電力系統(tǒng)仿真答疑總結(jié)V11

1、1、系統(tǒng)仿真的分類。系統(tǒng)仿真分類：按系統(tǒng)模型的類型分類：1）連續(xù)系統(tǒng)仿真一一系統(tǒng)模型以微分方程描述：2）間斷（事件）系統(tǒng) 仿真一一系統(tǒng)模型以而14事件、而向進(jìn)程、而向活動(dòng)的方式描述；3）連續(xù)/間斷（事件）混合系統(tǒng)仿真；4）定性系統(tǒng) 仿真一一系統(tǒng)模型以模糊理論等描述。按仿真的實(shí)現(xiàn)方法和手段分類：1）物理仿真；2）計(jì)算機(jī)仿真，又稱數(shù)學(xué)仿真；3）實(shí)物在回路中的仿真，一般稱為半實(shí)物仿真；4）人在回路中的仿真。（物理仿真要求模型與原型有相同的物理屬性，其優(yōu)點(diǎn)是模型能最真實(shí)全面地體現(xiàn) 原系統(tǒng)特性，缺點(diǎn)是模型制作復(fù)雜、成本高、周期長、靈活性差；計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)缺點(diǎn)正好與物理仿真相反。）2系統(tǒng)仿真作用'

2、人類認(rèn)識(shí)或研究、開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)可以通過理論推演或?qū)嵨镌囼?yàn)的方法進(jìn)行，但對于一些大的、復(fù)雜系統(tǒng)，如一個(gè)電網(wǎng), 無法得到其數(shù)學(xué)模型的解析解，有的子系統(tǒng)甚至無法得到可信的數(shù)學(xué)模型，而巾丁多種條件限制，實(shí)物試驗(yàn)不可能做 或做起來困難很大，這樣就只能借助于模型試驗(yàn)（即仿真）來達(dá)到認(rèn)識(shí)或研發(fā)一個(gè)系統(tǒng)的fi的。通常在下列情況時(shí)一 般考慮用模型試驗(yàn)（仿真）而不用實(shí)物試驗(yàn)：1）不存在完整的數(shù)學(xué)公式，或者還沒有一套解答數(shù)學(xué)模型公式的方法; 2）雖然可以有解析法方法，但數(shù)學(xué)過程太復(fù)雜，仿真可以提供比較簡單的求解方法；3）解析解存在而且是可能的, 但超出了個(gè)人的數(shù)學(xué)能力，因而應(yīng)該估計(jì)一下，建立仿真模型、檢查并且運(yùn)行模型

3、的費(fèi)用比起叫外求助以獲得解析解， 何者合算；4）希望在一段較短的時(shí)間內(nèi)能觀測到過程的全部歷史，以及估計(jì)某些參數(shù)對系統(tǒng)行為的影響；5）難于 在實(shí)際的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測：6）需要對系統(tǒng)或過程進(jìn)行長期運(yùn)行的比較，而仿真則可以隨意控制時(shí)間，使它加快 或減慢。3、計(jì)算機(jī)仿真的三要素和三項(xiàng)基本活動(dòng)。三個(gè)要素是：系統(tǒng)、模型、計(jì)算機(jī)。三項(xiàng)基本活動(dòng)：模型建立、仿真模型建立、仿真試驗(yàn)。三個(gè)要素和三項(xiàng)基本活動(dòng)的相互關(guān)系：系統(tǒng)（模型建立）模型（仿真模型建立）計(jì)算機(jī)（仿真實(shí)驗(yàn)）系統(tǒng)4、畫出電感、電容的“瞬態(tài)伴隨電路”分別用梯形法和阻尼梯形法推導(dǎo)電路中諾頓電導(dǎo)和電流源的差分表達(dá)式。（1）電感元件ll的電壓-電流關(guān)系為=差

4、分方程=y j 'za-l用梯形積分法有 udt -a-itl、ar " az 、+)=_+(za-1 + _wa-1)即可寫成z;=隊(duì)其中么=告和+ <?上式力計(jì)算機(jī)數(shù)值遞推模型也稱為電感元件l的瞬態(tài)伴隨模型，由數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化力數(shù)值模型力龜感豹龜之i6m電專的仿廡聰9癯遼isc圖右邊的數(shù)值模型等效電路（電感l(wèi)的瞬態(tài)伴隨模型等效電路），由一個(gè)等效電附（電導(dǎo)）gl和一個(gè)等效電流源isl并聯(lián)組 成，在進(jìn)行第k步uk、ik計(jì)算時(shí),isl己由前一步的uk-l、ik-1得到，是己知的。（2）電容元件cc的電壓-電流關(guān)系為/（0 =>差分方程 idr，tkaz用梯形積分法有j

