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基于2级3阶单对角隐式Runge-Kutta法的电磁暂态计算方法

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电力系统保护与控制 2017年第6期45卷 68-73页

作者：杨萌汪芳宗三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443000

在电力系统电磁暂态计算中,由于各种突变情况的发生,将导致数值计算中存在数值振荡。为有效解决电力系统电磁暂态计算中的数值振荡问题,将一种2级3阶单对角隐式Runge-Kutta法运用于电磁暂态数值计算中。由理论分析可知,该数值积分方法... 详细信息

在电力系统电磁暂态计算中,由于各种突变情况的发生,将导致数值计算中存在数值振荡。为有效解决电力系统电磁暂态计算中的数值振荡问题,将一种2级3阶单对角隐式Runge-Kutta法运用于电磁暂态数值计算中。由理论分析可知,该数值积分方法具有非线性B-稳定性,即具有能量耗散性或非线性阻尼特性。算例结果表明,与现有的方法相比较,使用该方法进行电磁暂态计算,能够在不增加计算量的情况下,有效避免因突变情况导致的数值振荡。

关键词：电磁暂态计算数值积分方法 Runge-Kutta法数值振荡

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电磁暂态计算中模型的建立（连载）

电力译文集 1995年第1期 31-38页

作者：李云阁

PEEC模型在多导体系统电磁暂态计算中的应用

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PEEC模型在多导体系统电磁暂态计算中的应用

作者：万华华中科技大学

学位级别：硕士

电磁暂态过程广泛存在于电力系统、电气设备及电子元件中，电磁暂态计算是过电压计算及电磁兼容分析的重要组成部分。电磁场数值计算方法是由麦克斯韦积分或微分方程组推导出来的，可以直接计算和分析多导体系统电磁暂态过程。本文分析... 详细信息

电磁暂态过程广泛存在于电力系统、电气设备及电子元件中，电磁暂态计算是过电压计算及电磁兼容分析的重要组成部分。电磁场数值计算方法是由麦克斯韦积分或微分方程组推导出来的，可以直接计算和分析多导体系统电磁暂态过程。本文分析了各种电磁场数值计算方法的特点，并介绍了部分元等效电路（PEEC）方法相对于其他电磁场数值计算方法的优点。简要介绍了PEEC方法的发展过程及目前PEEC方法在多导体系统电磁暂态分析中的研究现状。给出部分电感的定义，简要介绍了由电场积分方程到PEEC模型的推导过程。建立了单个导体元胞和介质元胞的PEEC模型，解释了模型中各个元件的物理意义，并给出了模型中各个参数的理论计算公式。针对空间多导体系统，本文给出了搭建PEEC模型过程中网格划分、部分参数计算和系统方程求解的方法。基于MATLAB和COMSOL软件编制了多导体系统部分参数自动计算程序。分析了考虑时延情况下PEEC模型系统方程求解方法。将本文编制的PEEC计算程序的计算结果与EMTP仿真结果和试验结果进行对比，验证了本文编制的程序的正确性。将PEEC方法应用于一种高压电极放电电流传感器的响应特性研究。对该电流传感器进行PEEC建模，并对传感器施加一个激励电流源，计算电流传感器的电压响应。得到了电流传感器的方波响应及幅频特性。分析了电流传感器响应特性的影响因素。

关键词：部分元等效电路(PEEC) 电磁暂态计算部分参数电流传感器

基于3步4阶隐式泰勒级数法的电磁暂态数值计算方法

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电力系统保护与控制 2018年第11期46卷 8-13页

作者：王永张磊叶婧马骏王晓勇饶华兴谭炜东李强三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 国家电网公司运行分公司上海管理处上海200000 国网湖北省电力公司经济技术研究院湖北武汉430062 江西电力景德镇供电公司江西景德镇333000

为解决电磁暂态数值计算中的数值振荡问题,将一种具有无限稳定性的3步4阶隐式泰勒级数法运用于电磁暂态数值计算中。相对于隐式梯形积分法而言,该数值积分方法既具有A-稳定性又具有无限稳定性,且其计算精度为6阶。因而,该方法对截断误... 详细信息

为解决电磁暂态数值计算中的数值振荡问题,将一种具有无限稳定性的3步4阶隐式泰勒级数法运用于电磁暂态数值计算中。相对于隐式梯形积分法而言,该数值积分方法既具有A-稳定性又具有无限稳定性,且其计算精度为6阶。因而,该方法对截断误差具有较快的衰减速率,从而可有效地抑制数值振荡。算例结果表明,与临界阻尼调整法相比较,使用该方法进行电磁暂态计算,能够采用较大的时间积分步长,计算效率高,可有效地避免因突变情况导致的数值振荡。

