工业电力系统动态建模和仿真分析 (Industrial power system dynamic modeling and simulation analysis) 一、概述 工业电力系统: 大型电力系统复杂性:本身有发电机、电动机 中型工业电力系统:即使无发电机,也包括大量中压电动机 意义、内容: 1、确定通过动态建模与仿真分析验证: 1、机组的暂态稳定(极限切除时间) 2、特定的大容量电动机的电压稳定 3、校验电流电压型保护的定植 4、确定低频减载与孤网运行 二、介绍原件与组成: (一)、同步电机实用模型: 1、意义:对于dq0坐标下同步电机方程,如果单独考虑与定子d绕组、q绕组相独立的零轴绕组,则在计及d,q,f,D,Q5个绕组的电磁过渡过程(以绕组磁链或电流为状态量)以及转子机械过渡过程(以ω及δ为状态量)时,电机为七阶模型。对于一个含有上百台发电机的多机电力系统,若再加上其励磁系统、调速器和原动机的动态方程,则将会出现“维数灾”给分析计算带来极大的困难。因此在实际工程问题中,常对同步电机的数学模型作不同程度的简化,以便在不同的场合下使用。 2、对派克方程中的转子变量 若,则 可用定子侧等效量取代原来的转子量,得到用这些实用等效量表示的同步电机实用方程。原派克方程中的定子量,保留易测量及计算的和及和,而消去和两个变量。 3、三阶实用模型 其简单而又能计算励磁系统动态,因而广泛的应用于精度要求不十分高,但仍需计及励磁系统动态的电力系统动态分析中,较适用于凸极机。 模型导出基于: (1)、忽略定子d绕组、q绕组的暂态,即定子电压方程中取P=P=0 (2)、在定子电压方程中,设ω≈(p.u.)在速度变化不大的过渡过程中,其引起的误差很小。 (3)、忽略D绕组、Q绕组,其作用可在转子运动方程补入阻尼项来近似考虑。 及以下三个定子侧等效实用变量: 为消除转子励磁绕组的变量 、 定子励磁电动势 电机(q轴)空载电动势 电机瞬变电动势 (二)、励磁系统数学模型: 描述同步发电机励磁系统(包括励磁调节器)物理过程的数学方程。是电力系统机电暂态过程数学模型的重要组成部分,主要应用于电力系统稳定计算。
基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析 摘要:简要地介绍了PSCAD4.2软件及其工具箱,分析了输电线路距离保护的基本原理,并利用软件提供的工具箱搭建了距离保护仿真模型,设置了输电线路可能发生的接 地故障和相间故障,最终得出了不同故障类型下输电线路的电压、电流以及其他量 的变化规律的波形,从而实现了三段式距离保护的作用。仿真波形结果表明:利用 该软件建立的模型是能够准确反应距离保护的作用机理,即距离保护装置能够快速 响应故障信号并动作于断路器,实现输电线路的保护。 关键词: PSCAD4.2;距离保护;接地故障;仿真 Analysis of power system distance protection simulation based on PSCAD4.2 Abstract: Briefly introducing PSCAD4.2 software and its toolbox ,then analyzing the basic principle of the transmission line distance protection , and use the toolbox that the software provides to build a protection simulation model and set a ground fault and phase transmission line failures the system may occur, at last obtain the voltage, current and waveform variation of other different types of transmission line failures , enabling three- distances protection. Simulation waveform results showed that: using the model of the software is accurately able to establish the reaction mechanism of the distance protection , distance protection device can quickly respond to the circuit breaker failure signal and act on it to achieve protection of transmission lines . Key words: PSCAD4.2;Distance Protection;Ground Fault;Simulation 0 引言 电力系统保护中,输电线路的保护主要是距离保护,其不受运行方式的影响,继电保护性能得到提高,因而获得广泛的应用[1]。文献[2]过对继电器模块的搭建来得到对电力系统的继电保护,但如果保护原理发生变化则相应的继电器模块也会发生变化,保护模块的移植性不强。目前,虽然电力系统的保护已经进入微机自动化时[3],但距离保护体系并不十分完善, 其中接地电阻对距离保护的影响表现突出,文献[4-6] 详述了采用自适应的方法来消除接地电阻对距离保护的影响。 PSCAD4.2是一种电力系统电磁暂态仿真软件,尤其在控制系统、无功补偿系统、高压直流输电以及继电保护系统等领域较为活跃,该软件主要对电力系统时域和频率等变量进行 仿真分析,其结果一般以简单易懂的图形界面输出,使得仿真过程清晰、准确而灵活[7-8]。 1 电力系统距离保护的原理 在电力系统继电保护中,距离保护扮演着重要的角色。它满足电力系统的选择性、灵敏性、可靠性以及能够快速切除故障,从而快速恢复电网的正常稳定运行。距离保护是反应于保护安装地点到故障发生处之间的距离(阻抗),以此来根据阻抗的大小而整定动作时间的一 种保护装置[9]。为了满足选择性、速动性和灵敏性的要求,现在广泛采用的是三段式距离保护,其网络接线如图1。
