单机无穷大算例系统说明1214
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单机无穷大电力系统的数学模型(含原动机)1 单机无穷大系统(Single Machine Infinite Bus,SMIB)无穷大系统无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统,简称为简单水电系统。
系统2 单机无穷大系统数学模型2.1 水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1 水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶(水门)处的水压流量传递函数为h ()()()h s G s q s ∆=∆ (1)式中 h ∆——水轮机工作水头的增量;q ∆——水轮机流量的增量。
设单引水管道水库取水口处水压恒定,则rw r h 2r 42()th 2T s T T G s s T s αα+⎛⎫=-⋅⋅+ ⎪⎝⎭ (2)式中 w T ——水流惯性时间常数,s ; r T ——水击波反射时间常数,s ;α——水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力,即0α=,则式(2)可简化为w rh r 2()th 2T T G s s T ⎛⎫=-⋅⎪⎝⎭ (3)由2th 12xx x ≈+,式(3)进一步简化为 w h 22r ()18T sG s T s=-+ (4) 式(4)为常用的水力系统弹性水击模型。
当引水管道较短时,近似取r 0T =,式(4)退化为刚性水击模型h w ()G s T s =- (5)2.1.2 水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时,可以采用稳态关系式表示力矩和流量的变化情况。
以水轮机额定运行参数为基准,混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为()m f ,,m y h ω= (6)()g ,,q y h ω= (7)式中 m m ——水轮机输出机械力矩,p.u.;q ——水轮机流量,p.u.;y ——水轮机导叶开度,p.u.;ω——水轮机机械转速,p.u.;h ——水轮机工作水头,p.u.。
将式(6)和(7)在工作点0附近线性化得m m mm 000my m ωmh m m m m y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ (8)000qy q ωqh q q q q y hy h e y e e hωωω∂∂∂∆=∆+∆+∆∂∂∂=∆+∆+∆ (9)式中 my e 、mh e 、m ωe ——水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数;qy e 、qh e 、q ωe ——水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
算力冗余设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述算力冗余设计是指在计算机系统中为了提高系统的可靠性和性能而采取的一种设计方案。
通过在系统中引入额外的算力资源,可以在发生故障或突发负载情况下保证系统的正常运行,提高系统的稳定性和可用性。
随着计算机应用的不断扩展和复杂化,对系统的可靠性和性能要求也越来越高。
在这种背景下,算力冗余设计成为了一种重要的解决方案。
通过设计合理的算力冗余方案,可以有效应对系统故障和负载波动带来的挑战,保证系统的稳定运行和高效处理。
本文将深入探讨算力冗余的概念、设计重要性以及实现方法,希望能为读者提供一些有益的思考和启示。
1.2 文章结构:本文主要分为三个部分,分别是引言、正文和结论。
在引言部分,将对算力冗余设计进行概述,介绍文章结构和目的,使读者对本文内容有一个整体的了解。
在正文部分,将深入探讨算力冗余的概念,分析设计算力冗余的重要性,以及介绍算力冗余的实现方法。
通过具体的案例和技术细节,阐述算力冗余设计的必要性和实施方式。
在结论部分,对整篇文章进行总结,概括算力冗余设计的应用前景,展望未来的发展趋势,为读者提供对于算力冗余设计的深入思考和展望。
1.3 目的算力冗余设计的目的在于提高系统的可靠性和稳定性。
通过引入冗余的算力资源,系统可以在某些组件出现故障或性能下降时,仍能保持正常运行。
这样可以有效避免单点故障,提高系统的稳定性和可用性。
另外,算力冗余设计也可以提高系统的性能和处理能力。
通过合理配置冗余算力资源,可以在高负载时自动触发冗余资源,从而提升系统的整体性能和响应速度。
总的来说,算力冗余设计的目的是为了提高系统的可靠性、稳定性和性能,确保系统能够持续正常运行并应对各种临时性故障或挑战。
2.正文2.1 算力冗余的概念算力冗余是指在计算机系统中为了提高系统的可靠性和稳定性而设计的一种策略。
在网络中,算力冗余通常指的是在数据中心或者分布式系统中部署额外的计算资源,以应对计算资源的突发故障或者负载过大的情况。
超级计算技术的基本概念和原理超级计算技术是一种高度先进的计算机技术,用于处理复杂、大规模的计算问题。
它广泛应用于科学研究、工程设计、气象预测、金融模拟等领域,以提供快速而准确的计算结果。
本文将介绍超级计算技术的基本概念和原理,帮助读者更好地理解这一领域的重要性和应用。
首先,我们来了解超级计算技术的基本概念。
超级计算是指利用大型并行处理系统进行高速计算的技术。
它通过将多台计算机连接在一起,形成一个庞大的计算机网络,每台计算机担当一个计算节点,共同完成计算任务。
超级计算机的核心是它的并行计算能力,能够在数千甚至数百万个处理器之间进行数据交换和计算任务的分配。
超级计算机通常由多个计算节点、存储节点和网络节点组成。
计算节点负责执行实际的计算任务,存储节点用于存储数据和中间结果,网络节点用于连接各个节点之间的通信。
这种分布式计算的架构使得超级计算机能够同时处理多个任务,并以极高的效率完成计算任务。
超级计算技术的原理主要包括并行计算、向量计算和分布式存储。
并行计算是指将计算任务分成多个独立的部分,交给不同的处理器同时计算,最后将结果合并得到最终结果。
这种方式能够大大提高计算速度,减少计算时间。
向量计算是指利用向量处理器进行计算,通过同时对多个数据进行操作,提高计算效率。
分布式存储是指将大量数据分散存储在不同的存储节点上,通过网络节点进行数据的读取和传输,避免了单个节点数据存储容量的限制,提高了数据处理的效率和可靠性。
超级计算机的性能通常以峰值速度、持续速度和吞吐量来衡量。
峰值速度是指超级计算机能够达到的最大计算速度,持续速度是指超级计算机在长时间计算中的平均计算速度,吞吐量是指超级计算机在单位时间内能够处理的任务数量。
超级计算技术在各领域都发挥着重要作用。
在科学研究领域,超级计算机能够模拟复杂的物理、化学等问题,帮助科学家更好地理解自然界的规律。
在工程设计领域,超级计算机能够进行大规模的模拟和优化,加速产品设计和开发。
CimatronE12新功能介绍CimatronE 12 新功能目录建模 ..................................................................... ........................................................................ ............... 6 , 曲线 ..................................................................... ........................................................................ ........ 6 , 曲面 ..................................................................... ........................................................................ ...... 11 , 实体 ..................................................................... ........................................................................ ...... 15 装配 ..................................................................... ........................................................................ ............. 