5、idt -d+za）代入上式得+4h-即可寫成4 = <?c a + 6c其中i和ac = - 4-1（3）帶阻尼電感帶阻尼電感的電壓-電流關(guān)系為= ldt=> 差分方程4+-w,+用梯形積分法有j udt=- (w_1 + uk)代入上式得 f a-1 + 士 i1 + 蓋(uk-1 + )=(蓋 + 士)w +1 -1 + (蓋-去x-1 h-一一即可寫成 4 = gluk +/見其中么= + n5z.=z-i+(4)帶電阻電容帶電阻電容的電壓-電流關(guān)系為z=c外y沁$差分方程仏+/,_,) = c(uk - uk_, + rik_ - rik) at2則有t2caz2c2c-

6、1az2c+ /?即可寫成4 = &% + /%，其屮gcaz2c+ /?-l)和 scuk-wc5、試推導(dǎo)無損單長線貝杰龍模型（第三章13-14頁）ko-jaijo111xw(x，z) + zi(x, t) = 2 f'(t ) vxu(x，t)- zi(x,t) = 2f2(t + -) vuk (言 一 t) + zibn 0 - r) = + z-imk (r)g|jlmk(z)=,0) +=>其中/a(z - r)= - uk (，- r) +其中 g _r)=_l w/z/( 一 o + u,川moffi3-2 k;度、洩浼、波r!抗分別為i，v. z的艫k線

7、如圖所示的無損長線，兩端節(jié)i分別為k、m，由無損長線微分方程通解得（卜三）和（ha為固定值jz（x，r） + z/（x，o也為固定值 n（x,z）-zz（x,r）-其含義是：若觀察者沿x以速度v移動(dòng)，則在他所在位貫觀測到的u（x, t） 士zi（x, t）對該觀察者而言分別始終不變 設(shè)t=l/v,假如觀察者在t-t時(shí)刻從k點(diǎn)出發(fā)，在t時(shí)刻到達(dá)ma,根據(jù)上述推理有由貝杰龍模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式及其等效電路可總結(jié)其特點(diǎn)：（l）k和m是一個(gè)線路元件的兩端節(jié)點(diǎn)，在計(jì)算時(shí)可按兩個(gè)分 離節(jié)點(diǎn)計(jì)算：（2）無損單長線的貝杰龍模型巾兩個(gè)分幵的諾頓等效電路構(gòu)成，其中諾頓等效電阻值等于線路波阻抗，諾 頓等效電流源由另一端

8、前t時(shí)刻的電壓、電流值確定，從數(shù)值角度看，對當(dāng)前計(jì)算步長而言，電流源是已知的。6、三相輸電線路計(jì)算的相模變換與對稱分量法有何異同？（第四章20頁）（最好背一下推導(dǎo)公式）相一模變換，將矩陣屮的非對角元素化為零，則矩陣方程組屮的每個(gè)方程只有一個(gè)電壓、電流，方程形式與單導(dǎo) 線微分方程完全相冋，解答方法與單導(dǎo)線的一樣，這樣可以大大簡化計(jì)算。相同點(diǎn)：1兩者都是用于多導(dǎo)線系統(tǒng)屮電壓電流參數(shù)的計(jì)算，并il都將難以計(jì)算分析的模型巧妙地運(yùn)用數(shù)學(xué)方法予 以實(shí)現(xiàn)。2相一模變化法屮地模分垃方程是由零序參數(shù)確定的微分方程，線模分揪方程是由正序參數(shù)確定的微分方程, 這與對稱分y:法十分相似。不同點(diǎn)：1對稱分法用于單頻復(fù)域

