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，在步骤s4中，所述emt子系统进行n次单步长分析，包括：在t1时刻，所述dp子系统输出的动态相量形式的交互量，经混合仿真接口生成瞬时值，之后传递给所述emt子系统；所述emt子系统利用瞬时值序列，通过接口提取交互量的动态相量值并传递给所述dp子系统。8.根据权利要求7所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，采用串行时序的处理方式的情况下，包括：在t1时刻，dp子系统交互量动态相量值<r
d
>
k
经混合仿真接口生成瞬时值序列r
d,n
＝{r
d,n
(t),
…
r
d,n
(t+(m-1)δt)}后，传递给emt子系统；emt子系统从交互量瞬时值序列r
d
中依次读取交互量并设置接口电路受控源，按电磁暂态步长δt执行仿真m步，至t2时刻；由emt子系统(t1,t2]仿真结果，更新[t
2-t,t2]时段交互量瞬时值序列，经混合仿真接口提取交互量动态相量值<r
e
>
k
，并传递给dp子系统用于(t1,t2]时刻的仿真；dp子系统以仿真步长δt执行到t2时刻，若交互间隔与dp子系统仿真步长一致，则仅进行一次迭代。9.根据权利要求7所述的基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，其特征在于，采用并行时序的处理方式的情况下，包括：在t1时刻，dp子系统交互量动态相量值<r
d
>
k
经混合仿真接口生成瞬时值序列r
d,n
＝{r
d,n
(t),
…
r
d,n
(t+(m-1)δt)}后，传递给emt子系统；同时，emt子系统利用[t
1-t,t1]时段交互量瞬时值序列，通过接口提取交互量动态相量值<r
e
>
k
并传递给dp子系统；emt子系统和dp子系统分别以步长δt和δt仿真执行至t2时刻，dp子系统更新交互量瞬时值序列至[t
2-t,t2]。

技术总结
本发明实施例公开了一种基于混合时间尺度建模的直流电力系统动态特性分析方法，涉及直流配电的电力电子化系统技术领域，能够提升数字电磁暂态分析的高效性。本发明包括：建立直流电力系统的EMT子系统和DP子系统；将建立的EMT子系统导入至FPGA1中，建立的DP子系统导入至FPGA2中；根据EMT子系统和DP子系统的外特性建立接口计算模块，并部署在FPGA3上；在初始化后，所述EMT子系统进行n次单步长分析、所述DP子系统一次单步长分析，直至达到交互时刻；将分析的结果输出至终端设备。将分析的结果输出至终端设备。将分析的结果输出至终端设备。


技术研发人员：陈鹏伟 卢亮 刘念 孙雅旻
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8