时域仿真

摘要： 极限海况下,船舶动力定位系统的多个推进器达到饱和状态,此时以最小功率消耗为优化目标的传统推力分配策略并不能充分发挥推进系统的能力,影响船舶定位性能。为了提高船舶在极限海况下动力定位推力分配策略的适应性,本文提出一个饱和协议优化推力分配策略,提高应对所需剧烈变化的控制推力的反应速度,并给出更准确的推力分配结果,通过对一艘半潜式海洋平台在极限海况下的时域仿真验证了该优化策略的有效性。

摘要： 随着现代电网互联技术的发展,电力系统长期处于远距离、重负荷的运行条件下,使得电网运行更加趋近稳定临界点。为了抑制由扰动产生的低频振荡现象,通过构建完整的四机两区域系统模型,利用MATLAB软件进行扰动时域仿真,分析了联络线三相接地短路和励磁参考电压突变两种扰动下系统产生的低频振荡,并在发电机励磁系统附加PSS控制信号来抑制低频振荡,对联络线三相接地短路和励磁参考电压突变故障进行仿真,观察小扰动后系统各发电机输出功率、转子转速及联络线传输功率等随时间摆动的情况。在发电机的励磁系统Vstab端接入多频带电力系统稳定器(MB-PSS)和通用型电力系统稳定器(G-PSS)的输出信号来抑制系统产生的低频振荡。通过仿真分析可知,联系较弱的四机两区域系统受到干扰时,极易产生低频振荡,验证了PSS对该系统产生的低频振荡有较好的抑制效果。该结论对电力系统稳定性研究与抑制低频振荡具有重要的借鉴价值。

摘要： 大型机组参数恶化是一般情况下电力系统暂态问题的主要原因,而超高压长距离重负荷输电线路的投入,则使电力系统的暂态问题更加复杂化。时域仿真计算方法是当前分析暂态稳定性的主要方法之一。文章给出了基于改进欧拉法的暂态稳定分析流程,考虑发电机的三阶实用模型,对四机二区模型进行暂态稳定分析,验证了该方法的有效性。

摘要： 针对直驱式风电机组接入弱交流电网诱发次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题,提出一阶线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)策略抑制该现象,从而提高系统稳定性。首先,建立直驱式风电机组的并网数学模型,分析次同步振荡频率扰动分量的传播机理;然后,进行一阶LADRC电流内环控制器设计以及参数优化整定,分析表明:控制器对于次同步频率扰动分量有较强的抑制作用。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件,建立传统PI和一阶LADRC控制的直驱式风电机组电磁暂态仿真模型。结果表明:所提方法能够阻断次同步频率扰动分量传播,有效抑制SSO。

摘要： 现有的电力装备声场仿真中常见的频域仿真只针对传播后期能量的分布,时域仿真更关注能量在初期的传播过程。因而在仿真海底电缆中的局放超声信号时,信号在径向传播初期的复杂折反射过程更适合时域仿真。文中针对单相XLPE海底电缆建立了包含铜芯、半导电屏蔽层、绝缘层等总计11层结构的全尺寸切片模型,利用时域仿真获得局放超声信号在海底电缆多层结构中的径向传播过程,得到了放电产生的局放超声信号在多次折反射后形成的纵波与横波叠加的多频非周期信号。由于折反射的影响,能量在各层材料间逐渐向外释放,在外层光纤单元中引起的纤芯应变接近pε量级。对比了3种放电缺陷的局放超声信号在海底电缆的径向传播情况,为利用海底电缆中预埋光纤传感器检测局放超声信号提供了理论指导。

摘要： 为了研究高频下埋地电缆的串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵,建立埋地电缆的有限元仿真模型,利用电磁模态分析研究大地位移电流以及邻近效应对高频下地下电缆电气参数的影响,并将计算结果应用于时域仿真,观察其对电磁暂态过程的影响。结果表明:在高频下,传统解析法与电磁模态法计算得到的串联阻抗与并联导纳矩阵存在显著差异,而基于时变电磁场的有限元法则可以很好的弥补这一缺陷;将两种方法的计算结果应用于时域暂态仿真,可以发现对于主频率较高的激励,分别输入两种方法得到的串联阻抗和并联导纳矩阵,在电缆末端得到的输出波形存在差异。结合本文的理论及仿真研究,在计算高频下地下电缆的串联阻抗和并联导纳矩阵时,传统的解析方法忽略邻近效应和位移电流的方法是不可靠的,建议采用在时变电磁场中采用有限元法计算串联阻抗及并联导纳矩阵参数。

