電力系統(tǒng)仿真答疑總結(jié)

1、系統(tǒng)仿真的分類及作用。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——系統(tǒng)模型以微分方程描述；2）間斷（事件）系統(tǒng)仿真——系統(tǒng)模型以面向事件、面向進(jìn)程、面向活動(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——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。)系統(tǒng)仿真作用:人類認(rèn)識或研究、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，而由于多種條件限制，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)識或研發(fā)一個(gè)系統(tǒng)的目的。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)行模型的費(fèi)用比起向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。2、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：3、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)系為用梯形積分法有即可寫成上式為計(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)化為數(shù)值模型為圖右邊的數(shù)值模型等效電路(電感L的瞬態(tài)伴隨模型等效電路)，由一個(gè)等效電阻(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已由前一步的uk-1、Ik-1得到，是已知的。(2)電容元件CC的電壓-電流關(guān)系為用梯形積分法有即可寫成，其等效電路為(3)帶阻尼電感帶阻尼電感的電壓-電流關(guān)系為用梯形積分法有即可寫成(4)帶電阻電容帶電阻電容的電壓-電流關(guān)系為則有即可寫成4、試推導(dǎo)無損單長線貝杰龍模型（第三章13-14頁）如圖所示的無損長線，兩端節(jié)點(diǎn)分別為k、m，由無損長線微分方程通解得其含義是：若觀察者沿x以速度v移動(dòng)，則在他所在位置觀測到的u(x,t)±Zi(x,t)對該觀察者而言分別始終不變。設(shè)τ=l/v，假如觀察者在t-τ時(shí)刻從k點(diǎn)出發(fā)，在t時(shí)刻到達(dá)m點(diǎn)，根據(jù)上述推理有則有如下等效電路模型：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)：(1)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由兩個(gè)分開的諾頓等效電路構(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前τ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。5、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）相—模變化法中地模分量方程是由零序參數(shù)確定的微分方程，線模分量方程是由正序參數(shù)確定的微分方程，這與對稱分量法十分相似，只是對稱分量法用于單頻復(fù)域的相量值穩(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。6、為什么變壓器計(jì)算要用逆電感矩陣模型？（第五章27-28頁）只有不忽略勵(lì)磁電流時(shí)才能用耦合[R]和[L]支路模擬變壓器，而且只要輸入數(shù)據(jù)有很高的精度，在EMTP中求[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。因此，一般應(yīng)傾向于采用逆電感矩陣的模型。如果忽略勵(lì)磁電流，那么模擬變壓器的唯—方式是通過矩陣[R]和[L]^-1，因?yàn)閇R]和[L]^-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。7、如何對三相三繞組（Y-Y-△）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)為中性點(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。8、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(R,L,C,v,i,t)=0，共有6個(gè)物理量。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)物理量中選取3個(gè)作為基本量，根據(jù)相似第二定律