21 , 运动模拟的改善 ..................................................................... ........................................................... 21 , 装配树中的文件夹 ..................................................................... ........................................................ 22 , 设置的增强 ..................................................................... ................................................................... 23 , 把多个切除操作组合成单个特征(仅限于增加) .................................................................... ......... 24 , 编辑添加允许改变面 ..................................................................... .................................................... 25 , BOM表中允许子装配作为代表...................................................................... ................................... 26 , 周期分析–打断所有...................................................................... ................................................... 27 , 关联和取消关联在装配镜像中 ..................................................................... ..................................... 28 草图 ..................................................................... ........................................................................ ............. 29 , 草图增加了尺寸关联和公式 ..................................................................... ......................................... 29 , 撤销样条线点 ..................................................................... ............................................................... 30 , 不同颜色显色的参考点 ..................................................................................................................... 31 工程图...................................................................... ........................................................................ ......... 32 , 工程图以及创建视图 ..................................................................... .................................................... 32 , 符号 ..................................................................... ........................................................................ ...... 35 , 其他 ..................................................................... ........................................................................ ...... 38 模架库...................................................................... ........................................................................ ......... 41 , 提供主要模具库的更新 ..................................................................... ................................................ 41 分析工具 ..................................................................... ........................................................................ ...... 42 , 拔模角度和方向分析恢复默认参数 ..................................................................... .............................. 42 , 方向分析输出PDF .................................................................... ........................................................ 43 , 新的曲率分析并输出PDF .................................................................... ............................................. 44 , 在测量工具里计算体积显示曲面 ..................................................................... .................................. 45 , 提高了三坐标测量 ..................................................................... ........................................................ 46 , 设定质量单位 ..................................................................... ............................................................... 47 通用CAD .................................................................... ........................................................................ .. (48)iCimatronE 12 新功能 , 新的参数关联功能 ..................................................................... ........................................................ 48 , 继承过滤器工具最后设置的所有功能 ..................................................................... .......................... 49 , 特征树滚动至末端 ..................................................................... ........................................................ 