摘要： 加装串补装置可提升高压输电线路的输送能力,但这也是系统发生次同步谐振的诱因之一。以某实际电力系统为例,采用解析法对汽轮发电机组轴系扭振的模态进行分析,对不同频率下系统等值阻抗进行扫描,研判发生次同步谐振的风险;并基于时域仿真,对不同工况下系统运行情况进行验证,结果表明:汽轮发电机组轴系扭振模态与解析法的计算结果吻合;机组轴系扭振的剧烈程度及振荡模态会随故障不同而改变;任何工况下,发电机轴段均不会发生轴系扭振。

摘要： 电流互感器(Current Transformer,CT)的饱和现象往往影响系统的正常运行,可能引起系统继电保护装置的拒动或误动。针对CT的饱和问题,分析了CT饱和的影响因素,在PSCAD中搭建了一个双端供电网络并对各影响因素进行仿真分析,然后利用该网络对CT饱和给系统继电保护带来的影响进行了仿真分析。结果表明:系统短路故障是CT饱和的诱发因素;系统电压等级越高、故障发生时刻越滞后,CT饱和程度越低;CT二次侧电阻、铁心剩磁越小,铁心截面积越大,则CT饱和程度越低;CT绕组匝数越多、变比越大,则故障期间CT饱和程度越低;区内、区外故障期间CT磁感应强度变化方向是相反的,同等条件下区外故障比区内故障对CT的饱和影响大。

摘要： 随着电力系统中不确定性因素的不断增加,传统确定性的时域仿真分析已难以满足不确定性环境下系统暂态分析的需要。为此,提出了一种基于含时序项代理模型的时域仿真不确定性分析方法。该方法采用非线性有源自回归(NARX)模型表征系统动态特性,利用多项式混沌展开(PCE)方法刻画系统内随机因素的影响,在保证计算精度的同时,提高了时域仿真不确定性分析过程的效率。同时,引入了最小角回归(LAR)策略以选取代理模型的基函数,克服了高维随机变量所引起的维数灾问题。采用标准IEEE 9节点和118节点系统进行仿真,并与传统方法对比,验证了所提方法的准确性和高效性。

摘要： 为了研究时滞对于半主动悬架系统稳定性的影响,建立含时滞的二自由度半主动悬架模型,依据滞后型系统稳定性理论运用改进的全时滞稳定代数判据推导出满足系统全时滞稳定的充要条件,得到可控阻尼的取值范围.针对不符合全时滞稳定条件的半主动悬架参数,提出运用稳定性切换点分析法求取实际所需的稳定性切换点及其稳定性区间.通过时域仿真发现在全时滞稳定情况下时滞的产生并非会导致悬架性能的恶化.在非全时滞稳定的情况下,随着时滞的增加悬架性能不断下降并在超过稳定性切换点时发生剧烈恶化.

摘要： 采用一种新的基于影响函数控制的结构动网格生成技术，基于RANS方程对机翼气动弹性动态流场进行数值模拟。CFD／CSD松耦合技术被用于流场与结构的耦合求解，数据的相互传递采用常体积转换法(CVT)。CSD的计算不同于通常的线性系统的“准模态”假设，而直接采用可考虑非线性的结构瞬态求解器直接给出机翼的运动。该方法能计及真实飞行器流场的非线性和结构的非线性，不存在模态的截断，适用于较复杂的结构并可实时地显示飞行器结构的变形和流场的变化。为了验证本文所建立的气动弹性时域仿真计算方法的可靠性，本文选取了AGARD445．6模型进行了颤振分析，仿真计算结果和实验数据进行了比较，颤振速度和颤振频率和实验值吻合，表明该基于结构动网格方法的气动弹性时域仿真技术的有效性。

摘要： 时域有限差分法(FDTD)和特征法(MOC)是高速互连线两种典型的时域建模仿真方法,本文将两者进行了比较研究.当选用"magic"时间步长时,这两种方法均可以得到单根无耗互连线的精确解.因此,两者必定存在内部的关联性,本文给出了它们之间的相互转换公式.对有耗互连线的而言,两种算法的计算复杂度基本一致,而FDTD方法的准确度更高,并且不需要进行解耦,因此处理起来更加方便.

