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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

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