基于HyperWorks的汽车车架频率响应分析 汽车车架是汽车各大总成的载体,是重要的受力部件。车架在工作时除了要满足强度和刚度的要求外,合理的振动特性也是十分重要的。 本文应用HyperWotks软件分析了某型汽车车架的前6阶固有频率及振型,完成了车架模型的频率响应分析。结合分析结果,改进了其车架结构,降低了汽车的低频振动。 1 HyperWorks分析流程 HyperWorks有限元分析流程参见图1。 图1 HyperWorks分析流程 在建立某车架有限元模型时需注意以下几个问题: 1)在导入CAD几何模型时.要对几何模型进行必要的几何清理(如去除倒角、工艺孔等)。这样可减小数据转换时的数据丢失; 2)如果导人的是规模较大的实体薄壁类零件模型,可对模型使用中面抽取功能。 2 车架结构模态分析 车架结构模态分析,尤其是车架结构的低阶弹性模态,它不仅是控制汽车常规振动的关键指标,而且反映了汽车车身的整体剐度性能。 对某车架计算采用自由模态分析方案,将HyperMesh中建立的有限元模型导人OptiStruct进行计算,对比分析了车架结构前6阶自由模态(固有频率值和振型),并在Hypermesh后处理器中查看结果(表1)。
表1 前6阶固有频率及振型 3 车架频率响应分析与改进 复杂系统受多种振动噪声源的激励,每种激励都可以通过不同的路径,经过衰减,传递到多个响应点。 本文采用HyperWorks软件,对该车架自由边界条件下的模态频率响应进行了分析。通过对该车架施加频率可变的单位载荷,运用OptiStmct软件在自由边界条件下进行模态频率响应分析。得出的变形、模态形状和频率相位输出特性如图2-图4所示。 图2 车架频响模型
电力系统继电保护 实验指导书 张艳肖编 适用于12级电气工程及其自动化专业 西安交通大学城市学院二○一五年三月
目录 第一部分MATLAB基础 ................................................................................... - 3 - 1.1 MATLAB简介 .......................................................................................... - 3 - 1.2 MATLAB的基本界面 ........................................................................... - 3 - 1.2.1MATLAB的主窗口 ...................................................................... - 3 - 1.2.2 MATLAB的主窗口 ....................................................................... - 3 - 1.3 SIMULINK仿真工具简介.................................................................... - 4 - 1.3.1SIMULINK的启动 ........................................................................ - 4 - 1.3.2SIMULINK的库浏览器说明........................................................ - 5 - 第二部分仿真实验内容.................................................................................. - 6 - 实验一电力系统故障.................................................................................... - 6 - 实验二电流速断保护.................................................................................... - 9 - 实验三三段式电流保护.............................................................................. - 13 - 实验四线路自动重合闸电流保护.............................................................. - 17 -
Flexsim应用案例示例 示例一港口集装箱物流系统仿真 (根据:肖锋,基于Flexsim集装箱码头仿真平台关键技术研究,武汉:武汉理工大学硕士学位论文,2006改编) 1、港口集装箱物流系统概述与仿真目的 1.1港口集装箱物流系统概述 1.2港口集装箱物流系统仿真的目的 2、港口集装箱物流系统的作业流程 2.1港口集装箱物流系统描述 2.2港口集装箱物流系统作业流程 2.3港口集装箱物流系统离散模型分析 3、港口集装箱物流系统仿真模型 3.1港口集装箱物流系统布局模型设计 3.2港口集装箱物流系统设备建模 3.3港口集装箱物流系统仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据的结果分析 小结与讨论 示例二物流配送中心仿真 (根据:XXX改编) 1、物流配送中心概述与仿真目的 1.1物流配送中心简介 1.2仿真目的 2、配送中心的作业流程描述 2.1配送中心的功能 2.2配送中心的系统流程
3、配送中心的仿真模型 3.1配送中心的仿真布局模型设计 3.2配送中心的设备建模 3.3配送中心的仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据结果分析 4.3系统优化 小结与讨论 “我也来编书”示例 示例一第X章排队系统建模与仿真学习要点 1、排队系统概述 2、排队系统问题描述 3、排队系统建模 4、排队系统仿真 5、模型运行与结果分析 小结 思考题与习题(3-5题) 参考文献 1、李文锋,袁兵,张煜.2010.物流系统建模与仿真(第6章) 北京:科学出版社 2、王红卫,谢勇,王小平,祁超.2009.物流系统仿真(第6章) 北京:清华大学出版社 3、马向国,刘同娟.2012.现代物流系统建模、仿真及应用案例(第5章)
