電力系統電磁暫態仿真

《電力系統電磁暫態仿真》是2016年12月中國電力出版社出版的圖書，作者是[紐西蘭] 內維爾·沃森（Neville Watson）。

基本介紹

• 中文名：電力系統電磁暫態仿真
• 作者：[紐西蘭] 內維爾·沃森（Neville Watson）
• 出版社： 中國電力出版社
• 出版時間：2016年12月1日
• ISBN：9787512389076

內容簡介

《電力系統電磁暫態仿真》準確了解電磁暫態問題對於在不影響供電可靠性和供電質量的情況下保持電力系統的經濟、高效和環保運行至關重要。仿真已逐步成為電力系統電磁暫態分析的普遍工具，儘管目前它很少深入涵蓋本科生課程，但在未來它很可能成為核心課程。

本書的主要目的是描述高效地套用計算技術用於求解包含線性或非線性元件的任意規模和拓撲結構的電磁暫態問題。書中展示了如何採用不同的技術仿真含有各種元件的電力網路電磁暫態過程、建立完善的數學模型，以及比較不同模型的準確性和計算需求等內容。

本書主要面向電氣工程的高年級本科生或碩士、博士研究生，文中包含了闡明較難理解的概念（或方法）的基本示例。鑒於目前缺乏該領域的相關培訓，電力工業各領域與之相關的工程師也能夠在該書中找到有助於其專業工作的巨大價值所在。|

