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第1章 定义、目的和背景1

1.1 引言1

1.2 电磁暂态的分类1

1.3 暂态仿真器3

1.4 数字仿真4

1.4.1 状态变量分析4

1.4.2 差分方程方法4

1.5 历史沿革5

1.6 应用范围7

1.7 参考文献8

第2章 连续与离散系统分析9

2.1 引言9

2.2 连续系统9

2.2.1 状态变量表达式10

2.2.2 状态方程的时域解17

2.2.3 连续系统的数字仿真19

2.3 离散系统26

2.4 连续域与离散域之间的关系28

2.5 小结29

2.6 参考文献29

第3章 状态变量分析30

3.1 引言30

3.2 状态变量的选择30

3.3 状态方程的形成32

3.3.1 变换法32

3.3.2 图解法34

3.4 求解过程36

3.5 暂态变换器仿真（TCS）37

3.5.1 标幺系统38

3.5.2 网络方程38

3.5.3 TCS的结构41

3.5.4 换流阀开关处理43

3.5.5 自动步长调整的效果45

3.5.6 TCS变换器控制48

3.6 算例51

3.7 小结55

3.8 参考文献55

第4章 数值积分代换57

4.1 引言57

4.2 R，L，C元件的离散化57

4.2.1 电阻57

4.2.2 电感58

4.2.3 电容59

4.2.4 元件组合降阶60

4.3 传输线双端诺顿等效模型62

4.4 网络求解64

4.4.1 算例：电压源转化为电流源65

4.4.2 含有开关的网络求解66

4.4.3 算例：作用到RL负荷的电压阶跃68

4.5 非线性或时变参数75

4.5.1 电流源替代法75

4.5.2 补偿法75

4.5.3 分段线性法77

4.6 子系统77

4.7 稀疏与编号优化80

4.8 数值误差和不稳定性81

4.9 小结82

4.10 参考文献82

第5章 根匹配法84

5.1 引言84

5.2 差分方程的指数形式84

5.3 差分方程的z域表示86

5.4 在EMTP算法中的实现89

5.5 差分方程指数形式族94

5.5.1 阶跃响应96

5.5.2 稳态响应97

5.5.3 频率响应98

5.6 算例100

5.7 小结101

5.8 参考文献102

第6章 传输线和电缆103

6.1 引言103

6.2 贝瑞隆（Bergeron）模型104

6.3 频率相关传输线108

6.3.1 频域到时域的变换111

6.3.2 相域模型114

6.4 架空传输线参数115

6.4.1 分裂导线117

6.4.2 地线118

6.5 地下电缆119

6.6 算例121

6.7 小结129

6.8 参考文献130

第7章 变压器和旋转电机132

7.1 引言132

7.2 基本变压器模型132

7.2.1 数值实现134

7.2.2 参数导出134

7.2.3 模拟非线性136

7.3 高级变压器模型137

7.3.1 单相UMEC模型137

7.3.2 UMEC在PSCAD/EMTDC中的实现141

7.3.3 三芯柱三相UMEC142

7.3.4 快速暂态模型145

7.4 同步机146

7.4.1 电磁模型146

7.4.2 机电模型152

7.4.3 机网接口154

7.4.4 可用旋转电机的类型156

7.5 小结157

7.6 参考文献158

第8章 控制和保护160

8.1 引言160

8.2 控制系统暂态分析160

8.3 PSCAD/EMTDC中的控制模块161

8.4 保护系统建模170

8.4.1 互感器170

8.4.2 机电式继电器172

8.4.3 电子式继电器173

8.4.4 基于微处理器的继电器173

8.4.5 断路器173

8.4.6 避雷器174

8.5 小结176

8.6 参考文献177

第9章 电力电子系统179

9.1 引言179

9.2 EMTDC中换流阀的表示179

9.3 开关瞬时的配置和定位180

9.4 尖峰和数值振荡（振颤）182

9.5 HVDC变换器189

9.6 HVDC仿真算例191

9.7 灵活交流输电系统设备194

9.7.1 静止无功补偿器195

9.7.2 静止补偿器198

9.8 状态变量模型201

9.8.1 EMTDC/TCS接口实现201

9.8.2 控制系统表示203

9.9 小结204

9.10 参考文献205

第10章 频率相关网络等效206

10.1 引言206

10.2 FDNE的位置207

10.3 降阶系统的范围207

10.4 频率范围207

10.5 系统频率响应207

10.5.1 频域识别208

10.5.2 时域识别214

10.6 模型参数拟合215

10.6.1 RLC网络215

10.6.2 有理函数216

10.7 模型实现218

10.8 算例218

10.9 小结225

10.10 参考文献226

第11章 稳态应用227

11.1 引言227

11.2 初始化228

11.3 谐波评估228

11.4 非线性设备的相位依赖阻抗229

11.5 时域起辅助作用230

11.5.1 时不变非线性元件的迭代求解231

11.5.2 一般非线性元件的迭代求解232

11.5.3 加速技术233

11.6 时域起主要作用234

11.6.1 基本时域算法234

11.6.2 步长234

11.6.3 直流系统表示234

11.6.4 交流系统表示235

11.7 电压暂降236

11.8 电压波动239

11.9 电压切痕243

11.10 小结245

11.11 参考文献246

第12章 混合时间框架仿真248

12.1 引言248

12.2 混合算法描述249

12.2.1 独立程序修改249

12.2.2 数据流250

12.3 TS/EMTDC接口251

12.3.1 等效阻抗252

12.3.2 等效电源253

12.3.3 相-序数据转换254

12.3.4 接口变量推导254

12.4 EMTDC到TS的数据转换256

12.5 交互协议257

12.6 接口位置258

12.7 测试系统和结果259

12.8 讨论261

12.9 参考文献261

第13章 实时暂态仿真263

13.1 引言263

13.2 采用专用体系结构的仿真264

13.2.1 硬件265

13.2.2 RTDS的应用266

13.3 在标准计算机上的实时应用268

13.4 小结270

13.5 参考文献271

附录A PSCAD/EMTDC程序结构272

A.1 参考文献278

附录B 系统识别技术279

B.1 s域识别（频域）279

B.2 z域识别（频域）280

B.3 z域识别（时域）282

B.4 Prony分析283

B.5 递归最小二乘曲线拟合算法284

B.6 参考文献286

附录C 数值积分287

C.1 经典方法回顾287

C.2 积分公式的截断误差290

C.3 积分方法的稳定性291

C.4 参考文献292

附录D 测试系统数据293

D.1 CIGRE标准测试模型293

D.2 新西兰南岛南部系统296

D.3 参考文献298

附录E 导出差分方程299

E.1 应用到一阶滞后函数的根匹配技术299

E.2 应用到一阶微分极点函数的根匹配技术299

E.3 通过双线变换得到RL串联支路的差分方程300

E.4 通过数值积分代换得到RL串联支路的差分方程300

附录F MATLAB代码示例304

F.1 作用到RL负荷的电压阶跃1304

F.2 作用到RL负荷的电压阶跃2305

F.3 F.2示例的一般化程序307

F.4 差分方程的频率响应319

附录G 用于状态变量分析的FORTRAN代码323

附录H 用于EMT仿真的FORTRAN代码330

H.1 直流电源、开关和RL负荷330

H.2 用于直流电源、开关和RL负荷的一般化MET程序332

H.3 交流电源、二极管和RL负荷336

H.4 状态变量分析程序1339

H.5 状态变量分析程序2342

H.6 状态变量分析程序3346

H.7 输电线路程序的子程序354

索引357