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请帮忙区别几个名词:暂态过程,电磁暂态,机电暂态,不同暂态仿真的根本区别是什么?

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吴斌·250.00

2016-08-28 16:06:47提问

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暂态过程:在阶跃电压作用下从开始发生变化到逐渐趋于稳态的过程叫做暂态过程。

1.       暂态过程的定义
2.       暂态过程的分类
3.       暂态过程产生的原因与影响因素
4.       电磁暂态
5.       机电暂态
6.       电磁/机电尺度仿真


当一个自感与电阻组成LR电路,在0突变到u或u突变到0的阶跃电压的作用下,由于自感的作用,电路中的电流不会瞬间突变;与此类似,电容和电阻组成的RC电路在阶跃电压的作用下,电容上的电压也不会瞬间变化。这些都是暂态过程。


波过程:与运行操作(如开关动作)及雷击时的过电压有关,涉及电流、电压波的传播。其过程最为短暂,数量级属微秒~毫秒级别。而高电压工程将这一过程作为研究对象。


电磁暂态过程:与短路(断线)等故障有关,涉及工频电流、工频电压幅值随着时间的变化。维持时间较波过程略长,数量级属毫秒~秒级别。而故障分析将这一过程作为研究对象。


电机暂态过程:与系统震荡、稳定性破坏、异步运行等有关,涉及发电机组功率角、转速、原动机功率、系统频率、电压等随着时间变化。其过程持续时间较长,数量级属秒~分钟级别。而稳态分析将这一过程作为研究对象。


电磁暂态是时域仿真,主要反映故障时电气量的变化。机电暂态仿真是针对发电机转子运动方程求解,只有工频50Hz。


电力系统正常运行的时候处于稳定状态。各种扰动造成了电力系统进入暂态。引起电力系统中事故的扰动有多种,最常见的是短路故障。系统内的元件(发电机、变压器、线路、电动机)上发生的不同相之间的或者相与地之间短路故障。电力系统的电磁暂态过程取决于电力系统中的各元件——发电机、变压器、线路、电动机等电磁暂态过程。我们可以认为发电机的电磁暂态过程左右了电力系统的电磁暂态过程,由有源元件决定。


电磁暂态过程:是指元件电场以及相应的电压和电流的变化过程!


电磁暂态过程数字仿真是用数值计算方法对电力系统中从数微秒至数秒之间的电磁暂态过程进行仿真模拟。电磁暂态过程仿真必须考虑输电线路分布参数特性和参数的频率特性、发电机的电磁和机电暂态过程以及一系列元件(避雷器、变压器、电抗器等)的非线性特性。因此,电磁暂态仿真的数学模型必须建立这些元件和系统的代数或微分、偏微分方程。一般采用的数值积分方法为隐式积分法。由于电磁暂态仿真不仅要求对电力系统的动态元件采用详细的非线性模型,还要计及网络的暂态过程,也需采用微分方程描述,使得电磁暂态仿真程序的仿真规模受到了限制。一般进行电磁暂态仿真时,都要对电力系统进行等值化简。


机电暂态过程:由于发电机和电动机电磁转矩的变化引起电机转子机械运动的变化过程!


机电暂态过程的仿真,主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障,切除线路、发电机、负荷,发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下,电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。电力系统机电暂态仿真的算法是联立求解电力系统微分方程组和代数方程组,以获得物理量的时域解。微分方程组的求解方法主要有隐式梯形积分法、改进尤拉法、龙格-库塔法等,其中隐式梯形积分法由于数值稳定性好而得到越来越多的应用。代数方程组的求解方法主要采用适于求解非线性代数方程组的牛顿法。按照微分方程和代数方程的求解顺序可分为交替解法和联立解法。


目前,国内常用的机电暂态仿真程序是电力系统综合程序(PSASP)和中国版BPA电力系统分析程序。国际上常用的有美国PTI公司的PSSE,美国EPRI的ETMSP。


机电暂态仿真以基频分量刻画电力系统,元件均采用准稳态模型或称相量模型,三相对称,特点是以集总参数形式表示,忽略了电磁暂态相关项,只考虑基频下的响应;电磁暂态仿真的求解天然地涵盖了一定频率范围谐波分量,其电气元件多采用微分或偏微分方程描述。电磁暂态模型包括了发电机中的电磁暂态、输电线路的分布参数特征及参数本身的频率特征、直流及其控制系统的电磁暂态特征,以及元件的非线性等。此外,电磁暂态中复杂的同步机模型和电力电子器件控制保护模型通常涉及复杂的初始化过程。算法上机电暂态程序将全系统划分为正负零3个序网,以相量形式进行求解,其积分步长通常为5-20ms。在扰动瞬间,系统的电压电流等非状态量会出现突变;电磁暂态程序将微分方程差分化后形成由纯电阻和迭代电流源组成的暂态等值网络,以瞬时值的形式对三相进行运算,由于涉及到多次谐波的计算,其积分步长往往在微秒级别,较典型的数值为50us。线路通断和电力电子器件开关均可能在电磁暂态仿真中引发数值振荡问题,因此需要引入复杂的插值算法予以消除,使其成为算法上区别于机电暂态的鲜明特点之一。


电磁暂态仿真数值计算所用的仿真步长一般是微秒级别。电磁暂态仿真表现方式是基于 瞬时值abc三相模式,其输入输出数据均是以瞬时值形式出现的,电磁暂态模型考虑了元件的 非线性、分布参数等特性,较为详细。电磁暂态仿真不仅要求对电力系统的动态元件采用详细的非线性模型,还要计及系统网络的暂态响应过程,一般对大规模电力系统进行电磁暂态 仿真时,都要对电力系统进行等值化简,使得电磁暂态仿真程序的仿真规模受到了限制。


机电暂态过程是指电力系统中发电机和电动机电磁转矩的变化引起电机转子机械运动的 变化过程。机电暂态过程仿真主要研究电力系统受到大干扰后的暂态稳定和小扰动后的静态 稳定性能。机电暂态仿真的仿真步长一般为毫秒级(10ms左右),持续时间常常从几秒到十 几秒。机电暂态用基波相量理论分析计算,即输入输出数据基于基波相量有效值电路以单相 形式表现采用集中参数,这样使得模型较为简单,原则上其仿真规模没有什么限制。


电力系统中长期动态过程仿真是电力系统受到扰动后较长过程动态仿真,即通常的电力 系统长过程动态稳定计算。计算中要计入在一般暂态稳定过程仿真中不考虑的电力系统长过程和慢速的动态特性,包括继电保护系统、自动控制系统、发电厂热力系统和水力系统以及核反应系统的动态响应等。长过程动态稳定计算的时间范围可从几十秒到几十分钟,甚至数小时。中长期动态仿真需要根据系统的动态变化过程采用自适应的变步长计算,其仿真步长一般是毫秒级或者秒级。中长期动态响应的时间常数一般是从几十毫秒到以上属于典型的刚性系统,需要采用隐式梯形积分算法。中长期动态过程仿真稳态计算同暂态稳定计算一样,也是联立求解表示系统动态元件的微分方程组和网络方程的代数方程组,以求得时域解。


受扰动后的机电暂态过程和中长期动态过程是相互联系和相互影响的,它们之间没有明显的界限。机电暂态过程对中长期过程有影响,中长期过程对后续的暂态过程也有作用。3种仿真方法的比较见表

         

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  千金一诺·0.00

2016-09-01 10:29:20回答

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