电力系统电磁暂态仿真

电力系统电磁暂态仿真
出版时间： 2017年版
内容简介
　　《电力系统电磁暂态仿真》准确了解电磁暂态问题对于在不影响供电可靠性和供电质量的情况下保持电力系统的经济、高效和环保运行至关重要。仿真已逐步成为电力系统电磁暂态分析的普遍工具，尽管目前它很少深入涵盖本科生课程，但在未来它很可能成为核心课程。本书的主要目的是描述高效地应用计算技术用于求解包含线性或非线性元件的任意规模和拓扑结构的电磁暂态问题。书中展示了如何采用不同的技术仿真含有各种元件的电力网络电磁暂态过程、建立完善的数学模型，以及比较不同模型的准确性和计算需求等内容。本书主要面向电气工程的高年级本科生或硕士、博士研究生，文中包含了阐明较难理解的概念（或方法）的基本示例。鉴于目前缺乏该领域的相关培训，电力工业各领域与之相关的工程师也能够在该书中找到有助于其专业工作的巨大价值所在。
目录
译者序
前言
缩写和常数 1
第1章　定义、目的和背景 3
1．1　简介 3
1．2　电磁暂态的分类 3
1．3　暂态仿真器 5
1．4　数字仿真 6
1．4．1　状态变量分析 6
1．4．2　差分方程方法 6
1．5　历史沿革 7
1．6　应用范围 9
1．7　参考文献 10
第2章　连续与离散系统分析 11
2．1　引言 11
2．2　连续系统 11
2．2．1　状态变量表达式 12
2．2．2　状态方程的时域解 19
2．2．3　连续系统的数字仿真 21
2．3　离散系统 28
2．4　连续域与离散域之间的关系 30
2．5　小结 31
2．6　参考文献 31
第3章　状态变量分析 32
3．1　引言 32
3．2　状态变量的选择 32
3．3　状态方程的形成 34
3．3．1　变换法 34
3．2．2　图解法 36
3．4　求解过程 38
3．5　暂态变换器仿真 （ＴＣＳ） 39
3．5．1　标幺系统 40
3．5．2　网络方程 40
3．2．3　ＴＣＳ的结构 43
3．5．4　换流阀开关处理 45
3．5．5　自动步长调整的效果 47
3．5．6　ＴＣＳ变换器控制 50
3．6　算例 53
3．7　小结 57
3．8　参考文献 57
第4章　数值积分代换 59
4．1　引言 59
4．2　犚，犔，犆元件的离散化 59
4．2．1　电阻 59
4．2．2　电感 60
4．2．3　电容 61
4．2．4　元件组合降阶 62
4．3　传输线双端诺顿等效模型 64
4．4　网络求解 66
4．4．1　算例：电压源转化为电流源 67
4．2．2　含有开关的网络求解 68
4．4．3　算例：作用到犚犔负荷的电压阶跃 70
4．5　非线性或时变参数 77
4．5．1　电流源替代法 77
4．5．2　补偿法 77
4．5．9　分段线性法 79
4．6　子系统 79
4．7　稀疏与编号优化 82
4．8　数值误差和不稳定性 83
4．9　小结 84
4．10　参考文献 84
第5章　根匹配法 86
5．1　引言 86
5．2　差分方程的指数形式 86
5．3　差分方程的狕域表示 88
5．4　在ＥＭＴＰ算法中的实现 91
5．5　差分方程指数形式族 97
5．5．1　阶跃响应 98
5．5．2　稳态响应 99
5．5．3　频率响应 100
5．6　算例 102
5．7　小结 103
5．8　参考文献 104
第6章　传输线和电缆 105
6．1　引言 105
6．2　贝瑞隆 （Ｂｅｒｇｅｒｏｎ）模型 106
6．2．1　多导体传输线 107
6．3　频率相关传输线 110
6．3．1　频域到时域的变换 113
6．3．2　相域模型 116
6．4　架空传输线参数 117
6．4．1　分裂导线束 119
6．4．2　地线 120
6．5　地下电缆 121
6．6　算例 123
6．7　小结 131
6．8　参考文献 132
第7章　变压器和旋转电机 134
7．1　引言 134
7．2　基本变压器模型 134
7．2．1　数值实现 136
7．2．2　参数导出 136
7．2．3　模拟非线性 138
7．3　高级变压器模型 139
7．3．1　单相ＵＭＥＣ模型 139
7．3．2　ＵＭＥＣ在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ中的实现 143
7．3．3　三芯柱三相ＵＭＥＣ 144
7．3．4　快速暂态模型 147
7．4　同步机 148
7．4．1　电磁模型 148
7．2．9　机电模型 154
7．4．3　机网接口 156
7．4．4　可用旋转电机的类型 159
7．5　小结 159
第8章　控制和保护 162
8．1　引言 162
8．2　控制系统暂态分析 162
8．3　ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ中的控制模块 163
8．3．1　算例 166
8．4　保护系统建模 172
8．4．1　互感器 172
8．4．2　机电式继电器 174
