电力系统建模理论与方法

鞠平，男，1962年7月生，江苏靖江人。1978年9月考入南京工学院（现东南大学）电力系统及其自动化专业，1988年6月在浙江大学电力系统及其自动化专业获得博士学位，其后一直在河海大学任教。期间，1994年1月至1995年10月在德国Dottmund大学从事研究工作。现任河海大学教授、博士生导师、副校长，兼任中国电机工程学会电力系统专业委员会副主任委员、江苏省电工技术学会副理事长、“电力系统自动化”等8种杂志编委会的委员或副主任委员等。德国洪堡学者、中国国家杰出青年科学基金获得者。

前言

第1章 绪论

1.1 电力系统建模的重要意义

1.2 电力系统建模的基本概念

1.2.1 电力系统模型

1.2.2 电力系统建模

1.2.3 电力系统辨识

1.2.4 电力系统建模对象

1.3 电力系统建模的研究概述

1.3.1 研究的难点

1.3.2 研究的历程

1.3.3 研究的趋势

参考文献

第2章 电力系统建模的基本理论

2.1 电力系统建模的基本途径

2.1.1 基于元件机理的方法

2.1.2 基于测量辨识的方法

2.1.3 基于仿真拟合的方法

2.1.4 混合方法

2.2 电力系统模型的结构特性

2.2.1 灵敏度

2.2.2 丁辨识性

2.2.3 可区分性

2.2.4 丁解耦性

2.2.5 难易度

2.3 电力系统线性模型的辨识方法

2.3.1 参数辨识概述

2.3.2 时域辨识方法

2.3.3 频域辨识方法

2.4 电力系统非线性模型的辨识方法

2.4.1 基本原理

2.4.2 电力系统非线性辨识的遗传方法

2.4.3 电力系统非线性辨识的进化策略方法

2.4.4 电力系统非线性辨识的蚁群方法

参考文献

第3章 电力系统建模的基本技术

3.1 电力系统建模的数据采集与处理

3.1.1 数据的来源

3.1.2 数据的采集

3.1.3 数据的处理

3.2 电力系统建模的wAMS平台

3.2.1 WAMS系统结构

3.2.2 相量测量方法

3.2.3 功角测量方法

3.3 电力系统建模的校验方法

3.3.1 基于残差的校验

3.3.2 基于干扰的校验

3.3.3 基于功率谱密度的前验

3.3.4 仿真算例

3.3.5 应用实例

3.4 电力系统建模系统

3.4.1 节点级建模装置

3.4.2 系统级建模系统

3.4.3 分层次一体化建模系统

参考文献

第4章 同步发电机组的建模

4.1 概述

4.1.1 研究意义

4.1.2 研究现状

4.1.3 研究趋势

4.2 同步发电机的模型

4.2.1 同步发电机的Park模型

4.2.2 同步发电机的实用模型

4.2.3 Park模型与实用模型的参数关系

4.3 同步发电机建模的抛载方法

4.3.1 抛载后的动态过程

4.3.2 参数辨识

4.3.3 仿真算例

4.4 同步发电机建模的时域方法

4.4.1 基于实用模型的参数辨识

4.4.2 基于Park模型的参数辨识

4.5 同步发电机建模的频域方法

4.5.1 基本原理

4.5.2 可辨识性分析

4.5.3 频域灵敏度分析

4.5.4 仿真算例

4.6 同步发电机建模中的饱和问题

4.6.1 同步发电机的饱和效应

4.6.2 计及饱和的模型

4.6.3 仿真算例

4.7 励磁系统的建模

4.7.1 励磁系统的组成

4.7.2 励磁功率部分的模型

4.7.3 电压测量与电流补偿部分的模型

4.7.4 励磁控制部分模型

4.7.5 电力系统稳定器的模型

4.7.6 各种限制与保护的模型

4.7.7 励磁系统的参数实测

4.8 原动机及其调速系统的建模

4.8.1 原动机的模型

4.8.2 调速系统的模型

4.8.3 原动机与调速系统的参数实测

参考文献

第5章 电力系统的动态等值建模

5.1 概述

5.1.1 动态等值的目的意义

5.1.2 动态等值的研究内容

5.1.3 动态等值的研究进展

5.2 动态等值的方式

5.2.1 动态等值的方式

5.2.2 异步迭代算法

5.3 动态等值的模型

5.3.1 动态等值模型的结构

5.3.2 缓冲网节点的选择

5.3.3 动态等值模型的方程

5.4 动态等值建模的同调方法

5.4.1 基本原理

5.4.2 发电机群的动态等值

5.4.3 电动机群的动态等值

5.4.4 剩余网络的化简

5.4.5 仿真算例

5.5 动态等值的辨识方法

5.5.1 基本原理

5.5.2 动态等值模型的可辨识性

5.5.3 动态等值模型的参数辨识

5.5.4 动态等值的混合方法

5.5.5 仿真验证

5.5.6 工程实例

5.6 动态等值的模态方法

5.6.1 近似线性化模态方法

5.6.2 精确线性化模态方法

5.7 配电网的动态等值

5.7.1 配电网动态等值的模型结构

5.7.2 配电网动态等值的方法

5.7.3 仿真算例

5.8 地区电网的模型拼接

参考文献

第6章 电力系统的负荷建模

6.1 概述

6.2 电力负荷的模型