关键词：电磁暂态计算隐式泰勒级数法临界阻尼调整法数值振荡

基于2级3阶Radau Ⅱ A方法的电磁暂态并行计算方法

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南方电网技术 2018年第6期12卷 45-51页

作者：谭炜东郝斌李坤三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

为了解决电磁暂态计算中的数值震荡问题并提高电磁暂态仿真的计算效率,在多个时间点上运用2级3阶Radau Ⅱ A方法连续离散,然后运用牛顿法求解,形成一种新的电磁暂态并行计算方法。由于2级3阶Radau Ⅱ A方法具有良好的计算精度和稳定性,... 详细信息

为了解决电磁暂态计算中的数值震荡问题并提高电磁暂态仿真的计算效率,在多个时间点上运用2级3阶Radau Ⅱ A方法连续离散,然后运用牛顿法求解,形成一种新的电磁暂态并行计算方法。由于2级3阶Radau Ⅱ A方法具有良好的计算精度和稳定性,本文方法不仅可以采用更大的步长进行并行计算,还可以消除数值震荡。算例检验证明,所提方法不仅消除了数值震荡,还有效的提高了电力系统电磁暂态数值仿真计算的精度、效率及实时性。

关键词：电磁暂态计算 RadauⅡA方法牛顿法数值震荡并行计算

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换流站实时电磁暂态仿真中的滤波器建模

电网技术 2011年第2期35卷 53-57页

作者：惠慧王庆平马进华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

应用伴随模型方法建立了滤波器电磁暂态仿真的基本模型,在分析换流站实时仿真需求的基础上提出了滤波器的简化模型,并对模型优化的加速比进行了分析。仿真实验结果表明,简化模型在确保计算精度的基础上,显著提高了计算效率,在实现换流... 详细信息

应用伴随模型方法建立了滤波器电磁暂态仿真的基本模型,在分析换流站实时仿真需求的基础上提出了滤波器的简化模型,并对模型优化的加速比进行了分析。仿真实验结果表明,简化模型在确保计算精度的基础上,显著提高了计算效率,在实现换流站实时电磁暂态仿真方面发挥了重要作用。

关键词：滤波器模型电磁暂态计算实时数字仿真高压直流输电

城市轨道交通供电系统电磁暂态算法研究及仿真平台开发

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城市轨道交通供电系统电磁暂态算法研究及仿真平台开发

作者：王珺楠北京交通大学

学位级别：硕士

城市轨道交通供电系统的电磁暂态仿真是研究供电系统结构稳定性和分析电能质量的有效手段。由于城轨供电系统内部包含大量非线性特性的电力电子设备,如PWM变流器、二极管整流机组等,为了精确模拟供电系统的暂态特性,本文主要对城轨供电... 详细信息

