复杂有源配电网仿真基础理论

目录 前言 第1章 复杂有源配电网概述 1 1.1 复杂有源配电网特征 1 1.2 复杂有源配电网业务范围 2 1.3 复杂有源配电网建模与仿真需求 4 1.3.1 复杂有源配电网建模需求 4 1.3.2 复杂有源配电网仿真需求 5 参考文献 6 第2章 复杂有源配电网建模基础理论 8 2.1 复杂有源配电网模型类别 8 2.2 复杂有源配电网建模方法 10 2.2.1 机理建模法 10 2.2.2 统计分析建模法 11 2.2.3 测辨建模法 13 2.2.4 拟合建模法 13 2.2.5 综合建模法 14 2.3 复杂有源配电网建模新方法 15 2.4 配电系统模型的结构特性 16 2.4.1 灵敏度 16 2.4.2 可辨识性 22 2.4.3 可区分性 29 2.4.4 可解耦性 29 2.4.5 难易度 31 2.5 复杂有源配电网线性模型的辨识方法 32 2.5.1 参数辨识概述 32 2.5.2 时域辨识方法 33 2.5.3 频域辨识方法 35 2.6 复杂有源配电网非线性模型的辨识方法 39 2.6.1 基本原理 39 2.6.2 复杂有源配电网非线性辨识的遗传方法 42 2.6.3 复杂有源配电网非线性辨识的进化策略方法 44 2.6.4 复杂有源配电网非线性辨识的蚁群方法 46 参考文献 48 第3章 复杂有源配电网负荷及设备建模方法 50 3.1 复杂有源配电网负荷建模概述 51 3.1.1 复杂有源配电网负荷建模的意义 51 3.1.2 复杂有源配电网负荷建模的基本方法 51 3.2 配电网仿真计算中的负荷模型 53 3.2.1 负荷模型的表示方法 53 3.2.2 静态负荷模型 54 3.2.3 动态负荷模型 55 3.2.4 配电网综合负荷模型 58 3.2.5 负荷模型的使用 58 3.3 负荷模型对仿真的影响与建模原则 59 3.3.1 负荷模型对电力系统仿真计算的影响 59 3.3.2 负荷建模的基本原则 63 3.3.3 负荷建模的基础性工作 64 3.3.4 负荷建模的基本方法 65 3.4 复杂有源配电网设备模型 66 3.4.1 配电变压器模型 66 3.4.2 配电线路模型 77 3.4.3 开关模型 79 3.4.4 无功补偿设备模型 82 3.4.5 有源配电网仿真动态模型 88 参考文献 90 第4章 复杂有源配电网新型设备多时间尺度暂态建模方法 91 4.1 配电网暂态过程概述 91 4.2 复杂有源配电网典型暂态过程分析 93 4.3 复杂有源配电网新型设备多时间尺度建模需求分析 93 4.4 复杂有源配电网新型设备多时间尺度暂态建模 94 4.4.1 光伏多时间尺度暂态建模 95 4.4.2 充电桩多时间尺度暂态建模 110 4.4.3 风机多时间尺度暂态建模 115 4.4.4 燃料电池多时间尺度暂态建模 131 4.4.5 微型燃气轮机多时间尺度暂态建模 136 4.4.6 电力电子变流器多时间尺度暂态建模 145 参考文献 152 第5章 复杂有源配电网离线/在线仿真理论 154 5.1 配电网仿真概述 154 5.2 复杂有源配电网离线/在线仿真方法 154 5.2.1 复杂有源配电网多运行状态仿真引擎构建方法 154 5.2.2 配电网多维分辨率模型优选与自适应匹配机制 158 5.2.3 配电网离线/在线一体化仿真系统的多运行状态仿真场景实现 160 5.2.4 配电网离线/在线一体化仿真方法 162 5.3 复杂有源配电网离线/在线仿真典型功能 164 5.3.1 在线数据读取与处理方法 164 5.3.2 潮流在线仿真方法 167 5.3.3 风险在线仿真方法 183 5.3.4 