摘要： 为了验证频域S参数模型在PCB信号完整性时域仿真方面的有效性,给出了一种基于信号线S参数模型的信号完整性仿真验证的方法并通过试验进行了验证.通过矢量网络分析仪(VNA)测试PCB信号线单端开路S参数对ANSYS SIwave软件的PCB走线S参数模型结果进行修正,利用高速示波器对ANSYS Designer软件的时域仿真结果进行验证.对某电子控制器PCB的仿真和测试表明,该仿真验证方法能够比较有效地进行信号完整性分析.

摘要： 分析饱和铁芯型超导可控电抗器的工作原理,在PSCAD/EMTDC中建立其电磁暂态模型,接入到500kV超高压输电系统中进行时域仿真,观察其对不同类型线路工频过电压的影响,分析饱和铁芯型超导可控电抗器的投入对高压输电系统抑制线路工频过电压的效果.rn 对于超高压长线路空载时，由于容升效应的作用导致线路末端电压升高，利用大容量的超导可控电抗器对其进行连续，可靠的调节和补偿，保证输电线路的电气绝缘安全。rn 当线路发生甩负荷而引起过电压时，根据线路不同的负载情况，通过调节超导可控电抗器的补偿度可快速实现线路过电压的抑制，由于可控电抗器能平滑连续的调节，保证了输电系统稳定的同时，还大大提供了系统输电能力。rn 当线路发生不对称短路故障时，铁芯饱和型超导可控电抗器也可以快速响应（小于0.5s），有效抑制健全相上的工频过电压。

摘要： 传统电力系统稳定性分析主要针对发电机进行建模,而微电网的稳定性分析需基于变流器进行建模,这种本质的区别使微电网必须重新确立适用于其稳定性分析的模型.文中根据变流器的控制特性将其划分为电压源和电流源2种类型,采用状态空间法建立了基于多变流器微电网的小信号模型,并通过节点功率计算法计算了其自治系统表达式,采用计算自治系统根轨迹的方法得到了微电网中参数与稳定性的关系.通过对比微电网系统时域仿真结果与文中的稳定性分析结果,说明了所建立模型的正确性.

摘要： 本文依据Maxwell方程，数学物理方程和信号分析的基本原理分析了一般FDTD法所求的时域场的基本性质，即在时谐波稳定激励下，这个时域瞬态场是由稳态时域场与暂态场迭加而成，可以依据叠加原理，提取出稳态时域场或初始暂态时域场。通过对平面波和等离子体复杂腔体的FDTD分析，实现了提取空间稳态场分布，其中包括提出“提取主频谱值分布”的方案，给出二种（幅值和谱值）分布，当所提取的稳态分布较准确时，这两种分布吻合很好。证明本文提出的提取空间稳态场分布（幅值和谱值）的方法具有普适性，可用于任意时域分析的场合。

摘要： 可控串补(TCSC)对次同步振荡(SSO)的阻尼作用受到多种因素的影响。其相关研究也结论不一。因此仅依靠TCSC自身特性来抑制SSO，其效果有待以后更进一步的研究。目前有必要从主动抑制的方向出发，研究TCSC的次同步振荡附加阻尼控制，为SSO的抑制提供更可靠的保障。基于机电扭振互作用的机制，对抑制SSO的原理进行分析，提出一种基于相位补偿原理的TCSC次同步振荡附加阻尼控制方法。针对某一实际串补系统，基于动态相量法对其建模，通过小干扰稳定分析，比较TCSC附加阻尼控制加入前后的模态阻尼比。分析结果表明：在该控制下，系统阻尼增强，并在各模态扭振频率下均呈现正阻尼，时域仿真也验证了控制的有效性。

摘要： 针对静止同步补偿器(STATCOM)在抑制次同步谐振(SSR)方面的理论与应用进行了研究。分析了STATCOM抑制SSR的基本工作原理;提出了STATCOM抑制SSR的各种控制策略,并设计了相应的控制器,以IEEE第一标准模型为例,采用特征值分析和时域仿真分析两种方法验证STATCOM对SSR的抑制效果.此外,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,建立了锦界电厂串补送出系统的电磁暂态仿真平台,并进行了相应的仿真分析.仿真结果表明STATCOM能有效抑制SSR的发生,为解决国内外交流串补输电工程中的SSR问题提供了参考,也为STATCOM装置的应用提供了依据.