在很多场合,要将若干个零件组装起来进行有限元分析,如将连杆与连杆盖用连杆螺栓连接起来,机体与气缸盖用螺栓连接起来,机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧结构更符合实际情况,是提高有限元计算精度的关键。 螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同,螺栓+螺母的连接方式比较简单,可以假设螺母与螺栓刚性连接,由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力F,将螺杆中间截断,在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179,模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉(双头螺栓)连接有些不一样,螺钉头部对连接件1施加压应力,接触面是一个圆环面,但栽丝的一端,连接件2受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力,相当于螺纹牙齿接触部分,而且主要在前几牙上存在拉力,如第一牙承担60~65%的载荷,第二牙承担20~25%的载荷,其余作用在后几牙,但因螺纹的螺距较小,一般为1.5~2mm,而单元的尺寸为3~4mm,因此可以假定在连接件2的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种方法是在连接件2的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力,这样可能防止圆周上各节点上应力过大,与实际情况差别较大,应为实际表面圆周各节点只承受60~65%的载荷。比较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加70%的载荷,在第二层单元的圆周节点上施加30%的载荷,但操作比较麻烦。 随着连接件1、2的内部结构和刚度不同,以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性,连接件1、2表面的变形不一致,产生翘曲,使表面的节点有的接触,有的分离,而导致接触面的应力分布和应变分布不均匀,因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件1表面的变形,可用将螺栓与连接件1用一个公共面连接,作为由两种不同材料的构件组成一个整体。螺钉(双头螺栓)与连接件2也用这种方法处理。 图1是一个简单的螺钉连接实体模型。图2是用hypermesh划分网格后的模型。 图1 实体模型图2 网格模型 该模型由三个零件组成,连接件1(蓝色)、连接件2(橙色),螺钉(紫红)。 1. 建立实体模型 在PRO/E 中建立三个零件模型,见图3、4、5,并组合成合件(见图1)。
毕业论文(设计)原创性声明 本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名:日期: 毕业论文(设计)授权使用说明 本论文(设计)作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。保密的论文(设计)在解密后适用本规定。 作者签名:指导教师签名: 日期:日期:
摘要 移动通信最近几年得到了突飞猛进的发展,人们对无线信道的研究也成了当前通信行业的主题,特别是对无线信道的建模与仿真也受到了许多学者的关注,在这个领域的研究也取得了很大成果。无线信道模型分为自由空间模型、无线视距模型和经验模型,本文首先研究了无线信道模型的特点,建立了无线信道的的模型,对自由空间模型和经验模型Okumura-Hata 模型、COST-231 Hata模型以及COST231-WI模型进行了比较,并将其用Matlab软件仿真,对仿真结果进行了分析。 关键字:无线信道、Hata模型、COST231-WI模型
Abstract Mobile communication several years obtained the development recently which progresses by leaps and bounds, The people have also become the current correspondence profession subject to the wireless channel research. Specially has also received many scholars' attention to the wireless channel modeling and simulation, Has also yielded the very big result in this domain research. Wireless channel model is divided into free space model, the wireless line of sight and empirical model, this paper studied the characteristics of wireless channel model is established radio channel model, on the free space model and empirical model Okumura-Hata model, COST-231 Hata model and COST231-WI model were compared, using Matlab software to simulate, the simulation results are analyzed. Keywords: Wireless channel, Hata model, COST231-WI model
