电力系统数值仿真计算与分析-1

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计算故障电流分布
规划、设备选择等
计算故障对系统动态行为的影响
暂态稳定、动态稳定、电压稳定、频率稳定、中长期稳定
本课程面向“三大计算”的理论基础和计算机方法
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电力系统分析的数学基础
线性代数方程组的求解理论 非线性代数方程组的求解理论 微分方程组的求解理论 微分-代数方程组的求解理论 非线性动力系统稳定性理论
黄家裕. 《电力系统数字仿真》——主要参考书 倪以信.《动态电力系统的理论和分析》 西交等.《电力系统计算》 王锡凡.《现代电力系统分析》
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电力系统分析手段发展史
直流计算台（1910s-1960s）
直流电源，电阻元件 潮流分布近似计算
交流计算台（1929-1970s）
1929，通用电气；1956年国内；交流电源，移相器电阻元件 潮流、短路、稳定近似计算
动态模拟（1950s-）
缩小元件，动态行为更加精确
数值仿真（1960s-）
元件模型+计算机方法 灵活、高效，方式适应性强
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电力系统分析的作用
计算潮流分布情况
规划、调度、运行等
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电力系统数字仿真步骤
◎研究目的
1. 建立数学模型
◎统一的坐标系 ◎系统模型
2. 建立数字仿真模型
3. 仿真、分析
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1. 建立数学模型
◎数值计算方法 数值稳定性、误差控制、效率
2. 建立数字仿真模型
◎程序设计技术 开放性、软件工程、并行处理、 分布式计算（网格计算）
3. 仿真、分析
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1. 建立数学模型
2. 建立数字仿真模型
3. 仿真、分析
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仿真、计算与分析 辨析
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数值仿真应用领域
离线计算分析、安全稳定评估、控制策略制定 在线计算分析、安全稳定评估、控制策略制定 规划 实时仿真、二次设备试验 模拟培训
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电力系统数字仿真展望
电力系统数值仿真与分析 第1讲 概述
张恒旭 山东大学电气工程学院 zhanghx@sdu.edu.cn
本课程简介
主要介绍电力系统机电暂态仿真计算原理、软件基本使用 突出培养动手能力，大量编程作业和练习 考试：平时成绩+期末课题设计
作业编写：C++、Matlab、Python
参考文献：
采用更精确的模型、参数 更加开放、灵活的软件架构 面相对象的软件工程学的应用 并行处理、分布式计算 现代数字仿真算法应用
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线路模型与参数
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
作业
学习《电力系统数字仿真（黄家裕）》的第1章、第3章 内容； 山东-淄博500kV线路为4×LGJQ-400，分裂导线间距 a=400mm，导线直径28mm，水平排列相间距离13m， 长度l=110km。忽略线路对地导纳。 （1）当送端电压是kV、功率为500+j110MVA时，求末 端电压。 （2）当送端电压是kV，末端功率为500+j110MVA时， 怎样求末端电压？
动模实验室装有七台模 拟发电机组（如图）， 二台模拟无穷大电流， 50台升降压模拟变压器 ，10台模拟负荷机组， 1600公里模拟输电线路 。
对模拟发电机组，输 电线路和负荷机组都 实现了微机监控，居 全国领先水平。图为 主控室的微机监控主 站。
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电力系统数值仿真的分类
有无实物参与 实时仿真 非实时仿真 继电保护装置试验 具有物理模拟和数字仿真的优点， 技术要求较高
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本课程整体学习路线： 物理概念数学模型计算机 算法
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电力系统仿真基本概念
物理仿真
◎适应性－系统规模 ◎安全性－故障、稳定性破坏试验
数字仿真 混合仿真
◎经济性－设备折旧、运行、测试人员 ◎功能性－用于设计、规划 ◎实时性－数字过程和物理过程的差异
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山东大学电力系统动态模拟实验室
物理现象的时间特征
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电磁 机电
暂态 暂态
中长期动态
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1h
中长期动态
考虑控制器特性的 中长期稳定
10s
1min
机电暂态
1ms
1s
振荡、暂态稳定、异步 运行等
电磁暂态
短路、自励磁等 雷击过电压等波过程
1μs
10
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几大电力系统数字仿真软件包
SIEMENS
BPA PTI/ SIEMENS
QUALTY ABB EDF