电力系统仿真（PPT课件讲稿）电力系统物理模拟原理

电力系统仿真 电力系统物理模拟原理

电力系统仿真 电力系统物理模拟原理 1

电力系统物理模拟 是建立在相似原理基础上,反应实物物理过程 的模拟研究方法 口模拟过程与原型系统的物理过程相似 口可以不受系统复杂高阶方程组的限制 口难以模拟大规模系统 口模拟机组必须专门制造 口参数调整和改变比较麻烦 口灵活度不够,准确度不太高

电力系统物理模拟 ◼ 是建立在相似原理基础上，反应实物物理过程 的模拟研究方法 ❑ 模拟过程与原型系统的物理过程相似 ❑ 可以不受系统复杂高阶方程组的限制 ❑ 难以模拟大规模系统 ❑ 模拟机组必须专门制造 ❑ 参数调整和改变比较麻烦 ❑ 灵活度不够，准确度不太高 2

1、物理模拟的建模依据 相似理论 口相似第一定理 口相似第二定理 口相似第三定理 相似理论在物理模拟中的应用

1、物理模拟的建模依据 ◼ 相似理论 ❑ 相似第一定理 ❑ 相似第二定理 ❑ 相似第三定理 ◼ 相似理论在物理模拟中的应用 3

相似第一定理 ■相似第一定理:相似现象的相似指标等于1。 ■例21: i R+L l2=L2R2+L2

相似第一定理 ◼ 相似第一定理：相似现象的相似指标等于1。 ◼ 例2-1： 1 1 1 1 1 1 di u i R L dt = + L1 R1 i1 u1 L2 R2 i2 u2 2 2 2 2 2 2 di u i R L dt = + 4

R R =1+ l di 1+ R r dt, R R2 =M 1+ M, MriR2 M.M R r di R=MR M L=M, L M.M t,,= Mt M.M R

1 1 1 1 1 1 1 1 1 u L di i R i R dt = + L1 R1 i1 u1 L2 R2 i2 u2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 u L di i R i R dt = + 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 u i R L t u M u i M i R M R L M L t M t  =  =    =  =   =  2 2 2 2 2 2 2 2 1 u L i R i R M u M L di M M i R M M i R dt = + 1 1 u i R L i R M M M M M M  =     =  5

为相似指标 M.M M 有RR3R1R,为相似判据 相似指标=1 R MiMRR, M MRi,R2 b,R2 L2 ML212 Rt Mrrmt2 MRm rt2 R,t2 相似现象之间所具有的相似判据在数值上是相等的

, u L i R i R M M M M M M 为相似指标 1 2 1 2 1 1 2 2 1 1 2 2 , , , u u L L i R i R R t R t 为相似判据 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 u u i R i R L L R t R t u u u M u M i R M i M R M M i R i R L M L M L L R t M R M t M M R t R t  = = =     = = =  相似指标=1 相似现象之间所具有的相似判据在数值上是相等的。 6

相似第一定理给出了相似指标等于1或相似判 据相等。 但对于一个复杂的元件或系统(比如发电机 究竞有多少个相似判据呢?有如何求这些相 似判据呢?

◼ 相似第一定理给出了相似指标等于1或相似判 据相等。 ◼ 但对于一个复杂的元件或系统（比如发电机） ，究竟有多少个相似判据呢？有如何求这些相 似判据呢？ 7

相似第二定理 假设一物理现象由n个量纲不同的物理量构成, 这些物理量中有k个是相互独立的,有n-k个物 理量不独立,则表示这一物理现象的方程式也 可用k个无量纲的量完整地表达出来 f(12j3,…,)=0 假定有(k=3)个独立物理量,n, 由他们构成新的基本单位函数:=计 2-2-2 )=0 元m2

相似第二定理 ◼ 假设一物理现象由n个量纲不同的物理量构成， 这些物理量中有k个是相互独立的，有n-k个物 理量不独立，则表示这一物理现象的方程式也 可用k个无量纲的量完整地表达出来。 1 2 3 ( , , ,..., ) 0 n f j j j j = 3) , , , q r s 假定有(k j j j = 个独立物理量 由他们构成新的基本单位函数： 1 2 1 1 1 2 2 2 ( , ,1,1,1, ) 0 n x y z x y z xn yn zn q r s q r s q r s j j j f j j j j j j j j j = x y z i q r s j j j j = 8

例如: U=识R+L匚→f(UiRL)=0 此时n=5,选出3个新单位,k=3:i,R,t 则有: L ryt .x2 Rye 1)=0

◼ 例如： di U iR L dt = + f UiRLt ( ) 0 = ◼ 此时n=5，选出3个新单位，k=3： i R t , , ◼ 则有： 1 1 1 2 2 2 ( ,1,1, ,1) 0 x y z x y z U L f i R t i R t = 9

根据相似第二定理完全可以确定相似判据的表 达式和数目。 需要注意: 口需要找出描述现象所有物理量之间的全部关系式。 口用某一项去除方程的各项后,所得的判据中有的可 能是不独立的。 口如果方程式中含有非齐次函数,还应该添加上非齐 次函数的变量相等条件。 a同一过程的相似判据形式可能不同。 在电力系统分析中,往往把系统的方程式写出 标幺值形式,只要模拟系统的变量和参数与原 系统的变量和参数的标幺值相等,两者就相似

◼ 根据相似第二定理完全可以确定相似判据的表 达式和数目。 ◼ 需要注意： ❑ 需要找出描述现象所有物理量之间的全部关系式。 ❑ 用某一项去除方程的各项后，所得的判据中有的可 能是不独立的。 ❑ 如果方程式中含有非齐次函数，还应该添加上非齐 次函数的变量相等条件。 ❑ 同一过程的相似判据形式可能不同。 ◼ 在电力系统分析中，往往把系统的方程式写出 标幺值形式，只要模拟系统的变量和参数与原 系统的变量和参数的标幺值相等，两者就相似 10