[发明专利]一种城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真设计方法

权利要求书

1.一种城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真设计方法，其特征在于，包括：

按照器件级、设备级、站所级和系统级的顺序，从低到高逐层组建城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型；

对所述城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型进行不同模式尺度自适应的并行交互仿真计算。

2.根据权利要求1所述的方法，所述的按照器件级、设备级、站所级和系统级的顺序，从低到高逐层组建城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型，包括：

将层级化、组件化、交叉式作为构建城轨供电系统数字孪生的多尺度模型的基本原则，所述层次化包括按照器件级、设备级、站所级和系统级的顺序，从低到高逐层组建模型；所述组件化是在层级化的基础上，为各层级进行模块化封装，设置对外接口，按照物理关联进行连接；所述交叉式是对各层级和多尺度下的模型进行交叉式构建，提供物理对象各个层级下的多尺度模型；

基于所述层级化、组件化和交叉式的原则，从低到高逐层组建城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的对所述城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型进行不同模式尺度自适应的并行交互仿真计算，包括：

对所述城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型进行的不同模式并行交互仿真计算包括秒级尺度模型、微秒级尺度模型和纳秒级尺度模型的并行仿真计算，在完成秒级、毫秒级和纳秒级的尺度仿真计算后，将仿真结果进行同步输出，作为城轨供电系统的多尺度仿真结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型进行秒级尺度模型的互仿真计算包括：

对于秒级尺度仿真，将秒级仿真的计算持续时间保持与实际物理时间尺度一致。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型进行微秒级尺度模型的互仿真计算包括：

对于微秒级尺度仿真，仿真以秒级尺度相应时刻的插值解作为微秒级尺度计算的初始边界条件，以t_con时间进行与秒级尺度计算并行执行的断续小时间步长计算，首先进行初步仿真计算，确定微秒级尺度仿真下最小单位时间步长对应的计算量n_cal，根据式(1)、(2)自适应地确定微秒级尺度仿真的计算步长，在t_con时间内完成断续计算后进行周期延拓，作为t_ma连续时间步长下的完整波形：

其中，n_d为微观断续计算的尺度次数。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述城轨供电系统数字孪生的多尺度仿真模型进行纳秒级尺度模型的互仿真计算包括：

对于纳秒级尺度仿真，仿真以秒级尺度相应时刻的插值解作为纳秒级尺度计算的初始边界条件，以t_con时间进行与秒级尺度计算并行执行的断续小时间步长计算，首先进行初步仿真计算，确定纳秒级尺度仿真下最小单位时间步长对应的计算量n_cal，根据式(1)、(2)自适应确定纳秒级尺度仿真的计算步长，完成t_con时间内的求解，模拟系统在暂态冲击下的变化过程；

在完成秒级、毫秒级、纳秒级的尺度仿真计算后，将仿真结果进行同步输出，作为城轨供电系统的纳秒级仿真结果，该纳秒级仿真结果包括器件的动态开关特性、静态伏安输出特性以及电磁暂态变化波形，毫秒级仿真结果包括设备内部开关动作情况及各节点、支路的电压、电流变化波形，秒级仿真结果包括站所及系统级的潮流宏观变化状态曲线。