圖書目錄

譯者序

前言

縮寫和常數 1

第1章　定義、目的和背景 3

1．1　簡介 3

1．2　電磁暫態的分類 3

1．3　暫態仿真器 5

1．4　數字仿真 6

1．4．1　狀態變數分析 6

1．4．2　差分方程方法 6

1．5　歷史沿革 7

1．6　套用範圍 9

1．7　參考文獻 10

第2章　連續與離散系統分析 11

2．1　引言 11

2．2　連續系統 11

2．2．1　狀態變數表達式 12

2．2．2　狀態方程的時域解 19

2．2．3　連續系統的數字仿真 21

2．3　離散系統 28

2．4　連續域與離散域之間的關係 30

2．5　小結 31

2．6　參考文獻 31

第3章　狀態變數分析 32

3．1　引言 32

3．2　狀態變數的選擇 32

3．3　狀態方程的形成 34

3．3．1　變換法 34

3．2．2　圖解法 36

3．4　求解過程 38

3．5　暫態變換器仿真 （TCS） 39

3．5．1　標麼系統 40

3．5．2　網路方程 40

3．2．3　TCS的結構 43

3．5．4　換流閥開關處理 45

3．5．5　自動步長調整的效果 47

3．5．6　TCS變換器控制 50

3．6　算例 53

3．7　小結 57

3．8　參考文獻 57

第4章　數值積分代換 59

4．1　引言 59

4．2　犚，犔，犆元件的離散化 59

4．2．1　電阻 59

4．2．2　電感 60

4．2．3　電容 61

4．2．4　元件組合降階 62

4．3　傳輸線雙端諾頓等效模型 64

4．4　網路求解 66

4．4．1　算例：電壓源轉化為電流源 67

4．2．2　含有開關的網路求解 68

4．4．3　算例：作用到犚犔負荷的電壓階躍 70

4．5　非線性或時變參數 77

4．5．1　電流源替代法 77

4．5．2　補償法 77

4．5．9　分段線性法 79

4．6　子系統 79

4．7　稀疏與編號最佳化 82

4．8　數值誤差和不穩定性 83

4．9　小結 84

4．10　參考文獻 84

第5章　根匹配法 86

5．1　引言 86

5．2　差分方程的指數形式 86

5．3　差分方程的狕域表示 88

5．4　在EMTP算法中的實現 91

5．5　差分方程指數形式族 97

5．5．1　階躍回響 98

5．5．2　穩態回響 99

5．5．3　頻率回響 100

5．6　算例 102

5．7　小結 103

5．8　參考文獻 104

第6章　傳輸線和電纜 105

6．1　引言 105

6．2　貝瑞隆 （Bergeron）模型 106

6．2．1　多導體傳輸線 107

6．3　頻率相關傳輸線 110

6．3．1　頻域到時域的變換 113

6．3．2　相域模型 116

6．4　架空傳輸線參數 117

6．4．1　分裂導線束 119

6．4．2　地線 120

6．5　地下電纜 121

6．6　算例 123

6．7　小結 131

6．8　參考文獻 132

第7章　變壓器和旋轉電機 134

7．1　引言 134

7．2　基本變壓器模型 134

7．2．1　數值實現 136

7．2．2　參數導出 136

7．2．3　模擬非線性 138

7．3　高級變壓器模型 139

7．3．1　單相UMEC模型 139

7．3．2　UMEC在PSCAD/EMTDC中的實現 143

7．3．3　三芯柱三相UMEC 144

7．3．4　快速暫態模型 147

7．4　同步機 148

7．4．1　電磁模型 148

7．2．9　機電模型 154

7．4．3　機網接口 156

7．4．4　可用旋轉電機的類型 159

7．5　小結 159

第8章　控制和保護 162

8．1　引言 162

8．2　控制系統暫態分析 162

8．3　PSCAD/EMTDC中的控制模組 163

8．3．1　算例 166

8．4　保護系統建模 172

8．4．1　互感器 172

8．4．2　機電式繼電器 174

8．4．3　電子式繼電器 175

8．4．4　基於微處理器的繼電器 175

8．4．5　斷路器 175

8．4．6　避雷器 176

8．5　小結 178

8．6　參考文獻 179

第9章　電力電子系統 181

9．1　引言 181

9．2　EMTDC中換流閥的表示 181

9．3　開關瞬時的配置和定位 182

9．4　尖峰和數值振盪 （振顫） 184

9．4．1　插值和振顫消除 185

9．5　HVDC變換器 191

9．6　HVDC仿真算例 193

9．7　靈活交流輸電系統設備 196

9．7．1　靜止無功補償器 197

9．7．2　靜止補償器 200

9．8　狀態變數模型 203

9．8．1　EMTDC/TCS接口實現 203

9．8．2　控制系統表示 205

9．9　小結 206

9．10　參考文獻 207

第10章　頻率相關網路等效 208

10．1　引言 208

10．2　FDNE的位置 209

10．3　降階系統的範圍 209

10．4　頻率範圍 209

10．5　系統頻率回響 209

10．5．1　頻域識別 210

10．5．2　時域識別 216

10．6　模型參數擬合 217

10．6．1　犚犔犆網路 217

10．6．2　有理函式 218

10．7　模型實現 220

10．8　算例 220

10．9　小結 227

10．10　參考文獻 228

第11章　穩態套用 229

11．1　引言 229

11．2　初始化 230

11．3　諧波評估 230

11．4　非線性設備的相位依賴阻抗 231

11．5　時域起輔助作用 232

11．5．1　時不變非線性元件的疊代求解 233

11．5．2　一般非線性元件的疊代求解 234

11．5．3　加速技術 235

11．6　時域起主要作用 236

11．6．1　基本時域算法 236

11．6．2　步長 236

11．6．3　直流系統表示 236

11．6．4　交流系統表示 237

11．7　電壓暫降 238

11．7．1　算例 239

11．8　電壓波動 241

11．8．1　閃變滲透模型 241

11．9　電壓切痕 245

11．9．1　示例 245

11．10　小結 247

11．11　參考文獻 248

第12章　混合時間框架仿真 250

12．1　引言 250

12．2　混合算法描述 251

12．2．1　獨立程式修改 251

12．2．2　數據流 252

12．3　TS/EMTDC接口 253

12．3　等效電路 253

12．3．1　等效阻抗 254

12．3．2　等效電源 255

12．3．3　相—序數據轉換 256

12．3．4　接口變數推導 256

12．4　EMTDC到TS的數據轉換 258

12．4．1　從變換器波形提取數據 259

12．5　互動協定 259

12．6　接口位置 260

12．7　測試系統和結果 261

12．8　討論 263

12．9　參考文獻 263

第13章　實時暫態仿真 265

13．1　引言 265

13．2　採用專用體系結構的仿真 266

13．2．1　硬體 267

13．2．2　RTDS的套用 269

13．3　在標準計算機上的實時套用 271

13．3．1　實時測試實例 272

13．4　小結 273

13．5　參考文獻 273

附錄犃　犘犛犆犃犇/犈犕犜犇犆程式結構 275

A．1　參考文獻 281

附錄犅　系統識別技術 282

B．1　狊域識別 （頻域） 282

B．2　狕域識別 （頻域） 283

B．3　狕域識別 （時域） 285

B．4　Prony分析 286

B．5　遞歸最小二乘曲線擬合算法 287

B．6　參考文獻 289

附錄犆　數值積分 290

C．1　經典方法回顧 290

C．2　積分公式的截斷誤差 293

C．3　積分方法的穩定性 294

C．4　參考文獻 295

附錄犇　測試系統數據 296

D．1　GIGRE標準測試模型 296

D．2　紐西蘭南島南部系統 299

D．3　參考文獻 301

附錄犈　導出差分方程 302

E．1　套用到一階滯後函式的根匹配技術 302

E．2　套用到一階微分極點函式的根匹配技術 302

E．3　通過雙線變換得到犚犔串聯支路的差分方程 303

E．4　通過數值積分代換得到犚犔串聯支路的差分方程 303

附錄犉　犕犃犜犔犃犅代碼示例 307

F．1　作用到犚犔負荷的電壓階躍 307

F．2　作用到犚犔負荷的電壓階躍 308

F．3　F．2示例的一般化程式 310

F．4　差分方程的頻率回響 322

附錄犌　用於狀態變數分析的犉犗犚犜犚犃犖代碼 326

附錄犎　用於犈犕犜仿真的犉犗犚犜犚犃犖代碼 333

H．1　直流電源、開關和犚犔負荷 333

H．2　用於直流電源、開關和犚犔負荷的一般化 MET程式 335

H．3　交流電源、二極體和犚犔負荷 339

H．4　狀態變數分析程式 342

H．5　狀態變數分析程式 345

H．6　狀態變數分析程式 349

H．7　輸電線路程式的子程式 357

索引 360