50 新的挂台工具............................................................................................................................................51 新的镶件设计...................................................................... ......................................................................52 顶针列表 ..................................................................... ........................................................................ ...... 53 仅靠分模面切出模仁造型 ..................................................................... .................................................... 54 斜顶切除新增交互功能 ..................................................................... ........................................................ 55 斜顶切槽的装配特征 ..................................................................... ........................................................... 56 ECO 改进 ..................................................................... ........................................................................ .... 57 顶针切槽时转移孔属性 ..................................................................... ........................................................ 58 识别手动附属的曲面 ..................................................................... ........................................................... 59 水路设计 ..................................................................... ........................................................................ ...... 60 , Moldex 3D 冷却仿真 ..................................................................... .................................................... 60 , 冷却项目的文件夹 ..................................................................... ........................................................ 61 , 单独控制水路参数 ..................................................................... ........................................................ 62 , 冷却回路分析并支持异形水路 ..................................................................... ..................................... 63 型腔模报价改进 ..................................................................... . (64)新的固定工具...................................................................... ......................................................................64 新的镶件设计...................................................................... ......................................................................65 坯料和展开异型面的高级约束...................................................................... ............................................ 66 级进模具设计ECO管理器 ..................................................................... .................................................... 67 挂台长度更好控制 ..................................................................... ............................................................... 68 线框避空可以负偏移值 ..................................................................... ........................................................ 69 回弹变化分析...................................................................... ......................................................................70 线框避空–优化的半径 ..................................................................... ....................................................... 71 添加压料零件...................................................................... ......................................................................72 半径值的传送轮廓 ..................................................................... (73)iiCimatronE 12 新功能 2.5轴铣削...................................................................... ........................................................................ ... 74 , 高效加工–切入点控制 ...................................................................................................................... 74 自动钻孔 ..................................................................... ........................................................................ ...... 75 , 支持序列式 ..................................................................... ................................................................... 75 , 孔分段显示 ..................................................................... . (78)粗加工操作 ..................................................................... ........................................................................ .. 79 , 粗加工使用 ..................................................................... ................................................................... 79 , 高效加工 ..................................................................... ......................................................................80 精加工操作 ..................................................................... ........................................................................ .. 82 , TP点均匀分布 ..................................................................... .............................................................. 82 , 新超速模拟在精加工毛胚的变化 ..................................................................... .................................. 83 清角改进 ..................................................................... ........................................................................ ...... 84 , 任意刀具组合与提高加工效率 ..................................................................... ..................................... 84 , 避免瀑布式刀路 ..................................................................... ........................................................... 85 , 统一进退刀 ..................................................................... ................................................................... 86 , 路径延伸 ..................................................................... ......................................................................87 5轴加工...................................................................... ........................................................................ ...... 88 , 多轴粗铣 ..................................................................... ......................................................................88 , 端口铣削 ...........................................................................................................................................89 NC设置和材料 ..................................................................... .................................................................... 90 , NC设置...................................................................... .......................................................................90 , 支持多种材料 ..................................................................... ............................................................... 91 提高毛坯精度...................................................................... ......................................................................92 , 显示剩余毛坯 ..................................................................... ............................................................... 92 , 多方向毛坯 ..................................................................... ................................................................... 93 , 毛坯精度 ..................................................................... ......................................................................94 , 毛坯计算 ...........................................................................................................................................95 机床仿真 ..................................................................... ........................................................................ ...... 96 , 机床仿真单一环境 ..................................................................... ........................................................ 96 , 新的机床仿真 ..................................................................... ............................................................... 