城市轨道交通供电系统的电磁暂态仿真是研究供电系统结构稳定性和分析电能质量的有效手段。由于城轨供电系统内部包含大量非线性特性的电力电子设备,如PWM变流器、二极管整流机组等,为了精确模拟供电系统的暂态特性,本文主要对城轨供电系统的电磁暂态建模和电磁暂态算法深入研究,采用了一种基于计算子系统的分段平均模型改进EMTP算法,并开发了可进行系统级城轨供电电磁暂态计算的仿真平台。在城轨供电系统电磁暂态建模方面,本文对供电系统的结构及特点进行了分析,建立了城轨供电系统内各设备的电磁暂态模型,推导了各设备电磁暂态模型中的诺顿等值电路以及计算公式,为后续实现电磁暂态计算提供模型基础。在城轨供电系统电磁暂态计算方面,本文对供电系统的电磁暂态算法展开研究,分析了传统EMTP算法和分段平均模型EMTP算法的基本原理和算法流程,并对分段平均模型改进EMTP算法进行测试验证,结果表明该方法采用较大计算步长可以保证仿真结果的正确性,将分段平均模型改进EMTP算法应用到城轨供电系统的电磁暂态仿真中。本文采用了一种适用于系统级城轨供电电磁暂态计算的分段平均模型改进EMTP算法。此算法将牵引降压变电所划分为若干个内部计算相互独立的子系统,对计算子系统以能量回馈子系统和整流机组子系统为两类分别进行计算,联立求解外部状态方程与子系统特性方程获得各节点电磁暂态计算结果。在城轨供电系统电磁暂态仿真平台搭建方面,本文对仿真平台进行了总体结构设计,从用户界面、仿真配置、仿真计算和数据处理四个模块切入进行程序的编写,以算法层、模型层、界面层、数据库层支撑仿真平台的软件层次构架。基于Visual Studio 2013平台,运用C#语言进行图形化用户界面的开发。建立了WFP模块化图形元件,将元件绘制与参数设计相结合,实现元件电磁暂态模型的自定义建立。针对所设计的图形化仿真界面,将适用于城轨供电系统的分段平均模型改进EMTP算法与仿真界面相结合,同时采用C#和SQL Server联合开发的思想,将Access数据库与C#程序进行交互,不仅能实现供电系统的电磁暂态计算功能,并且使仿真平台具有较强的人机交互性。最后,本文以某条实际线路为例,对所开发的城市轨道交通供电系统仿真平台进行电磁暂态功能测试,结果表明本文采用的适用于城轨供电系统的分段平均模型EMTP算法性能良好,仿真平台能够实现系统级城轨供电系统仿真模型搭建、元件参数设计、电磁暂态仿真,且电磁暂态计算结果符合工程实际情况。图75幅,表8个,参考文献65篇。

关键词：城轨供电系统电磁暂态计算电磁暂态算法电磁暂态仿真图形化仿真软件

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导线雷电冲击电晕特性试验研究

中国电机工程学报 2012年第28期32卷 164-170,4页

作者：杨鹏程徐涛叶奇明甘鹏谢梁邬雄陈水明电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 国网电力科学研究院湖北省武汉市430074

雷电侵入波的特性对变电站内设备的绝缘裕度设计有较大的影响,而目前中国进行变电站设备雷电绝缘裕度设计中,忽略了输电线路的电晕会引起雷电侵入波衰减畸变,导致设计结果通常较为保守,因此有必要对雷电冲击电晕进行系统研究。在中国特... 详细信息

雷电侵入波的特性对变电站内设备的绝缘裕度设计有较大的影响,而目前中国进行变电站设备雷电绝缘裕度设计中,忽略了输电线路的电晕会引起雷电侵入波衰减畸变,导致设计结果通常较为保守,因此有必要对雷电冲击电晕进行系统研究。在中国特高压交流试验基地开展了冲击电晕试验,对输电线路中常用的导线进行了雷电冲击电晕试验研究,总结了不同导线的雷电冲击电晕伏库特性曲线。试验结果表明:在雷电冲击下导线起晕较为明显,不同导线的伏库特性曲线表现出一定的规律性,且在正极性雷电冲击下导线表现出明显的起晕延时现象。基于试验结果可建立相应的线路冲击电晕模型,应用于电磁暂态软件中仿真计算线路冲击电晕对线路雷电侵入波的影响。

关键词：特高压雷电冲击分裂导线电晕笼冲击电晕电磁暂态计算

基于波形距离系数的逆变站近区交流线路保护方向元件

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电力系统自动化 2024年第1期48卷 140-149页

作者：冀肖彤柳丹熊平陈玉杨霖文明浩国网湖北省电力有限公司湖北省武汉市430077 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北省武汉市430077 华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074

逆变站仅有单回出线时,若逆变站近区交流线路发生故障,逆变站的复杂特性导致传统方向元件难以判别故障方向。文中对逆变站近区交流线路故障特征进行了分析。然后,指出了交流线路电流与交流边界元件电流时域变化量之间的相似特征,提出了... 详细信息

逆变站仅有单回出线时,若逆变站近区交流线路发生故障,逆变站的复杂特性导致传统方向元件难以判别故障方向。文中对逆变站近区交流线路故障特征进行了分析。然后,指出了交流线路电流与交流边界元件电流时域变化量之间的相似特征,提出了利用测量电压、电流推算交流边界元件电流的电磁暂态计算方法。最后,利用时域中的交流线路电流与交流边界元件电流之间的波形距离系数在正方向和反方向故障下的差异,提出了一种新的方向判别原理,并通过大量仿真对其性能进行了验证。仿真结果表明,所提方向元件能准确识别故障方向,具有较高的可靠性和灵敏度。

关键词：交直流混联系统逆变站方向元件电磁暂态计算波形距离系数