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第1章 绪论1

1.1 电力系统仿真1

1.1.1 系统及系统仿真1

1.1.2 电力系统实时仿真2

1.2 电力系统数字仿真及数字仿真方法3

1.2.1 电力系统数字仿真分类3

1.2.2 电力系统3类动态过程及其数字仿真方法4

1.2.3 电力系统实时数字仿真装置6

1.3 电力系统数字仿真技术的新发展7

1.4 本书的主要内容12

参考文献14

第2章 机电暂态仿真并行计算的模型与方法16

2.1 概述16

2.2 机电暂态仿真计算的数学模型与方法17

2.2.1 同步发电机模型18

2.2.2 励磁调节系统模型25

2.2.3 原动机调速系统模型30

2.2.4 负荷模型34

2.2.5 扰动和稳定控制的处理39

2.2.6 基于梯形隐式积分和交替求解方案的机电暂态仿真过程43

2.3 机电暂态仿真计算的并行算法44

2.3.1 电力网络的分割方法45

2.3.2 线性方程组并行求解方法53

2.3.3 一种适用于机群并行机的机电暂态实时仿真算法66

2.4 外接数字模型和物理装置的并行仿真74

2.4.1 外接数字模型和物理装置仿真方法概述74

2.4.2 外接用户自定义模型仿真77

2.4.3 外接MATLAB数字模型仿真77

2.5 机电暂态仿真并行计算算例81

2.5.1 测试用机群并行机配置82

2.5.2 并行性能评测指标82

2.5.3 CEPRI 36节 点系统仿真测试83

2.5.4 东北、华北和华中联网系统仿真测试88

2.6 小结97

参考文献98

第3章 电磁暂态过程并行计算的模型和方法101

3.1 概述101

3.2 电磁暂态仿真计算的基本方法102

3.2.1 电磁暂态网络计算模型102

3.2.2 数值积分方法103

3.2.3 电磁暂态仿真计算流程104

3.3 电磁暂态计算的电力系统元件数学模型105

3.3.1 线性集中参数元件模型105

3.3.2 分布参数线路元件模型112

3.3.3 同步电机元件模型121

3.3.4 简单电压源和电流源模型131

3.3.5 开关元件模型133

3.3.6 非线性元件模型138

3.4 电磁暂态仿真计算的并行算法141

3.4.1 分布参数线路解耦分网并行算法142

3.4.2 节点分裂分网并行算法143

3.4.3 线路解耦与节点分裂结合法147

3.4.4 电磁暂态分网并行算法实现147

3.4.5 并行计算性能分析149

3.5 电磁暂态仿真并行计算算例150

3.5.1 修改后的IEEE 14节 点系统150

3.5.2 黑龙江省电力系统153

3.6 小结156

参考文献156

第4章 机电-电磁暂态过程混合并行数字仿真158

4.1 概述158

4.2 机电-电磁暂态混合仿真的常用方法159

4.2.1 迭代式混合仿真方法159

4.2.2 串行混合仿真方法159

4.3 机电-电磁暂态混合并行仿真方法160

4.3.1 数据交换时序160

4.3.2 接口等值电路161

4.3.3 数据交换形式163

4.3.4 混合仿真在机电暂态仿真程序中的实现164

4.3.5 混合仿真在电磁暂态仿真程序中的实现164

4.4 机电-电磁暂态混合并行仿真算例170

4.4.1 单机无穷大系统170

4.4.2 CEPRI 7节点系统172

4.4.3 南方电网交直流混合系统176

4.5 小结183

参考文献183

第5章 交直流混合电力系统并行数字仿真185

5.1 概述185

5.2 直流输电系统数学模型185

5.2.1 用于机电暂态仿真的直流输电系统模型185

5.2.2 用于电磁暂态仿真的直流输电系统模型190

5.3 常规的交直流混合电力系统仿真方法205

5.3.1 机电暂态仿真方法205

5.3.2 电磁暂态仿真方法206

5.3.3 机电-电磁暂态混合仿真方法206

5.4 交直流分割并行电磁暂态仿真方法207

5.5 交直流分割并行电磁暂态仿真算例213

5.6 小结214

参考文献214

第6章 电力系统全数字实时仿真装置及其应用216

6.1 概述216

6.2 全数字实时仿真装置简介217

6.3 全数字实时仿真装置硬件系统220

6.3.1 并行计算机群220

6.3.2 物理接口箱223

6.3.3 线性功率放大器230

6.3.4 终端工作站231

6.3.5 其他辅助设备231

6.4 全数字实时仿真装置软件系统231

6.4.1 机电暂态仿真软件功能231

6.4.2 电磁暂态仿真软件功能233

6.4.3 机电-电磁暂态混合仿真功能233

6.4.4 外接数字模型接口234

6.4.5 外接物理装置接口234

6.4.6 分布式计算平台234

6.4.7 在线数据接口235

6.5 全数字实时仿真装置与物理装置联合仿真236

6.5.1 仿真过程中的实时与同步控制236

6.5.2 与物理控制保护设备联合仿真238

6.5.3 与一次模拟设备功率连接仿真241

6.6 全数字实时仿真装置用途244

6.7 全数字实时仿真装置典型应用247

6.7.1 物理设备试验研究248

6.7.2 电网事故模拟分析267

6.7.3 交直流系统安全稳定运行及控制策略研究268

6.7.4 电网在线仿真分析272

6.8 小结273

参考文献274

第7章 VSC-HVDC输电系统建模与仿真276

7.1 概述276

7.1.1 VSC-HVDC技术原理277

7.1.2 VSC-HVDC技术特点279

7.1.3 VSC-HVDC应用领域280

7.1.4 VSC-HVDC应用现状281

7.2 VSC-HVDC稳态建模与潮流计算282

7.2.1 VSC-HVDC稳态特性与控制方式282

7.2.2 VSC-HVDC交直流潮流交替求解284

7.2.3 VSC-HVDC交直流潮流统一迭代求解290

7.3 VSC-HVDC暂态建模与动态仿真294

7.3.1 VSC-HVDC暂态建模294

7.3.2 基于用户自定义模型的VSC-HVDC动态仿真297

7.3.3 基于用户程序接口的VSC-HVDC动态仿真300

7.4 VSC-HVDC等效仿真模型及应用306

7.4.1 VSC-HVDC等效仿真模型306

7.4.2 VSC-HVDC等效仿真模型有效性分析与验证308

7.4.3 VSC-HVDC次同步振荡阻尼特性309

7.4.4 VSC-HVDC对串补输电系统中发电机电气阻尼特性的影响311

7.5 多端VSC-HVDC运行特性仿真314

7.5.1 VSC-HVDC控制器设计314

7.5.2 多端VSC-HVDC仿真分析316

7.6 小结319

参考文献320

附录A 单机无穷大系统参数322

A.1 系统参数322

A.2 潮流结果323

附录B CEPRI 7节点系统参数324

B.1 交流系统参数324

B.2 直流线路、换流变压器及交流滤波器参数325

B.3 直流控制器参数326

B.4 潮流结果326

附录C First benchmark HVDC model系统参数327

C.1 交流系统参数327

C.2 直流线路及换流变压器参数328

C.3 直流控制器参数328

附录D IEEE 14节点系统参数329

D.1 系统参数329

D.2 潮流结果331

附录E CEPRI 36节点系统参数332

E.1 系统单线图332

E.2 系统参数332

E.3 潮流结果339

附录F 双端VSC-HVDC潮流计算雅可比矩阵及其元素表达式340

索引343