知识点2 1. 结合具体制造系统或服务系统,分析离散事件动态系统的基本特征。 2. 什么叫“状态空间爆炸”?产生状态空间爆炸的原因是什么?它给系统性能分析带来哪些 挑战? 3. 常用的离散事件系统建模方法有哪些,它们是如何分类的? 4. 什么是马尔可夫特性?它在离散事件系统建模与分析中有什么作用? 5. 根据功能不同,仿真模型(程序)可以分为哪三个层次?分析三个层次之间的关系。 6. 分析事件调度法、活动循环法、进程交互法和消息驱动法等仿真调度方法的特点,在分 析每种调度方法基本原理的基础上,阐述几种仿真调度方法之间的区别与联系,并绘制每种仿真调度方法的流程图。 7. 结合具体的离散事件系统,如银行、理发店、餐厅、超市、医院、作业车间等,采用事 件调度法、活动循环法或进程交互法分析建立此类系统的仿真模型,试分析仿真模型中的建模元素以及仿真调度流程。 8. 从系统描述、建模要点、仿真时钟推进机制等层面,比较事件调度法、活动循环法和进 程交互法的异同之处。 9. 什么叫仿真时钟,它在系统仿真中有什么作用?什么叫仿真时钟推进机制?常用的仿真 时钟推进机制有哪些?它们的主要特点是什么,分别适合于怎样的系统? 10.结合具体的离散事件系统,分析若采用固定步长时间推进机制、下次事件时间推进机制 或混合时间推进机制时,分别具有哪些优点和缺点,以图形或文字等形式分析时钟推进流程。 11.什么叫仿真效率?什么叫仿真精度?分析影响仿真效率和仿真精度的因素? 12.从仿真效率和仿真精度的角度,分析和比较三种仿真时钟推进机制的特点,并分析三种 仿真时钟推进机制分别适合于什么样的系统? 13. 什么是蒲丰投针试验?绘制蒲丰投针试验原理图,通过推导蒲丰投针试验中针与任一直 线相交的概率,分析采用随机投针试验方法来确定圆周率π的原理。 14. 按照蒲丰投针试验的条件和要求,完成投针试验,在统计投针次数、针与直线的相交次 数的基础上,求解π的估计值,并以报表或图形等形式表达试验结果。具体要求如下: ①自行确定针的长度、直线之间的距离。 ②投针10次、20次、30次、40次、50次、…、100次、…、200次、…,分别计算针 与直线相交的概率、π的估计值。 ③以一随机变量描述上述试验结果,并通过编程或采用商品化软件,以图形、报表等形 式表示投针试验结果,分析其中的规律,并给出结论。 ④写出试验报告。 ⑤在熟悉投针试验原理的基础上,编制投针试验仿真程序,动态运行投针试验的过程。15.什么是蒙特卡洛仿真?它有什么特点,蒙特卡洛仿真应用的基本步骤是什么? 16.采用C或C++等语言,分别编写产生均匀分布、正态分布、指数分布以及威布尔分布的伪随机数序列,通过改变每种分布中参数的数值,分析不同参数数值对随机数值的影响;通过对所产生的伪随机数分布区间的统计、分析和绘图,检验伪随机数的特性及其数值特征。 17. 对于制造系统而言,库存有哪些作用和功能? 18. 在制造企业中,库存大致可以分成四种类型。简要论述四种库存的名称和功能。 19. 什么是安全库存、订货提前期?确定安全库存和订货提前期时分别需要考虑哪些因素? 20. 什么叫“订货点法”?要确定订货点,需要哪些条件?订货点法适合于怎样的库存系统?
某某大学 《电力系统建模及仿真课程设计》总结报告 题目:基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析 姓名 学号 院系 班级 指导教师
摘要:本次课程设计是结合《电力系统分析》的理论教学进行的一个实践课程。 电力系统短路故障,故障电流中必定有零序分量存在,零序分量可以用来判断故障的类型,故障的地点等,零序分量作为电力系统继电保护的一个重要分析量。运用Matlab电力系统仿真程序SimPowerSystems工具箱构建设计要求所给的电力系统模型,并在此基础上对电力系统多中故障进行仿真,仿真波形与理论分析结果相符,说明用Matlab对电力系统故障分析的有效性。实际中无法对故障进行实验,所以进行仿真实验可达到效果。 关键词:电力系统;仿真;短路故障;Matlab;SimPowerSystems Abstract: The course design is a combination of power system analysis of the theoretical teaching, practical courses. Power system short-circuit fault, the fault current must be zero sequence component exists, and zero-sequence component can be used to determine the fault type, fault location, the zero-sequence component as a critical analysis of power system protection. SimPowerSystems Toolbox building design requirements to the power system model using Matlab power system simulation program, and on this basis, the power system fault simulation, the simulation waveforms with the theoretical analysis results match, indicating that the power system fault analysis using Matlab effectiveness. Practice can not fault the experiment, the simulation can achieve the desired effect. Keywords: power system; simulation; failure; Matlab; SimPowerSystems - 1 - 目录 一、引言 ............................................ - 3 -
