了得網工業技術_電力繫統並行計算與數字仿真（現代電力繫統叢書）

內容簡介

本書繫統全面地闡述了電力繫統兩種基本過程——機電暫態過程和電磁暫態過程的仿真分析方法，包括用於機電暫態仿真和電磁暫態仿真的電件數學模型；同時結合作者多年從事相關科研的成果，繫統地介紹了電力繫統數字仿真的新技術，包括機電暫態並行仿真方法、電磁暫態並行仿真方法、機電電磁暫態混合並行仿真方法、數字仿真裝置與物理裝置聯合仿真方法、電流源換流器型直流輸電繫統建模與仿真等。

本書適合於從事電力繫統分析及數字仿真領域研究的科研和技術人員以及高等院校電力繫統專業的教師和研究生閱讀。

作者簡介

周孝信，中國科學院院士，IEEE Fellow，教授。194O年出生於山東蓬萊，1965年畢業於清華大學。長期致力於電力繫統分析方法、電力電子技術和現代控制理論應用研究。參加或主持我國多項大型超高壓輸電繫統工程關鍵技術、新型靈活交流輸電繫統、可控串補等重點項目研究。在我國條33OkV交流、條±50OkV直流繫統工程中提出並采用新的分析模型、計算方法和關鍵技術。主持開發我國套“電力繫統分析綜合程序”大型軟件和“電力繫統全數字實時仿真關鍵技術研究、裝置研制和應用”，兩項目均獲國家科學技術進步一等獎。獲IEEE PES2008 Nari Hirigoranl FACTS貢獻獎。現任中國電力科學研究院名譽院長、中國電機工程學會常務理事、學術工作委員會主任、中國電工技術學會常務理事等職。
田芳教授級高級工程師，IEEE、CSEE高級會員。2001年12月畢業於中國電力科學研究院，獲得博士學位，同年進入中國電力科學研究院工作，主要從事電力繫統仿真、分析與控制研究。參與了國家自然科學基金、“973”計劃、“863”計劃和國家電網公司重大科研項目：“超高壓輸電繫統中靈活交流輸電(可控串補)技術”，“大型互聯電網在線運行可靠性評估、預警和決策支持繫統”，“直流輸電繫統全數字實時仿真繫統的開發”，“提升電網安全穩定和運行效率的柔性控制技術”，“電力繫統全數字實時仿真裝置的研制”，“國家電網仿真中心建設”等，主持完成了國家科技支撐計劃項目課題和國家電網公司重大科研項目：“大電網安全監測、預警與防御體繫研究”，“電力繫統在線仿真分析、決策及控制關鍵技術研究”等。合作出版專著1部，發表論文30餘篇，獲國家科技進步一等獎1項，省部級科技進步獎6項，中國專利金獎1項、優秀獎1項，授權發明專利8項。周孝信，中國科學院院士，IEEE Fellow，教授。194O年出生於山東蓬萊，1965年畢業於清華大學。長期致力於電力繫統分析方法、電力電子技術和現代控制理論應用研究。參加或主持我國多項大型超高壓輸電繫統工程關鍵技術、新型靈活交流輸電繫統、可控串補等重點項目研究。在我國條33OkV交流、條±50OkV直流繫統工程中提出並采用新的分析模型、計算方法和關鍵技術。主持開發我國套“電力繫統分析綜合程序”大型軟件和“電力繫統全數字實時仿真關鍵技術研究、裝置研制和應用”，兩項目均獲國家科學技術進步一等獎。獲IEEE PES2008 Nari Hirigoranl FACTS貢獻獎。現任中國電力科學研究院名譽院長、中國電機工程學會常務理事、學術工作委員會主任、中國電工技術學會常務理事等職。

田芳教授級高級工程師，IEEE、CSEE高級會員。2001年12月畢業於中國電力科學研究院，獲得博士學位，同年進入中國電力科學研究院工作，主要從事電力繫統仿真、分析與控制研究。參與了國家自然科學基金、“973”計劃、“863”計劃和國家電網公司重大科研項目：“超高壓輸電繫統中靈活交流輸電(可控串補)技術”，“大型互聯電網在線運行可靠性評估、預警和決策支持繫統”，“直流輸電繫統全數字實時仿真繫統的開發”，“提升電網安全穩定和運行效率的柔性控制技術”，“電力繫統全數字實時仿真裝置的研制”，“國家電網仿真中心建設”等，主持完成了國家科技支撐計劃項目課題和國家電網公司重大科研項目：“大電網安全監測、預警與防御體繫研究”，“電力繫統在線仿真分析、決策及控制關鍵技術研究”等。合作出版專著1部，發表論文30餘篇，獲國家科技進步一等獎1項，省部級科技進步獎6項，中國專利金獎1項、優秀獎1項，授權發明專利8項。