9、的相值穩(wěn)態(tài)計(jì)算，而相-模變換用于時(shí)域的瞬時(shí)值暫態(tài)計(jì)算。2相模變換可 用于對稱和不對稱三相電路，而對稱分:y:法則只是針對不對稱故障而言，要求三相電路參數(shù)完全對稱。3相模變換可直 接計(jì)算某一相電壓、電流，而對稱分y:法則需將三個(gè)序網(wǎng)絡(luò)s加來得出某一相電壓、電流。4對稱分從法需分析各序電 流的流通路徑，較為fi雜，而相模變換則需推導(dǎo)正交變換矩陣，更適宜于計(jì)算機(jī)處理。7、為什么變壓器計(jì)算要用逆電感矩陣模型？（第五章27-28頁）在x矩陣屮如果精度不夠，短路電抗就會(huì)完全消失。然而在人部分研究屮短路電抗對結(jié)果的影響比勵(lì)磁電抗人很 多。如果試驗(yàn)數(shù)裾中除了包含有空載試驗(yàn)的信息外，還含有短路試驗(yàn)信息，但仍然無

10、法從屮直接測mz11/z12/z22,精 度問題就是其屮的原因之一。從數(shù)學(xué)上講矩陣x接近于奇異矩陣，因而是病態(tài)的。勵(lì)磁電流越小，病態(tài)問題就越嚴(yán)重。r和l是病態(tài)矩陣，只適用于不忽略勵(lì)磁電流的支路模擬變壓器，而ii只要輸入數(shù)裾有很高的精度，在emtp巾 求x的逆矩陣是不成問題的，但對低精度的計(jì)算機(jī)卻可能成為一個(gè)問題。如果忽略勵(lì)磁電流，那么模擬變壓器的唯一 方式是通過矩陣k和lk-1,因?yàn)閞和lk-1不是病態(tài)矩陣，它適用于勵(lì)滋電流為包括零在內(nèi)的任何數(shù)值，il使計(jì) 算人人簡化。因此，一般傾向于采用逆電感矩陣的模型。（病態(tài)矩陣：求解方程組時(shí)對數(shù)據(jù)的小擾動(dòng)很敏感的矩陣。）8、如何對三相三繞組（y-y-a）

11、變壓器零序短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，獲得星形等效電路參數(shù)。（第五章32-33頁）假定一個(gè)三繞組變壓器一次和二次側(cè)為屮性點(diǎn)接地的星形連接，第三繞組為三角形連接。在這種情況下，在一次 和二次繞組之間零序短路試驗(yàn)時(shí)，不但二次繞組是短接的，而且第三繞組也是短接的，因?yàn)殚]合的三角形為零序提供 了一個(gè)短路通道.這種情況下，可通過修正短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)以適應(yīng)開路三角形接法。修正之后，將短路電抗+ 么+心和么+心作為輸入數(shù)據(jù)，此時(shí)在進(jìn)行h和l之間的試驗(yàn)時(shí)，繞組t就不再是短接的。9、如何用相似第二定理確定電路模擬比？（第七章40-41頁）模擬必須以相似判據(jù)為依據(jù)，求得相似判據(jù)就等于得出相似指標(biāo)，也就決定了物理模擬比的選擇

12、條件。任意滿足基爾霍夫定律的系統(tǒng)，其特性均可表示為f（k，l，c，v，i，t）=0,共有6個(gè)物理s。所有滿足基爾霍夫定律的電力系 統(tǒng)，其獨(dú)立的物理量數(shù)為3個(gè)，故在該式的6個(gè)物理量屮選取3個(gè)作為基本量，根據(jù)相似第二定律-it定理，相似判據(jù) 的個(gè)數(shù)等于3個(gè)。按照電路基礎(chǔ)理論，任何基爾霍夫系統(tǒng)均可由r, l，c元件的歐姆定律表達(dá)式合而成。因此基爾 霍夫系統(tǒng)的基本表達(dá)式為：上式為模型對原型的時(shí)諧性仿真條件。特別的，當(dāng)模型為實(shí)時(shí)性時(shí)，m, =1并令阻抗模擬比/則有mzm, / m、, = 1mz = mr, ml = mz，mc = 1 / mz10、有損單長線上波的傳播是不一定發(fā)生畸變發(fā)生畸變的原因：電能、磁能密度不平衡，若線路滿足r0/l0=g0/c0,則波傳播過程中單位長度線路上磁能和電 能之比，恰好=i波在導(dǎo)線電阻上的損耗和v波在線路電導(dǎo)上的損