第三章距离保护仿真构建 3.1一次系统模型 本次距离保护模型采用双电源供电的长距离输电线路配备主保护是距离保护,双侧电源均采用 R-L-C中性点接地的230kV,50Hz的电源,其部电阻9.186Ω,电抗是138mH。通过万用表确定电压电流信号,加断路器B1配置距离保护通过长距离输电线路与另一侧相接,在线路中加上故障。 系统模型 加上三相故障数字控制器不同的数字对应不同的故障。0表示没故障,1表示A相接地故障,2表示B相接地故障,3表示C相接地故障,4表示AB两相接地故障,5表示AC两相接地故障,6表示BC两相接地故障,7表示ABC三相接地故障,8表示AB两相相间短路故障,9表示AC两相相间短路故障,10表示BC两相相间短路故障,11表示ABC三相相间短路故障。对应的数字转换开关有1-6个数,每个数对应一个故障状态数字 3.1.1电源模型 这个组件模型一个三相交流电压源,源阻抗可以指定为理想(即无限总线)。这个源可能是控 制通过固定、部参数或变量的外部信号。本次模型定义为采用R-L-C中性点接地的230kV,50Hz的首段电源,其部电阻9.186Ω,电抗是138mH。双击电源模型选项一:配置选项,可以确定电源名称source1,电源阻抗类型R-L-C,中性点是否接地YES,模型显示单线路。
选项二:信号参数,可以确定是否有外控电压NO,外控频率NO,电压230kV,电压启动时间0.05s,频率50Hz,相移0。 选项三:终端条件可以不用设置。选项四:电阻设定无。选项五:阻抗R/R-L设定无。选项六: 阻抗R-L-C设定9.186ohm,138mH,0uF。
基于HyperWorks的对接结构设计及优化分析 张讯 方芳 上海飞机设计研究院结构设计研究部 上海 200232 摘要:外翼、中央翼的壁板对接结构设计是飞机设计的重要环节之一,不同的对接方式其传力方式不同,对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。本文通过认真分析飞机外翼、中央翼的对接结构的传力特点,设计了两种不同的上下壁板对接方案,然后运用Altair HyperWorks软件对对接结构进行了有限元分析,得出了较好的对接结构并进行了材料选择,最后运用OptiStruct软件进行了结构尺寸优化和减重分析。其设计思路和方法对飞机对接结构设计具有重要的价值。 关键词:对接结构,有限元,HyperWorks,优化 0 引言 为了满足机翼的外形设计和飞机制造装配要求,大部分飞机需要在外翼根部与中央翼连接处设置为分离面。外翼、中央翼的连接结构设计是飞机设计的重要环节之一,不同的连接方式其传力方式不同,对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。对接结构将外翼受力所形成的集中载荷传递到机身,起到传递载荷的作用,同时它也是连接飞机外翼和中央翼的重要连接结构,本文针对两种不同的上下壁板对接结构进行了选型分析和有限元计算,通过有限元计算找出较为适合的中央翼、外翼对接结构,并对壁板对接结构在输入载荷下进行了全面详细的优化分析,减轻了结构重量、提高了结构效率,对对接结构的设计和应用起到了关键性的作用。 1 对接结构设计 大部分民用客机在外翼根部与中央翼连接处需要设置为分离面。在分离面处一般设置有一个关键肋即民用飞机的对接肋,对接肋需要传递外翼的弯矩和扭矩,其中弯矩转化为外翼上下壁板的轴力后通过对接肋缘条传到中央翼的上下壁板,扭矩形成剪流后通过对接肋腹板传递到机身上。因此对接肋成为了机身与机翼连接的枢纽,同时该区域受力复杂,载荷大,
摘要 移动通信最近几年得到了突飞猛进的发展,人们对无线信道的研究也成了当前通信行业的主题,特别是对无线信道的建模与仿真也受到了许多学者的关注,在这个领域的研究也取得了很大成果。无线信道模型分为自由空间模型、无线视距模型和经验模型,本文首先研究了无线信道模型的特点,建立了无线信道的的模型,对自由空间模型和经验模型Okumura-Hata 模型、COST-231 Hata模型以及COST231-WI模型进行了比较,并将其用Matlab软件仿真,对仿真结果进行了分析。 关键字:无线信道、Hata模型、COST231-WI模型
Abstract Mobile communication several years obtained the development recently which progresses by leaps and bounds, The people have also become the current correspondence profession subject to the wireless channel research. Specially has also received many scholars' attention to the wireless channel modeling and simulation, Has also yielded the very big result in this domain research. Wireless channel model is divided into free space model, the wireless line of sight and empirical model, this paper studied the characteristics of wireless channel model is established radio channel model, on the free space model and empirical model Okumura-Hata model, COST-231 Hata model and COST231-WI model were compared, using Matlab software to simulate, the simulation results are analyzed. Keywords: Wireless channel, Hata model, COST231-WI model