97 , 定义程序时的机床显示 ..................................................................... ................................................ 98 , 材料去除仿真——刀具补偿 ..................................................................... ......................................... 99 后处理和报告...................................................................... .. (100)iiiCimatronE 12 新功能 , 工作管理器 ..................................................................... ................................................................. 100 , GPP2内部运行 ............................................................................................................................... 101 , 后处理器定义文件的网络地址 ..................................................................... ................................... 102 , 电极报告里图片的改进 ..................................................................... .............................................. 103 程序自动化 ..................................................................... ........................................................................ 104 , 毛坯定义增强 ..................................................................... ............................................................. 104 , 新文件自动加载NC模板 ..................................................................... ........................................... 105 , 增强自动颜色 ..................................................................... ............................................................. 106 CAD辅助工具 ..................................................................... ................................................................... 109 , 随形圆角 ..................................................................... ....................................................................109 , 几何边界 (外边界/内边界) ............................................................................................................... 110 设计 ..................................................................... ........................................................................ ........... 111 , 重修改高度 ..................................................................... ................................................................. 111 , 忽略电极镜像时的夹头和坐标系 ..................................................................... ................................ 112 , CMM 提升 ..................................................................... .................................................................. 113 , 控制名称分隔符 ..................................................................... ......................................................... 114 EDM 设置 ..................................................................... ........................................................................ .. 115 , 新的 EDM 设置 ..................................................................... .......................................................... 115 , EDM 车间解决方案 ..................................................................... .................................................... 116 制造信息 ..................................................................... ............................................................................ 117 , 提升NC 报告中电极图片格式...................................................................... ................................... 117 , 提升自动颜色功能 ..................................................................... ...................................................... 118 用户界面 ..................................................................... ........................................................................ .... 121 , 方向箭头 ..................................................................... .................................................................... 121 , 颜色过滤 ..................................................................... .................................................................... 