李亞樓教授級高級工程師，2003年畢業於中國電力科學研究院，獲得博士學位，同年進入中國電力科學研究院工作。現任中國電力科學研究院電力繫統研究所總工程師。主要從事電力繫統仿真分析方法研究和軟件開發。作為子課題負責人參與“973”項目、“863”項目、自然基金項目，主持直流電網基礎理論研究、電力繫統雲仿真技術研究及繫統開發等項目。發表論文30餘篇，出版專著一部。獲國家科技進步一等獎1項，省部級科技進步獎4項。

鄭超高級工程師，中國電機工程學會高級會員。2006年畢業於中國電力科學研究院，獲得博士學位，同年進入中國電力科學研究院工作。主要從事電力繫統穩定與控制、新能源並網及FACTS應用研究。參與和負責了國家高技術研究發展計劃(“863”計劃)“適應高滲透率間歇性電源接入電網的綜合規劃方法研究”和國家電網公司重大科技專項“交直流、多直流安全穩定緊急控制技術”等項目。發表論文40餘篇，獲省部級科技進步獎5項。

第1章緒論
1.1 電力繫統仿真
1.1.1 繫統及繫統仿真
1.1.2 電力繫統實時仿真
1.2 電力繫統數字仿真及數字仿真方法
1.2.1 電力繫統數字仿真分類
1.2.2 電力繫統3類動態過程及其數字仿真方法
1.2.3 電力繫統實時數字仿真裝置
1.3 電力繫統數字仿真技術的新發展
1.4 本書的主要內容
參考文獻
第2章機電暫態仿真並行計算的模型與方法
2.1 概述
2.2 機電暫態仿真計算的數學模型與方法第1章緒論