摘要： 通过对含储能装置的单机无穷大系统进行电磁转矩计算,从理论上分析了基于频率偏差控制的有功功率控制策略对系统阻尼转矩的改善作用,并且其改善效果要优于基于发电机功率偏差的有功功率控制策略.通过对PSASP 中36 节点系统进行特征值分析,发现其存在一个弱阻尼的区域间振荡模式,对参与振荡的机组在其机端选择性地加装储能装置,通过时域仿真的方式验证了储能装置抑制低频振荡的有效性,并比较了不同的储能布置方式对低频振荡抑制效果的影响.

摘要： 高动态离心机是用于惯性部组件测试和考核的动态惯导测试设备,通过主轴变速旋转或改变仪器舱到主轴的距离等方式,在仪器舱内产生快速变化的加速度场,从而模拟部件或组件使用时的加速度环境.以某高动态离心机研制为背景,介绍了该设备的系统建模与仿真过程.通过在Simulink仿真平台上对设备机械系统、电机调速系统和系统扰动因素等模块化建模和时域仿真,预测了设备在不同设计参数和不同扰动条件下的时域动态特性,为系统设计和优化提供了详实完备的仿真数据支持.

摘要： 本发明公开了一种PIN二极管的时域等效电路模型，包括四个子电路；子电路1描述了I层等效电路和PN结等效电路；子电路2和子电路3与子电路1中的PN结等效电路相结合，共同描述了PIN二极管电流与PN结压降之间的关系；子电路4和子电路1中的I层等效电路相结合，共同描述了PIN二极管电流与I层压降之间的关系。本发明还提供一种PIN二极管的时域等效电路模型的建模方法。本发明能够建立PIN二极管的时域暂态等效电路模型，该模型能反映出电荷存储效应的尖峰泄漏与恢复时间，从而较准确预测各类信号作用下PIN二极管的时域响应特征，为敏感电子信息设备射频前端电磁脉冲效应预测提供手段。

摘要： 本发明公开了一种基于数字仿真的时域距离保护阻抗元件整定方法具体为，首先，选择电磁暂态仿真软件建立包含拟整定保护输电线路的仿真系统模型；其次，根据影响时域距离保护测量阻抗的因素制定数字仿真方案，进行故障仿真计算，获取保护安装处电流、电压采样值数据；进而，考虑互感器误差、时间窗、电磁干扰，计算各种情况下的阻抗元件的测量阻抗；最后，由区外故障时的测量阻抗确定保护的整定阻抗，由区内故障时的测量阻抗校验保护的灵敏度。利用本发明的整定方法实现时域距离保护的整定可提高保护灵敏度。

摘要： 本发明公开了一种多GPU并行的时域有限差分电磁仿真方法及系统，其仿真方法包括：根据预设的GPU并行数量对空间网格进行区域分解使分解后相邻子域包含有相同的重叠网格；所述空间网格通过对三维电磁模型进行Yee网格划分获得；为每个GPU匹配其对应子域的区域参数，控制各GPU结合区域参数分别对其子域所对应的所述重叠网格以及所述重叠网格以外区域进行电磁场数据的迭代运算，并对电磁场数据迭代运算结果进行数据存储。本发明可有效解决电磁FDTD算法在求解电大尺寸的仿真案例过程中存在的内存消耗大、计算效率低、计算时间长等问题。

摘要： 本发明公开了一种多GPU并行的时域有限差分电磁仿真方法及系统，其仿真方法包括：根据预设的GPU并行数量对空间网格进行区域分解使分解后相邻子域包含有相同的重叠网格；所述空间网格通过对三维电磁模型进行Yee网格划分获得；为每个GPU匹配其对应子域的区域参数，控制各GPU结合区域参数分别对其子域所对应的所述重叠网格以及所述重叠网格以外区域进行电磁场数据的迭代运算，并对电磁场数据迭代运算结果进行数据存储。本发明可有效解决电磁FDTD算法在求解电大尺寸的仿真案例过程中存在的内存消耗大、计算效率低、计算时间长等问题。