122 , 重置显示设置 ..................................................................... ............................................................. 123 , 新的偏好设置 ..................................................................... ............................................................. 124 , 点过滤器 ..................................................................... .................................................................... 125 , 交互式UCS箭头 ............................................................................................................................ 126 , 复制特征时的覆盖颜色功能 ..................................................................... ....................................... 127 , UCS名称与激活 ..................................................................... ........................................................ 128 , 改善面板工具 ..................................................................... ............................................................. 129 显示 ..................................................................... ........................................................................ ........... 130 , 改善灯光设置 ..................................................................... . (130)ivCimatronE 12 新功能 , 深度隐藏零件 ..................................................................... ............................................................. 131 数据管理 ..................................................................... ........................................................................ .... 132 , 改善读取/保存文件的性能 ..................................................................... .......................................... 132 , 自动恢复 ..................................................................... .................................................................... 133 , 改善浏览器 ..................................................................... .. (134)典型材料 ..................................................................... .................................................................... 135 ,, 参数化文件的图标 ..................................................................... ...................................................... 136 , 增强并行工程 ..................................................................... ............................................................. 137 , 重命名装配组件 ..................................................................... ......................................................... 138 , 精简类型下拉菜单 ..................................................................... ...................................................... 139 数据接口 ..................................................................... ........................................................................ .... 140 , 图形化的PMI .................................................................................................................................. 140 , 输入 SAB 文件 ..................................................................... ........................................................... 141 , 新的SolidEdge 转换器 ..................................................................... ............................................. 142 , 转换装配时读取图素属性 ..................................................................... ........................................... 143 , 支持AMF .................................................................... .................................................................... 144 , 输入Parasolid 文件 ..................................................................... ................................................... 145 , 数据转换对话框保持上一次的参数 ..................................................................... ............................ 146 , 方向分析结果打印至PDF .................................................................... ........................................... 147 , 曲率分析添加了新的选项并打印至PDF .................................................................... ..................... 148 , 打印屏幕参数至PDF .................................................................... .. (149)vCimatronE 12 – CAD 工具延伸曲线到参考曲线在曲线命令里增强的延伸工具,使曲线可以延伸到参考曲线或边。