1.1 電力繫統仿真

    1.1.1 繫統及繫統仿真

    1.1.2 電力繫統實時仿真

1.2 電力繫統數字仿真及數字仿真方法

    1.2.1 電力繫統數字仿真分類

    1.2.2 電力繫統3類動態過程及其數字仿真方法

    1.2.3 電力繫統實時數字仿真裝置

1.3 電力繫統數字仿真技術的新發展

1.4 本書的主要內容

參考文獻

第2章機電暫態仿真並行計算的模型與方法

2.1 概述

2.2 機電暫態仿真計算的數學模型與方法

    2.2.1 同步發電機模型

    2.2.2 勵磁調節繫統模型

    2.2.3 原動機調速繫統模型

    2.2.4 負荷模型

    2.2.5 擾動和穩定控制的處理

    2.2.6 基於梯形隱式積分和交替求解方案的機電暫態仿真過程

2.3 機電暫態仿真計算的並行算法

    2.3.1 電力網絡的分割方法

    2.3.2 線性方程組並行求解方法

    2.3.3 一種適用於機群並行機的機電暫態實時仿真算法

2.4 外接數字模型和物理裝置的並行仿真

    2.4.1 外接數字模型和物理裝置仿真方法概述

    2.4.2 外接用戶自定義模型仿真

    2.4.3 外接MATLAB數字模型仿真

2.5 機電暫態仿真並行計算算例

    2.5.1 測試用機群並行機配置

    2.5.2 並行性能評測指標

    2.5.3 CEPRI 36節點繫統仿真測試

    2.5.4 東北、華北和華中聯網繫統仿真測試

2.6 小結

參考文獻

第3章電磁暫態過程並行計算的模型和方法

3.1 概述

3.2 電磁暫態仿真計算的基本方法

    3.2.1 電磁暫態網絡計算模型

    3.2.2 數值積分方法

    3.2.3 電磁暫態仿真計算流程

3.3 電磁暫態計算的電件數學模型

    3.3.1 線性集件模型

    3.3.2 分布參件模型

    3.3.3 同件模型

    3.3.4 簡單電壓源和電流源模型

    3.3.5 件模型

    3.3.6 件模型

3.4 電磁暫態仿真計算的並行算法

    3.4.1 分布參數線路解耦分網並行算法

    3.4.2 節點分裂分網並行算法

    3.4.3 線路解耦與節點分裂結合法

    3.4.4 電磁暫態分網並行算法實現

    3.4.5 並行計算性能分析

3.5 電磁暫態仿真並行計算算例

    3.5.1 修改後的IEEE 14節點繫統

    3.5.2 黑龍江省電力繫統

3.6 小結

參考文獻

第4章機電電磁暫態過程混合並行數字仿真

4.1 概述

4.2 機電電磁暫態混合仿真的常用方法

    4.2.1 迭代式混合仿真方法

    4.2.2 串行混合仿真方法

4.3 機電電磁暫態混合並行仿真方法

    4.3.1 數據交換時序

    4.3.2 接口等值電路

    4.3.3 數據交換形式

    4.3.4 混合仿真在機電暫態仿真程序中的實現

    4.3.5 混合仿真在電磁暫態仿真程序中的實現

4.4 機電電磁暫態混合並行仿真算例

    4.4.1 單機無窮大繫統

    4.4.2 CEPRI 7節點繫統

    4.4.3 南方電網交直流混合繫統

4.5 小結

參考文獻

第5章交直流混合電力繫統並行數字仿真

5.1 概述

5.2 直流輸電繫統數學模型

    5.2.1 用於機電暫態仿真的直流輸電繫統模型

    5.2.2 用於電磁暫態仿真的直流輸電繫統模型

5.3 常規的交直流混合電力繫統仿真方法

    5.3.1 機電暫態仿真方法

    5.3.2 電磁暫態仿真方法

    5.3.3 機電電磁暫態混合仿真方法

5.4 交直流分割並行電磁暫態仿真方法

5.5 交直流分割並行電磁暫態仿真算例

5.6 小結

參考文獻

第6章電力繫統全數字實時仿真裝置及其應用

6.1 概述

6.2 全數字實時仿真裝置簡介

6.3 全數字實時仿真裝置硬件繫統

    6.3.1 並行計算機群

    6.3.2 物理接口箱

    6.3.3 線性功率放大器

    6.3.4 終端工作站

    6.3.5 其他輔助設備

6.4 全數字實時仿真裝置軟件繫統

    6.4.1 機電暫態仿真軟件功能

    6.4.2 電磁暫態仿真軟件功能

    6.4.3 機電電磁暫態混合仿真功能

    6.4.4 外接數字模型接口

    6.4.5 外接物理裝置接口

    6.4.6 分布式計算平臺

    6.4.7 在線數據接口

6.5 全數字實時仿真裝置與物理裝置聯合仿真

    6.5.1 仿真過程中的實時與同步控制

    6.5.2 與物理控制保護設備聯合仿真

    6.5.3 與一次模擬設備功率連接仿真

6.6 全數字實時仿真裝置用途

6.7 全數字實時仿真裝置典型應用

    6.7.1 物理設備試驗研究

    6.7.2 電網事故模擬分析

    6.7.3 交直流繫統安全穩定運行及控制策略研究

    6.7.4 電網在線仿真分析

6.8 小結

參考文獻

第7章 VSCHVDC輸電繫統建模與仿真

7.1 概述

    7.1.1 VSCHVDC技術原理

    7.1.2 VSCHVDC技術特點

    7.1.3 VSCHVDC應用領域

    7.1.4 VSCHVDC應用現狀

7.2 VSCHVDC穩態建模與潮流計算

    7.2.1 VSCHVDC穩態特性與控制方式

    7.2.2 VSCHVDC交直流潮流交替求解

    7.2.3 VSCHVDC交直流潮流統一迭代求解

7.3 VSCHVDC暫態建模與動態仿真

    7.3.1 VSCHVDC暫態建模

    7.3.2 基於用戶自定義模型的VSCHVDC動態仿真

    7.3.3 基於用戶程序接口的VSCHVDC動態仿真

7.4 VSCHVDC等效仿真模型及應用

    7.4.1 VSCHVDC等效仿真模型

    7.4.2 VSCHVDC等效仿真模型有效性分析與驗證

    7.4.3 VSCHVDC次同步振蕩阻尼特性

    7.4.4 VSCHVDC對串補輸電繫統中發電機電氣阻尼特性的影響

7.5 多端VSCHVDC運行特性仿真

    7.5.1 VSCHVDC控制器設計

    7.5.2 多端VSCHVDC仿真分析

7.6 小結

參考文獻

附錄A 單機無窮大繫統參數

A.1 繫統參數

A.2 潮流結果

附錄B CEPRI 7節點繫統參數

B.1 交流繫統參數

B.2 直流線路、換流變壓器及交流濾波器參數

B.3 直流控制器參數

B.4 潮流結果

附錄C First benchmark HVDC model繫統參數

C.1 交流繫統參數

C.2 直流線路及換流變壓器參數

C.3 直流控制器參數

附錄D IEEE 14節點繫統參數

D.1 繫統參數

D.2 潮流結果

附錄E CEPRI 36節點繫統參數

E.1 繫統單線圖

E.2 繫統參數

E.3 潮流結果

附錄F 雙端VSCHVDC潮流計算雅可比矩素表達式

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