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电磁暂态仿真用户自定义建模方法研究及软件开发

作　者: 孟新军
导　师: 沐连顺；李亚楼；徐得超
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电磁暂态仿真自定义建模甩力系统全数字仿真装置可控串补面向对象程序设计强连通分量
分类号: TM743
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,随着各种新型调节和保护装置、新型高压输变电设备、发电机组及其控制系统、以及新型电力电子装置不断研制开发并投入运行,要求电力系统全数字仿真装置ADPSS中的电磁暂态程序ETSDAC能够灵活建立这些系统装置的模型,以满足用户进行电力系统仿真分析的需要。用户自定义建模是满足这一需求的有效手段。为了有效改善目前多数仿真软件中自定义建模功能存在可靠性、灵活性、可扩展性、可维护性以及计算效率等方面的不足,本文基于面向对象的程序结构设计思想,提出了一种基于面向对象的自定义模型程序结构设计方案。该建模方案首先对基本功能框以及由基本功能框搭建成的自定义模型进行分析,归纳总结出它们的共有属性,并将这些共有属性抽象,生成了一个基类,即“父”类。通过对“父”类进行扩展,得到需要的基本功能框类和自定义模型类。本文还对自定义模型计算程序的软件接口设计以及自动初值计算功能等进行了详细介绍。为了确立自定义模型中各个基本功能框之间的最优计算顺序,本文引入了一种搜寻有向图强连通分量的拓扑算法,从而有效避免了自定义模型基本运算单元的无效、重复计算,提高了自定义模型的仿真效率。最后,本文采用电磁暂态程序EMTP中的自定义建模功能,搭建了一个包含自定义模型可控串补TCSC的单机无穷大系统仿真算例。与EMTP搭建相同算例的仿真结果相比较,本文提出的建模方法给出了完全一致的仿真结果,证明本文提出的设计方案是正确的,合理的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章绪论  7-12
  1.1. 课题研究背景  7-8
  1.2. 课题研究历史与现状  8-9
  1.3. 课题研究目的与意义  9-10
  1.4. 课题研究主要内容  10-12
    1.4.1. 基于ADPSS的UD模型仿真流程及算法  10
    1.4.2. 基于面向对象的UD模型程序设计及开发  10-11
    1.4.3. UD模型仿真算例  11-12
第二章 UD建模原理及方法  12-27
  2.1. UD建模的目的和意义  12
  2.2. UD建模的基本原理  12-19
    2.2.1. 基本功能框库  13-16
      2.2.1.1. 基本功能框的分类  13-14
      2.2.1.2. 基本功能框说明示例  14-16
    2.2.2. 输入和输出变量集  16-18
      2.2.2.1 输入/输出变量集说明示例  16-18
    2.2.3. ETSDAC中的UD建模环境  18
    2.2.4. UDM的描述形式及计算程序  18-19
  2.3. ETSDAC仿真主程序交替求解时UDM的实现  19
  2.4. UDM基本信息说明及建模步骤示例  19-26
    2.4.1. UDM的基本信息  19-21
    2.4.2. UD建模步骤(针对UDM计算程序的建模步骤)  21-26
  2.5. 本章小结  26-27
第三章 UDM仿真计算流程及算法  27-38
  3.1. UDM的仿真计算流程及说明  27-29
  3.2. UDM仿真的初始化  29-37
    3.2.1. 读UDM输入文件初始化数据结构  29-30
      3.2.1.1. 模型类对象初始化  29
      3.2.1.2. 模型实例类对象初始化  29-30
    3.2.2. 模块计算顺序的确定  30-36
      3.2.2.1. 与搜寻有向图强连通分量相关的拓扑算法  30-34
      3.2.2.2. 搜寻强连通分量算法Kosaraju示例  34-36
    3.2.3. UDM各状态变量初值计算  36-37
  3.3. UDM仿真计算  37
  3.4. UDM仿真结束  37
  3.5. 本章小结  37-38
第四章基于面向对象的UDM程序结构  38-53
  4.1. 面向对象程序设计简介  38-41
    4.1.1. 基于面向对象程序设计的几个基本概念  38-39
    4.1.2 面向对象的程序结构设计简介  39-41
  4.2. 基于面向对象的UDM程序结构设计思想的提出  41
  4.3. UDM程序设计结构  41-44
  4.4. UDM程序设计数据结构说明  44-49
    4.4.1. UDM功能框类数据结构设计  44-47
      4.4.1.1. UDM功能框计算公式  44-45
      4.4.1.2. UDM功能框数据结构示例  45-47
    4.4.2. 模型类数据结构设计  47-48
    4.4.3. 模型实例类数据结构设计  48-49
  4.5. UDM软件接口设计  49-52
    4.5.1. UDM软件接口设计实例  50-52
  4.6. 本章小结  52-53
第五章 UDM仿真算例  53-61
  5.1. UDM计算程序与EMTP仿真结果比较  53-56
    5.1.1. EMTP算例数据  53-55
    5.1.2. 测试比对方法  55
    5.1.3. 测试比对结果  55-56
  5.2. ETSDAC中UDM与固定模型仿真结果比较  56-60
    5.2.1. ETSDAC算例数据  56-59
    5.2.2. 测试比对方法  59
    5.2.3. 测试比对结果  59-60
  5.3. 仿真比对结论  60-61
第六章总结与展望  61-63
  6.1. 本文工作小结  61
  6.2. 课题研究展望  61-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68

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