超级计算机探索计算力的极限超级计算机是当今科技领域中的巨无霸,其强大的计算能力和处理速度让人们惊叹不已。
它们能够解决各种复杂的问题,从天气预测到基因分析,从气候模拟到宇宙演化。
然而,我们是否真正了解超级计算机的内部构造和运行原理呢?本文将探索超级计算机探索计算力的极限。
一、超级计算机的基本构造超级计算机由许多计算节点组成,每个计算节点都包含多个处理器和大量的内存。
这些处理器能够同时进行多个计算任务,从而提高计算效率。
超级计算机还配备了快速的网络互连,使各个计算节点之间可以高效地交换数据和通信。
二、计算力的提升方式超级计算机的计算能力主要通过两种方式来提升:一是提高单个处理器的性能,二是增加计算节点的数量。
在提高单个处理器性能方面,超级计算机厂商通常采用增加晶体管数量、提高时钟频率、优化指令集等方式来提高处理器性能。
而增加计算节点的数量则可以通过增加机柜数量、增加处理器板卡数量等方式来实现。
三、超级计算机面临的挑战虽然超级计算机能够提供强大的计算能力,但其面临着一系列挑战。
首先,超级计算机的能耗问题是一个难题。
由于超级计算机需要大量的电力供应来驱动其庞大的计算和通信系统,因此能耗问题一直是超级计算机发展的瓶颈。
其次,超级计算机的散热问题也是一个困扰课题。
由于超级计算机的各个计算节点处于高速运转状态,会产生大量的热量,如果不能及时散热,可能会导致设备损坏。
最后,超级计算机的可靠性也是一个需要解决的问题。
由于计算节点数量众多,节点之间的通信和数据传输存在一定的风险,一旦出现故障,可能会导致整个超级计算机系统的瘫痪。
四、未来超级计算机的发展趋势为了克服上述问题,超级计算机正在朝着多核心和低功耗的方向发展。
通过增加处理器的核心数目,可以实现更高的并行计算能力,同时通过降低处理器功耗,可以减少能耗和热量问题。
此外,超级计算机还将更加注重软件优化,通过优化算法和程序设计,提高计算效率。
此外,人工智能、量子计算以及生物计算等新兴领域也将为超级计算机的发展提供新的可能性。
单机无穷大电力系统的数学模型(含原动机) 1 单机无穷大系统 (Single Machine Infinite Bus, SMIB )无穷大容量水库-单引水管道-水轮发电机组-无穷大容量电力系统,简称为简单水电系统。
线路乡无穷大广系统发电机变压器水库2单机无穷大系统数学模型2.1水力系统-水轮机线性化模型 2.1.1水力系统线性化模型水力系统一般使用近似的线性化模型。
水轮机导叶(水门)处的水压 流量传递函数为式中h ——水轮机工作水头的增量;q ——水轮机流量的增量设单引水管道水库取水口处水压恒定,则G h (s)h(s)q(s)(1)G h(s) 4T w T r2式中T w——水流惯性时间常数,>s(2)s;T r 水击波反射时间常数,s;(3)——水力摩擦阻力系数。
若不考虑水力摩擦阻力,即2T G h (s )芍 r0,则式(2)可简化为th T Ls2由thX十,式(3)进一步简化为2G h (s)T w S 1 T r 2s 2 1 s(4)式(4)为常用的水力系统弹性水击模型。
当引水管道较短时,近似 取T r0,式(4 )退化为刚性水击模型T w SG h (s)(5)2.1.2水轮机线性化模型当水轮机工况变化较为缓慢时,可以米用稳态关系式表示力矩和流量m m ym mm m yh(8)(9)eqh的变化情况。
以水轮机额定运行参数为基准, 混流式水轮机的力矩和流量的标么形式表达式为m m f y, ,h( 6)q g y, ,h式中mm---- 水轮机输出机械力矩, p.u.; q水轮机流量,p.u.; y -—水轮机导叶开度,p.u.; --------- 水轮机机械转速,p.u.; h ------- 水轮机工 作水头,p.u.。
将式(6)和(7)在工作点0附近线性化得(7)hm my oqq h 0式中e my > 、為3 水轮机力矩对导叶开度、水头和转速的传递系数;e qy、e q h、e q3水轮机流量对导叶开度、水头和转速的传递系数。
单机—无穷大系统稳态运行实验前言在现实世界中,物理系统往往会受到各种不同的干扰,而不会保持完全稳态运行。
但在理论分析中,了解无穷大系统在稳态运行时的性质,能够为我们提供更深入的理解和研究工具。
本文将介绍如何在单机上模拟无穷大系统的稳态运行,并使用实验证明其正确性。
实验原理无穷大系统是一个由大量相互作用的粒子组成,具有强烈的时间和空间关联性,并在系统内部形成大量复杂的局部结构。
例如,液体是一种包含大量分子的系统。
在统计力学中,我们可以通过将系统分解为许多子系统(即单个分子)来描述这些相互作用。
这些子系统之间的统计规律随着系统的规模而变得越来越准确,直到系统趋近于无穷大,统计模型在固定体积和温度下可以达到稳态,此时我们可以通过模拟来研究系统的性质。
本次实验目标是通过模拟稳态运行来研究一个二维自由膨胀气体的性质。
在稳态下,气体的温度、压力、能量分布等参数不随时间变化,而遵循一定的统计规律。
我们可以使用分子动力学模拟,即在一定的时间间隔内,模拟每个分子受到外力、碰撞等因素的影响,从而计算出气体的宏观性质。
在本次实验中,我们将使用以下的分子动力学算法:1. 初始化粒子的位置及速度。
2. 计算每个分子受到的作用力和加速度。
3. 根据初始位置、速度、加速度来更新粒子的位置和速度。
4. 重复步骤 2-3 直到达到统计稳定状态。
具体的模拟过程如下:1. 定义模拟区域和初始粒子数。
将模拟区域分解成小间隔,每个间隔的大小为每个分子的直径,约为 1 像素。
程序可以自动调整模拟区域大小,以适应不同数量级的粒子数。
2. 初始化粒子的位置和速度,随机获得 x 方向和 y 方向的速度,速度的大小根据系统温度和分子质量来计算(Boltzmann 分布)。
3. 计算每个分子受到的作用力和加速度,分别受到周围分子和边界的作用。
4. 求解更新后的位置和速度。
由于时间步长很短,所以可以近似认为分子在这一步中是匀速运动。
5. 计算宏观参数,如温度、压力、能量分布等。
单机—⽆穷⼤系统稳态运⾏实验概述单机—⽆穷⼤系统稳态运⾏实验⼀、实验⽬的1、了解和掌握对称稳定情况下,输电系统的各种运⾏状态与运⾏参数的数值变化范围;2、了解和掌握输电系统稳态不对称运⾏的条件;不对称度运⾏参数的影响;不对称运⾏对发电机的影响等。
⼆、实验器材本次实验的平台为型电⼒系统综合⾃动化教学试验台。
综合⾃动化实验教学系统由发电机组、实验操作台、⽆穷⼤系统等3部分组成。
实验操作台是由输电线路单元、微机线路保护单元、功率调节与同期单元、仪表测量与短路故障模拟单元等组成。
⾯板上有四部分装置,分别为“YHB-A型微机保护装置”“TGS-03B 微机调速装置”“HGWT-03微机准同期控制器”“WL-04B微机励磁调节器”。
实验台⾯板上⽅共⼗三块指针式电表,分别指⽰“原动机电压”,原动机电流“发电机电压”“发电机频率”“开关电站电压”“A相电流”“B相电流”“C相电流”“有功功率”“⽆功功率”“系统电压”“励磁电流”“励磁电压”。
三、实验原理本实验系统是⼀种物理模型。
原动机采⽤直流电动机来模拟,当然,它们的特性与⼤型原动机是不相似的。
原动机输出功率的⼤⼩,可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统⽤标准⼩型三相同步发电机来模拟电⼒系统的同步发电机,虽然其参数不能与⼤型发电机相似,但也可以看成是⼀种具有特殊参数的电⼒系统的发电机。
发电机的励磁系统可以⽤外加直流电源通过⼿动来调节,也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现⾃动调节。
实验台的输电线路是⽤⽤多个结成链型的电抗线圈来模拟,其电抗只满⾜相似条件。
“⽆穷⼤”母线就直接⽤实验室的交流电源,因为它是由市级电⼒系统供电的,因此,它基本上符合“⽆穷⼤”母线的条件。
实验⾯板接线图如下图⼀次系统接线图电⼒系统稳态对称和不对称运⾏分析,除了包含许多理论概念之外,还有⼀些重要的“数值概念”。
为⼀条不同电压等级的输电线路,在典型运⾏⽅式下,⽤相对值表⽰的电压损耗,电压降落等的数值范围,是⽤于判断运⾏报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。
附录一算例系统Ⅰ1.算例系统的数学模型算例系统采用的是文献[1]第12章所使用的单机无穷大系统,图fl-1为其系统单线图。
系统基准频率是60Hz。
下面分别介绍潮流计算和发电机初始状态计算,全部计算基于标幺值。
︒∠0.E~图fl-1 单机无穷大系统单线图1.1.潮流计算已知发电机机端电压幅值为E t=1.0,无穷大母线电压ẼB=0.995∠0°,发电机有功出力P t=0.9,无功出力Q t=0.3。
设δ0为发电机机端电压相角,X∑为发电机端口到无穷大母线之间的电抗之和,则根据下列公式:P t=t t t tX∑sinδ0可得到δ0=sin−1(P t X∑t t t t )=sin−1(0.9×0.651×0.995)=36t。