故障在线仿真方法 202 参考文献 210 第6章 复杂有源配电网分布式并行及快速仿真理论 211 6.1 配电网并行快速仿真技术概述 211 6.2 分层分区的配电网快速拓扑仿真计算理论与方法 211 6.2.1 配电网络分层分区拓扑分析理论基础 212 6.2.2 基于CIM 的配电网分层分区拓扑分析模型 213 6.2.3 配电网络分层分区快速拓扑分析方法 214 6.2.4 基于凝聚层次聚类的配电网自动分区方法 216 6.2.5 基于主馈线分区的有源配电网网络分区方法 217 6.3 基于并行/分布计算的配电网快速仿真理论 220 6.3.1 并行算法理论基础 221 6.3.2 并行潮流计算方法 226 6.3.3 多核CPU 并行潮流仿真测试 237 6.4 基于FPGA 的配电网并行实时仿真 241 6.4.1 基于多线程并行计算的暂态仿真方法 241 6.4.2 基于FPGA 的暂态实时仿真方法及实现 243 参考文献 245 第7章 复杂有源配电网数模混合高性能仿真理论和平台构建方法 247 7.1 复杂有源配电网数模混合仿真技术体系 247 7.2 复杂有源配电网数模混合仿真接口技术 248 7.2.1 数模混合仿真接口功能和结构 248 7.2.2 复杂有源配电网接口数值稳定改进技术 250 7.3 复杂有源配电网数模混合高性能协同仿真关键技术 256 7.3.1 配电网数模混合仿真步长实时同步策略 256 7.3.2 配电网数模混合仿真自适应步长仿真技术 267 7.4 复杂有源配电网数模混合仿真平台 270 7.4.1 配电网数模混合仿真中物理模拟部分 270 7.4.2 配电网数模混合接口模型及装置 274 参考文献 280 第8章 复杂有源配电网CPS仿真理论 282 8.1 复杂有源配电网CPS特征及仿真需求 282 8.1.1 信息-物理耦合事件成因分析 282 8.1.2 配电网CPS功能形态及演化机制 285 8.1.3 物理系统、通信系统、信息系统耦合关系 289 8.1.4 配电网CPS仿真需求 291 8.2 复杂有源配电网CPS仿真同步技术 293 8.2.1 配电网CPS仿真子系统规范 293 8.2.2 配电网CPS仿真计算任务的优化分解及边界数据同步交互技术 301 8.3 配电网CPS分解协调及多速率并行仿真技术 308 8.3.1 配电网分解机理及分解方法 308 8.3.2 配电网CPS快/中/慢动态解耦方法 310 8.3.3 配电网CPS快/中/慢动态的分解协调技术 318 8.3.4 多速率并行实时仿真方法 322 参考文献 325 第9章 复杂有源配电网CPS 仿真平台构建及验证方法 327 9.1 配电网CPS综合仿真平台概述 327 9.2 配电网CPS综合仿真平台架构设计 328 9.2.1 配电网CPS多层级架构 328 9.2.2 配电网CPS综合仿真平台总体架构 330 9.3 配电网CPS综合仿真平台功能体系 331 9.3.1 配电网CPS仿真功能体系 331 9.3.2 高内聚、低耦合层次化功能架构 332 9.3.3 功能扩展方式与无缝融合接口 334 9.4 电网信息物理仿真系统的分层构建技术 337 9.4.1 信息系统的物理层和数据链路层详细建模技术 337 9.4.2 可扩展的通信应用层建模技术 345 9.4.3 关键事件流和信息流过程建模技术 349 9.5 配电网CPS综合仿真平台 351 9.6 配电网CPS综合仿真验证 353 9.6.1 配电网CPS安全分析 353 9.6.2 有源配电网CPS优化控制策略仿真验证 358 参考文献 364 第10章 展望 366 参考文献 367