8．4．3　电子式继电器 175
8．4．4　基于微处理器的继电器 175
8．4．5　断路器 175
8．4．6　避雷器 176
8．5　小结 178
8．6　参考文献 179
第9章　电力电子系统 181
9．1　引言 181
9．2　ＥＭＴＤＣ中换流阀的表示 181
9．3　开关瞬时的配置和定位 182
9．4　尖峰和数值振荡 （振颤） 184
9．4．1　插值和振颤消除 185
9．5　ＨＶＤＣ变换器 191
9．6　ＨＶＤＣ仿真算例 193
9．7　灵活交流输电系统设备 196
9．7．1　静止无功补偿器 197
9．7．2　静止补偿器 200
9．8　状态变量模型 203
9．8．1　ＥＭＴＤＣ／ＴＣＳ接口实现 203
9．8．2　控制系统表示 205
9．9　小结 206
9．10　参考文献 207
第10章　频率相关网络等效 208
10．1　引言 208
10．2　ＦＤＮＥ的位置 209
10．3　降阶系统的范围 209
10．4　频率范围 209
10．5　系统频率响应 209
10．5．1　频域识别 210
10．5．2　时域识别 216
10．6　模型参数拟合 217
10．6．1　犚犔犆网络 217
10．6．2　有理函数 218
10．7　模型实现 220
10．8　算例 220
10．9　小结 227
10．10　参考文献 228
第11章　稳态应用 229
11．1　引言 229
11．2　初始化 230
11．3　谐波评估 230
11．4　非线性设备的相位依赖阻抗 231
11．5　时域起辅助作用 232
11．5．1　时不变非线性元件的迭代求解 233
11．5．2　一般非线性元件的迭代求解 234
11．5．3　加速技术 235
11．6　时域起主要作用 236
11．6．1　基本时域算法 236
11．6．2　步长 236
11．6．3　直流系统表示 236
11．6．4　交流系统表示 237
11．7　电压暂降 238
11．7．1　算例 239
11．8　电压波动 241
11．8．1　闪变渗透模型 241
11．9　电压切痕 245
11．9．1　示例 245
11．10　小结 247
11．11　参考文献 248
第12章　混合时间框架仿真 250
12．1　引言 250
12．2　混合算法描述 251
12．2．1　独立程序修改 251
12．2．2　数据流 252
12．3　ＴＳ／ＥＭＴＤＣ接口 253
12．3　等效电路 253
12．3．1　等效阻抗 254
12．3．2　等效电源 255
12．3．3　相—序数据转换 256
12．3．4　接口变量推导 256
12．4　ＥＭＴＤＣ到ＴＳ的数据转换 258
12．4．1　从变换器波形提取数据 259
12．5　交互协议 259
12．6　接口位置 260
12．7　测试系统和结果 261
12．8　讨论 263
12．9　参考文献 263
第13章　实时暂态仿真 265
13．1　引言 265
13．2　采用专用体系结构的仿真 266
13．2．1　硬件 267
13．2．2　ＲＴＤＳ的应用 269
13．3　在标准计算机上的实时应用 271
13．3．1　实时测试实例 272
13．4　小结 273
13．5　参考文献 273
附录犃　犘犛犆犃犇／犈犕犜犇犆程序结构 275
Ａ．1　参考文献 281
附录犅　系统识别技术 282
Ｂ．1　狊域识别 （频域） 282
Ｂ．2　狕域识别 （频域） 283
Ｂ．3　狕域识别 （时域） 285
Ｂ．4　Ｐｒｏｎｙ分析 286
Ｂ．5　递归最小二乘曲线拟合算法 287
Ｂ．6　参考文献 289
附录犆　数值积分 290
Ｃ．1　经典方法回顾 290
Ｃ．2　积分公式的截断误差 293
Ｃ．3　积分方法的稳定性 294
Ｃ．4　参考文献 295
附录犇　测试系统数据 296
Ｄ．1　ＧＩＧＲＥ标准测试模型 296
Ｄ．2　新西兰南岛南部系统 299
Ｄ．3　参考文献 301
附录犈　导出差分方程 302
Ｅ．1　应用到一阶滞后函数的根匹配技术 302
Ｅ．2　应用到一阶微分极点函数的根匹配技术 302
Ｅ．3　通过双线变换得到犚犔串联支路的差分方程 303
Ｅ．4　通过数值积分代换得到犚犔串联支路的差分方程 303
附录犉　犕犃犜犔犃犅代码示例 307
Ｆ．1　作用到犚犔负荷的电压阶跃 307
Ｆ．2　作用到犚犔负荷的电压阶跃 308
Ｆ．3　Ｆ．2示例的一般化程序 310
Ｆ．4　差分方程的频率响应 322
附录犌　用于状态变量分析的犉犗犚犜犚犃犖代码 326
附录犎　用于犈犕犜仿真的犉犗犚犜犚犃犖代码 333
Ｈ．1　直流电源、开关和犚犔负荷 333
Ｈ．2　用于直流电源、开关和犚犔负荷的一般化 ＭＥＴ程序 335
Ｈ．3　交流电源、二极管和犚犔负荷 339
Ｈ．4　状态变量分析程序 342
Ｈ．5　状态变量分析程序 345
Ｈ．6　状态变量分析程序 349
Ｈ．7　输电线路程序的子程序 357
索引 360