1.2.发电机初始状态计算:发电机参数如下表所示:表f-1 发电机参数表由潮流结果可知,发电机定子电流Ĩt=(P+jQ)∗Ẽt∗计算得Ĩt=0.9−j0.31∠−36t=0.949∠17.57°设δt为发电机q轴相对于无穷大母线电压的角度,机端电压、电流与发电机电势的关系,如图fl-2所示。
I dqi d i qtE e d e qI R 'QE 'td j I x 'E q E qEd E '图fl-2 同步电机的向量图E Q 是发电机等值电路中一个虚拟的计算用的电势ẼQ =E ̃t +(R a +jX q )t ̃t 计算得ẼQ =1∠36t +(0.003+j1.76)×0.949∠17.57t =2.204∠81.94°。
也就是说δq =81.94°机端电压Ẽt 的直轴分量和交轴分量: e d =E t sin(δq −δe )=1×sin (81.94°−36°)=0.718e q=E t cos(δq−δe)=1×cos(81.94°−36°)=0.696定子绕组出口电流Ĩt直轴分量和交轴分量i d=I t sin(δq−δe+t)=0.949sin(81.94°−36°+18.49°)=0.856 i q=I t cos(δq−δe+t)=0.949cos(81.94°−36°+18.49°)=0.411暂态电势的计算公式为t̃′=Ẽt+(R a+j Xd′)Ĩt得t̃′=1∠36t+(0.003+j0.3)×0.949∠17.57t=1.125∠49.84°不计发电机的饱和效应,空载电势t t的计算t t=E Q+I t(X d−X q)得t t=2.204+0.856×(1.81−1.76)=2.24681.3.发电机动态模型发电机转子运动方程tΔt tt =1t(T t−T t−K tΔt)tttt=(t−1)t0其中T t------标幺机械转矩T t------标幺电气转矩t t ------机械阻尼转矩系数t ------转子角速度P t ---原动机功率 P t ----电磁功率t --------转子相对于同步旋转参考轴的角位移,单位为电气弧度。
t 0-------同步转速,t 0=2πf 0=100π/秒发电机经典模型忽略暂态凸极效应,也就是X d ′=X t ′。
在暂态过程中,q 轴阻尼绕组与励磁绕组磁链保持不变,于是t ̃′保持不变。
定子电压方程t t =t t ′−I (R t +j t t )发电机三绕组模型忽略定子的电磁暂态,而考虑发电机转子阻尼绕组作用的三绕组发电机模型,也就是考虑到了f 绕组、D 绕组、Q 绕组的电磁暂态和转子运动的机电暂态的发电机模型。
发电机定子电压方程[2]t t =t t t t −t t t t t t =t t −t t t t−t t t t转子f,D,Q 绕组电势方程分别如下:T d0′dE q′dt=E fq−[E q′+I d(X d−X d′)]T d0”dE q”dt=−E q”−I d(X d′−X d”)+E q′+T d0”dE q′dtT q0”dE d"dt=−E d"+I q(X q−X q")其中E q′------暂态电势E fq------由励磁电压t t所决定的假想空载电势E d"------直轴次暂态电势E q"------交轴次暂态电势2.算例系统的Matlab仿真模型在Matlab环境中,从Simulink和SimPowerSystems中,选取所需元件模块,分别建立上述t̃′恒定的系统模型,其仿真模型如图f-1中所示。
主要可以分为以下几部分模块。
●同步发电机模块●三相输电线路模块●无穷大节点的电压源模块●负荷模块●故障模块●测量模块为了计算方便,取模型系统的额定功率t t=1MVA,额定线电压(有效值)t t=√3∗1000V。
这与文献[1]的第12章中单机无穷大系统的参数(额定功率t t=2220MVA,额定电压t t=24t V)不同,但是两个系统的标幺值是一致的,故能够保证分析结果的一致性。
2.1 同步发电机模块从SimPowerSystems的“SimPowerSystems-Machines-Synchronous”路径下,分别选取经典模型的发电机模块和三绕组模型的发电机模块,用于搭建t̃′恒定的系统模型。
●经典发电机模型经典发电机模型采用Simplified Synchronous Machine模块,如图fl-3所示。
图 fl-3 Simplified Synchronous Machine模块按照fl-1设置相关参数,如下图所示:图 fl-4经典发电机模型参数阻尼系数(damping factor)设为0.1的原因是:图fl-1中的单机无穷大系统中的发电机没有阻尼,而Simulink仿真系统都是按照物理元件的实际情况进行设置的,现实中的发电机都是有阻尼的。
所以设置阻尼系数为0.1,既保证和图fl-1中的单机无穷大系统中的发电机近似,又能保证仿真模型能够在这个阻尼的作用下,一段时间后能够达到稳态。
其中“初始条件”(Initial condition)参数中的th(t̃′的角度)、i a、i b、i c(发电机出口电流),详见 1.2节的计算结果。
三绕组发电机模型三绕组发电机模型采用Synchronous Machine模块,如图fl-5所示。
图 fl-5 Synchronous Machine模块其参数设置如下图所示:图 fl-6三绕组发电机模块参数三绕组发电机模块参数和经典发电机模块参数类似。
2.2 三相输电线路模块图 fl-7 三相输电线路模块仿真系统中的线路模型采用集中参数模型。
不计输电线路对地导纳和线路电阻。
图fl-1中发电机端口到无穷大母线之间的电抗之和为X∑=j0.5+j0.15=j0.65 (pu)则线路电感的有名值为t=X∑×(t t)2t t=j0.65×(√3kV)21MVA×60=j0.65×3×60(H)模型参数设置如下图所示:图 fl-8 三相输电线路模块参数2.3.无穷大系统的仿真从SimPowerSystems的“SimPowerSystems-Electrical Source-Three Phase Source”路径下,选取一个三相电压源,将其视在功率设置为100MVA 远大于发电机的视在功率1MVA,故可以将其看做是一个无穷大电源。
其模型如下图所示。
图 fl-9 电压源模块其端口电压的有效值=0.995×V N=0.995×√3(kV)x/R=10三相电压源模块的参数设置如下图所示:图 fl-10 电压源模块2.4.负荷模块图 fl-11 负荷模块SimPowerSystems元件库中的电感元件(如三相输电线路或者是变压器)不能和电流源或者是被认为是电流源的非线性元件(如发电机)直接相连,因此Matalab模型中在线路的两侧添加了负荷模块,以满足仿真环境的要求。
如果没有负荷模块1,仿真系统在启动仿真时会报错,所以要在发电机和输电线路之间安放一个负荷模块。
为了和fl-1中的单机无穷大系统在发电机和输电线路之间没有负荷模块,保证两者最大程度的近似,其有功功率(Active power)设置为一个很小的数值,这里取0.001MW。
图 fl-12 负荷模块1的参数图 fl-13 负荷模块2的参数2.5.故障模块在发电机机端加三相短路故障模块,用于模拟发电机机端短路的情况。
图 fl-13 短路故障模块故障类型设置为三相短路故障,接地电阻取0.001。
)s,这里x是故障的持续设置故障起始时间200s,故障切除时间(200+x60)s。
通过更改x的值,就可以控制故的周波数,系统承受短路故障的时间为(x60障的大小。
图 fl-14电路模块参数2.6.测量模块测量模块能够在模型系统仿真时,将各参量的实时数据曲线清晰直观的展现出来,并可以将数据反馈到Matlab中的Workspace中,供进一步分析或是绘制图表。
功率测量模块如下图所示。
图 fl-15 功率测量模块2.7.单机无穷大系统模型组合前文中的各个模块,在Simulink仿真窗口中搭建图fl-1所示的单机无穷大模型。
采用经典发电机模块所搭仿真系统如下:采用三绕组发电机模块所搭仿真系统和采用经典发电机模块所搭仿真系统相近,只是发电机模块不同。
2.8 模型的验证为验证所搭的仿真系统是否准确,将仿真过程中各物理量的稳态值和1.2节计算得出的稳态值相对照。
0.949∠17.57°表f-2 仿真稳态结果对照表对照可知,无论是发电机经典模型系统还是发电机三绕组模型系统,各物理量稳态值与1.2节计算出的系统稳态值相近,且在容许的误差围,故可将。
准确性。
已知发电机机端电压幅值为E t=1.0,无穷大母线电压ẼB=0.995∠0°,发电机有功出力P t=0.9,无功出力Q t=0.3。
设δ0为发电机机端电压相角,X∑为发电机端口到无穷大母线之间的电抗之和,则根据下列公式:P t=t t t tX∑sinδ0可得到δ0=sin−1(P t X∑t t t t )=sin−1(0.9×0.651×0.995)=36t。
3.算例系统仿真在进行仿真前,要设置仿真时采用的步长算法。
由于模型是带有发电机的“刚性系统”,所以选择ode-23tb算法。
ode-23tb 算法是在龙格库塔的第一阶段使用梯形法,第二阶段用二阶的Backward Differentiation Formulas算法,比ode23t算法和ode15s算法精度高。