本发明属于电力系统网络分析计算，涉及基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法。
背景技术：
1、在传统电力系统分析中，网络通常采用准稳态网络(静态网络)模型来描述，但随着电力电子化电力系统的发展，网络模型须使用具有微分关系的动态模型。而网络拓扑结构和元件参数决定了激励和响应的动态演化过程，传统电力系统分析通常基于abc三相坐标系建立微分方程以刻画状态量的时域动态过程，而针对稳态计算，通过剥离状态量的时频域特征，将时变微分方程转化为非时变代数方程，建立准静态相量模型来描述系统的稳定状态。但针对动态过程求解微分方程组的计算复杂且精度较差，针对稳定状态求解线性方程组的计算简单但缺乏对高频分量的刻画能力，且由于模型构建方法的本质差异，电磁暂态仿真和机电暂态仿真分别基于三相瞬时模型和基波正序模型，无法对动静态混合网络进行统一计算，只能采用接口的方式对两侧电路进行数据转换，而这样会造成数据的丢失，不利于对复杂运行工况的研究。随着系统电力电子化程度的提升，电网络与各变换器控制环在电磁时间尺度上相互耦合，不同问题相互交织使得动态问题持续复杂化，在分析时需将电磁时间尺度的动态过程纳入考虑，且对于大型电力系统而言，使用全电磁暂态模型将会提高分析的复杂性和计算的难度，因此有必要进行动态、静态网络混合计算的分析与比较。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，具备为含传统电磁装备与电力电子装备的多尺度、非线性、高阶、耦合网络的动态研究提供新的分析方法和理论基础的特点。
2、本发明所采用的技术方案是，基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，具体按以下步骤实施：
3、步骤1，确定局部动态区域与静态区域的划分；
4、步骤2，基于d-q电网络全阶模型，构建描述动静态混合网络的统一微分-代数关系式；
5、步骤3，通过隐式梯形积分法，将描述动态网络的关系式代数化，然后与静态区域代数关系式联立，形成网络全局代数关系式；
6、步骤4，采用牛顿法对非线性关系式进行求解，通过数值计算结果分析网络动态过程。
7、本发明的特点还在于：
8、其中步骤1具体过程为：
9、针对网络中节点功率或网络结构的突变，根据变化的强度确定其显著影响的范围，并据此将网络中的节点和支路划分为动态区域与静态区域；
10、其中步骤2具体过程为：
11、基于d-q电网络全阶模型，对网络动态区域的节点和支路列写微分方程，建立d-q电网络局部电磁动态模型；对网络静态区域列的节点和支路列写代数方程，建立d-q电网络局部机电静态模型，联立微分-代数方程组，构建d-q电网络动静态混合模型，完成网络全局建模；
12、其中步骤2具体按以下步骤实施：
13、d-q电网络全阶模型如式(1)所示：
14、
15、式中，r，x，c，g为网络支路电阻、电抗及节点对地电容、电导的对角阵，bm为交流网络的“节点-支路”关联矩阵，fd、fq、vd、vq为网络支路电流和节点电压dq轴分量的向量，isd、isq为交流母线所连发电机与负荷总注入电流的dq轴向量，k为各支路变比的对角阵；
16、忽略式(1)中的微分项，得到d-q电网络静态模型如式(2)所示：
17、
18、根据式(1)所示，对网络动态区域的节点dq轴电压和支路dq轴电流分别列写动态微分方程如式(3)所示：
19、
20、式(3)即为d-q电网络局部动态模型；式中，角标dn表示动态节点的集合，角标db表示动态支路的集合；bm.dn为“动态节点-支路”关联矩阵，bm.dbt为“动态支路-节点”关联矩阵；rdb，xdb，cdn，gdn为网络动态支路电阻、电抗和动态节点对地电容、电导的对角阵；
21、根据式(2)对网络静态区域节点dq轴电压和支路dq轴电流，分别列写代数方程如式(4)所示：
22、
23、式(4)即为d-q电网络局部静态模型；式中，角标sn表示静态节点的集合，角标sb表示静态支路的集合；bm.sn为“静态节点-支路”关联矩阵，bm.sbt为“静态支路-节点”关联矩阵；rsb，xsb，csn，gsn为网络静态支路电阻、电抗和静态节点对地电容、电导的对角阵；
24、联立式(3)与式(4)，得到微分-代数方程组如式(5)所示：
25、
26、式(5)即为d-q电网络动静态混合模型；
27、其中步骤3具体过程为：
28、联立求解微分-代数方程组，具体选用隐式梯形积分法，先将微分方程化为差分方程，然后将差分方程与网络静态区域代数方程组联立，形成网络全局代数方程组，具体如下：
29、根据隐式梯形积分法的计算法则，首先将式(3)所示的微分方程差分化，差分方程如式(6)所示：
30、
31、式中，xk和xk+1代表t和t+δt时刻的函数值，以t时刻系统的运行状态参数xk为t+δt时刻运行参数的初值；
32、其中步骤4所述具体过程为：
33、采用牛顿法求解网络全局代数方程组，每轮迭代计算雅可比矩阵与左端误差列向量，得到修正值并对状态变量进行修正，修正后的变量进入下一轮迭代，直至收敛，最后将迭代过程中的所有数据绘制成动态曲线，分析各状态量的动态过程；
34、其中步骤4具体为：
35、将t+δt时刻的初值带入式(7)中，计算修正方程左端误差列向量：
36、
37、求出修正方程式雅可比矩阵所有非零元素，形成雅可比矩阵；
38、求解修正方程式(8)，计算出系统各运行参数的修正量：
39、
40、式中，edn和edb表示阶数分别为动态节点个数和动态支路个数的单位矩阵；对t+δt时刻系统运行参数的初值进行修正，如此反复迭代，直到所有运行参数的修正值小于给定的小正数ε。
41、本发明的有益效果是
42、本发明的基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，可以实现对网络全局的动态建模和静态建模，同时，由于动静态建模均基于同一理论体系，可以建立网络动静态混合模型。相比于传统网络分析方法只能单一刻画网络动态或静态，基于d-q电网络的动静态混合模型可以在描述网络显著动态区域状态变量动态过程的同时，以静态模型分析网络准稳态区域的状态量，既保留了网络动态特性，同时节省了计算资源，极大提高了计算速度，且由于稳态时dq坐标系的状态量为恒定值，故d-q电网络动静态混合模型可以达到更高的收敛精度，更适用于多尺度复杂电力系统的动态分析。
1.基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，所述步骤1具体过程为：
3.根据权利要求2所述基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，所述步骤2具体过程为：
4.根据权利要求3所述基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，所述步骤2具体按以下步骤实施：
5.根据权利要求1所述基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，所述步骤3具体过程为：
6.根据权利要求1所述基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，步骤4所述具体过程为：
7.根据权利要求6所述基于d-q电网络电磁暂态建模的网络动静态混合计算方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