6.2.1 经典负荷模型的结构

6.2.2 综合负荷模型的结构

6.2.3 负荷模型的方程

6.3 CLM建模的时域方法

6.3.1 基本原理

……

第7章 电力系统的其他建模

第8章 广域电力系统的整体建模2100433B

《电力系统建模理论与方法》内容涵盖了电力系统建模的各个主要方面，首先介绍电力系统建模的基本理论和基本技术，然后重点介绍在学术上、应用上都十分重要的同步发电机组建模、电力系统动态等值建模以及电力负荷建模，最后介绍电力系统建模的其他方面，包括电力系统建模比较成熟的方面（如输电线路建模、火电厂建模、水电厂建模）和电力系统建模比较新颖的方面（如风力发电建模、微网建模、整体建模）.对于每个建模问题，都是先介绍模型结构，再介绍建模方法，最后介绍算例或实例，以加深读者的理解。《电力系统建模理论与方法》既适合科研人员和研究生阅读，也适合管理、设计、生产部门的人员阅读。

本书可作为电力电子与电力传动专业及相关专业的研究生教材，也可作为从事电力电子装置、变频器、电子电源等开发、设计工程技术人员的参考书。该书重点介绍电力电子系统的动态模型的建立方法和控制系统的设计方法。电力电子系统的建模与控制技术涉及功率变换技术、电工电子技术、自动控制理论等，是一门多学科交叉的应用性技术。本书内容包括：电力电子系统建模方法如状态空间平均、平均开关网络模型和统一电路模型等，电流峰值控制的稳定性问题及改进稳定性的方法，DC/DC变换器反馈控制设计，三相PWM整流器动态模型和三相PWM逆变器的动态模型，三相PWM交流器的解耦控制，三相PWM交流器的空间矢量调制SVM方法，DC/DC变换器并联系统的动态模型及均流控制，逆变器并联系统的动态模型及均流控制。

制造系统建模是一个复杂过程，还没有形成一个标准化的建模过程以供建模人员使用。但是，以下建模原则对制造系统建模有重要参考意义。

1)定义模型的目的：建模为了什么。

2)定义模型的范围：说明模型覆盖的领域和范围。

3)定义模型的视角：模型描述了现实世界哪些方面的特性，哪些特性被忽略掉。

4)定义模型的细致程度：模型的精度和颗粒度。

5)模块化：类似于软件工程中采用的模块化编程方法，制造系统建模也需要采用模块化的建模方法，方便模型的维护。

6)通用性：制造系统建模需要提高建模的通用化程度，通过定义通用构件、部分通用模型等方法，将模型中通用的共性问题统一进行表示，这也是处理制造系统建模复杂问题的一种方法。

7)重用性：在模块化与同性原则的基础上，还要强调重用的概念和方法。尤其在新建一个制造系统模型时，应该尽可能重用已经成熟的模型构件和部分通用模型，这样一方面可以显著缩短建模周期，另一方面可以大大提高建模质量。

8)一致性这个原则是制造系统建模中最重要的，同时也是最难以满足的，因为它需要制造系统建模的不同组件在语义、语法上保持一致。

9)模型可视化：为了能够迅速在不同人员之间交流模型信息，建模方法应该提供清晰明了的图形建模机制。

10)管理复杂性：任何建模语言都应该能够描述无论多么复杂的系统。

11)方便性与充分性折中：任何建模语言的重要特性是有足够丰富的语义能够表示复杂的制造系统。但过于复杂的语言要花相当多的时间进行学习和正确掌握。因此，在建模语言的充分性和方便性上需要折中考虑。

12)精确表示：模型必须无歧义、无冗余，并且能够作为证实系统特性、分析系统性能、仿真系统模型的基础。

13)数据和事件分离：良好的建模语言应该能够将活动使用的数据和触发活动的事件分离。活动不应该由数据触发，而应该由事件触发。

这是一本针对电气工程及其自动化专业的MATI,AB/Simulink仿真入门教材。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》涵盖了电力系统稳态分析、电力系统暂态分析、电力系统继电保护、高压直流输电、柔性输电以及风力发电等主干课程。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》各仿真例程都是相关课程的主要知识点，并为读者提供仿真源程序，以帮助读者在学习MATLAB的过程中巩固专业知识，较快地进入电力系统仿真这一领域。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》共9章，第1章为MATLAB基础知识；第2章为Simulink仿真入门；第3章为电力系统元件模型及模型库介绍；第4章为MATLAB在电力系统潮流计算中的应用实例；第5章为MATLAB在电力系统故障分析中的仿真实例；第6章为。MATLAB在电力系统稳定性分析中的应用实例；第7章为MATLAB在微机继电保护中的应用实例；第8章为MAT[AB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例；第9章为MATLAB在风力发电技术中的应用仿真。《MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真》可作为高等院校电气工程及其自动化专业的本科、专科教材，也可作为电气工程相关专业研究生、电力系统工程技术人员的参考书。