摘要： 本发明公开了一种基于时域有限差分法的半确定性信道仿真方法。该方法采用时域有限差分法(FDTD)对全空间进行电磁仿真来获取收发之间的响应，并对散射物进行微调来引起信道的波动，从而获得信道的多径统计特性。首先，在设置空间媒质分布的基础上，采用FDTD通过更新方程进行磁场和电场的不停迭代，直到达到预设的时间总步数后停止；然后，取出激励源信号s(t)和观测点的信号r(t)，将二者进行频率搬移并滤波取得信号的包络信号或称等效低通信号sl(t)和rl(t)，之后求观测信号rl(t)与激励信号sl(t)的相关，由相关峰的峰值和时延可得此信道每条路径的衰减和时延；最后，将计算空间内的散射物随机变动，多次之后求取各条路径上衰减与时延的统计特性。本发明计算精确，适用性广泛，也可用于复杂介质下的信道计算。又加入了散射物的随机性，得到了半确定性信道模型，体现出了信道的随机性特征。

摘要： 本发明公开了一种微波有源电路的多物理场时域协同仿真方法，包括以下步骤，S1：将微波有源电路分为无源结构和有源器件两部分，所述有源器件由管芯和封装构成；S2：利用FDTD对无源结构的电磁效应进行分析；S3：采用有限体积法对有源器件的管芯进行多物理场仿真和分析；S4：利用节点分析法对有源器件的封装等效电路进行电路仿真和分析；S5：将有源器件管芯的多物理场仿真和封装等效电路仿真通过等效源耦合到FDTD，实现整个微波有源电路强电磁效应的多物理场时域协同仿真。本发明中的仿真方法仿真结果准确性和有效性明显优于商用的ADS仿真软件，且可用于其他微波有源电路的仿真。

摘要： 本发明针对弱耦合多系统提出一种基于时域解耦的多速率协同仿真方法，包括S1：协调器确定初始全局仿真推进步长，确定下一同步点；S2：各个子系统内部采用可变步长积分，从当前时刻开始，分别仿真推进到最接近同步点的时刻；S3：各个子系统将上一同步点至当前同步点之间完成的内部的积分子步长序列、输出序列传递到协调器；S4：协调器根据各子系统在当前全局步长内生成的数据，计算下一全局仿真推进步长及下一同步点；S5：协调器计算各个子系统在下一时刻的输入，将其传递到各个子系统；S6：如果当前同步点达到设定的时间点，协同仿真结束；否则，跳转到S2，处理下一轮协同仿真推进。本发明能够有效减少同步次数，提高仿真效率。

摘要： 本发明公开了一种基于故障概率和时域仿真准稳态的相继故障在线评估方法，基于外部气象灾害评估给出的设备故障概率、故障位置和故障类型，按设备故障概率或人工指定生成相继故障序列，对每一相继故障序列按设备故障的次序，计及直流系统的控制保护模型、第二三道防线控制策略、新能源脱网保护、交直流设备保护模型，基于时域仿真进行设备故障后的准稳态运行方式判别和安全稳定、事故事件等级风险评估，并生成准稳态潮流稳定计算数据用于后续相继设备故障的在线安全稳定和事故事件等级风险评估，提升相继故障评估的准确性。本发明方法为实际电网运行中识别高风险相继故障关键环节、阻断相继故障的演化提供有效的技术支撑。

摘要： 本发明公开一种区域自治下基于时域仿真的配电网可靠性分析方法，步骤包括：建立光伏阵列、风力发电机、储能系统和微型燃气轮机的典型分布式电源的数学模型；基于典型分布式电源的数学模型分别搭建每种分布式电源的仿真模型；对每个仿真模型分别进行仿真分析，得到各种分布式电源的输出特性曲线；基于分布式电源仿真模型，输入负荷、线路阻抗等参数，搭建与主网相连接的配电网仿真模型，使配电网工作在并网模式下；设置与主网连接线路上断路器的开断时刻，仿真配电网的区域自治运行模式；通过各电源输出功率及电压、电机转速、频率等指标判断配电网的可靠性。能直观、快速、有效地分析配电网在与主网断开后运行于区域自治模式下短时间内的可靠性。

摘要： 一种电力系统快速时域仿真方法，先对电力系统的动态微分方程和代数方程进行微分变换，得到对应的微分变换式，再基于电力系统各状态变量和节点电压的初值、利用动态微分方程和代数方程的微分变换式进行交叉计算，以确定该时间点各状态变量和节点电压的解析解，然后采用微分变换的反变换式和设置的时间步长计算下一时间点各状态变量和节点电压值，以其作为幂级数系数的初值再次进行交叉计算以得到下一时间点各状态变量和节点电压的解析解，不断循环，直至达到模拟时长，此时得到各时间点处的各状态变量和节点电压值，完成时域仿真。本发明显著提高了计算速度，有利于对电力系统的动态分析与控制。