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Power System Modelling and Scripting

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    发表于 2012-10-1 13:52:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
    电子图书
    电子图书名: Power System Modelling and Scripting
    编者: Federico Milano
    内容简介: "Power system modelling and scripting" is a quite general and ambitious title. Of course, to embrace all existing aspects of power system modelling would lead to an encyclopedia and would be likely an impossible task. Thus, this book focuses on a subset of power system models based on the following assumptions: devices are modelled as a set of nonlinear differential algebraic equations; all alternate-current devices are operating in three-phase balanced fundamental frequency, and the time frame of the dynamics of interest ranges from tenths to tens of seconds. These assumptions basically restrict the analysis to transient stability phenomena and generator controls. The modelling step is not self-sufficient. Mathematical models have to be translated into computer programming code in order to be analyzed, understood and 'experienced'. It is an object of this book to provide a general framework for a power system analysis software tool and hints for filling up this framework with versatile programming code. This book is for all students and researchers that are looking for a quick reference on power system models or need some guidelines for starting the challenging adventure of writing their own code.
    所属专业方向: 电力系统及其自动化
    出版社: Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K (2010年8月1日)
    来源: 上传

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    Contents
    4 }: A, w1 M, `Part I: Introduction
    / b0 A7 N! y$ f" |8 A( O' z1 Power System Modelling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
    : ]2 R0 |2 I% c9 |- c8 S+ Y1.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3: a: y8 H+ L" b/ s
    1.2 Motivations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
    0 ]% f2 a+ c/ [* T* D1.3 Modelling Physical Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
    1 e) R! g* g$ a9 Q8 q1.4 Hybrid Dynamical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
    4 w3 C5 Z; k: F5 {2 Power System Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
      q7 E$ r' o- z/ ^  t8 T/ Q2.1 Structure of Software Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
    1 U5 }1 |- \. _3 {2.2 Classes and Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
    # ]% C% @9 k- v/ f* p2.3 Modularity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
    / ]3 q- f, U& W- ~2.4 Architecture of a Power System Software Tool . . . . . . . . . . . . 27* L3 n6 y3 z8 f0 Y8 l
    3 Power System Scripting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
    / B8 V4 S6 w9 s; k3.1 Open and Closed Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
    8 \  i1 L, O- Q4 i. N' M. i& q3.2 Scripting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
    1 z/ `: @6 B  O9 {, S5 p6 y3.3 Scripting Languages for Computational Science . . . . . . . . . . . 35
    2 I1 _, ?% d' O9 r3.4 Computer Languages Suitable for Power System Analysis . . . 36
    2 G) G' ^9 Q& G, \, K: u' t3.5 Python Scripting Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 H  s7 \5 K& y$ U3 k
    Part II: Power System Analysis
    * y1 d* e) b3 I! t' y) V8 k8 B/ s4 Power Flow Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
    # V$ w$ {% D! E" u+ p8 U- A4.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
      c( i5 K: {* R( V4.2 Taxonomy of Power Flow Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66" N' `2 m. {, }; D; K
    4.3 Classical Power Flow Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
    $ Z6 m. k3 N1 f" z, B" Q$ o4.4 Power Flow Solvers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
    ; p6 o5 v7 z/ ?7 [( o4 v+ Y4.4.1 Jacobi and Gauss-Seidel’s Method. . . . . . . . . . . . . . . . 706 S* s9 a! q# e, U5 a/ E
    4.4.2 Newton’s Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
    4 L! X8 G; a2 [6 s5 J9 {! kXVI Contents
    % _9 s+ {: r3 ]0 g4.4.3 Power Flow Jacobian Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77" e6 }( B+ }6 O2 O6 L1 Q
    4.4.4 Robust Newton’s Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829 J& a0 P4 j8 e( Y- i5 _. q; }# T
    4.4.5 Iwamoto’s Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84( w, g; H; x4 B0 c: W# b! |" Y3 y
    4.4.6 Inexact and Dishonest Newton’s Methods . . . . . . . . . 85
    ( @) ]# P2 S, {$ ^- v8 o* H7 I4.4.7 Fast Decoupled Power Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86. q, [1 Q( R1 y* H4 G
    4.4.8 DC Power Flow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
    1 w! t/ t3 I3 Y9 l8 ?% B- M4.4.9 Single and Distributed Slack Bus Models . . . . . . . . . . 95
    ( ^0 P  A) l' Y+ N4.5 A General Framework for Power Flow Solvers . . . . . . . . . . . . . 96
    * h: A9 A  }8 h$ }  D4.5.1 Stability of the Continuous Newton’s Method . . . . . . 97
    0 n6 l% T/ i$ _7 F4.6 Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
    / g: G5 X; o2 x. |' u' Q5 Continuation Power Flow Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
    ) W4 P7 Q9 G+ x/ |! |$ [5.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
      r2 J  Y5 n' z! T5.2 System Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107$ e: J0 i& l9 \1 R; b
    5.3 Direct Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
    9 n8 ?. A5 ?. z  q; L7 \8 z2 V5 j; R5.3.1 Saddle-Node Bifurcation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109( f: r' r. r1 t) O
    5.3.2 Limit-Induced Bifurcation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1116 D' B5 a# [) g" C9 B( l' h
    5.3.3 Nonlinear Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
    # T/ K) @2 b/ Q$ u5.4 Homotopy Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
    4 m7 |2 D1 F! u$ r5.4.1 Continuation Power Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117- p1 h" K) y6 G; n
    5.4.2 Predictor Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1178 m, _4 ]1 j/ c3 a- `1 k
    5.4.3 Corrector Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
    7 C/ s: g# W9 k- p, S% D- C5.4.4 Continuous Newton’s Method and Homotopy . . . . . . 126; C/ ~) P' `$ T* K$ c+ S1 Q
    5.4.5 N-1 Contingency Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
    3 D; t& b! m+ f9 {/ [! Y7 m2 Q5.5 Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
      a' T+ f0 ?, A( v$ x. }1 M& ~* e6 Optimal Power Flow Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
    0 ?) c) e, g  k& k, z6.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1312 K: i" N8 Z& d
    6.2 Optimal Power Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
    1 z. D; W1 K7 \5 j6.3 Nonlinear Programming Solvers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139* ^4 F8 O8 C" [' n
    6.3.1 Generalized Reduced Gradient Method . . . . . . . . . . . 140
    , ]! }( q; B3 }, L/ ~9 f6.3.2 Interior Point Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142( J( M# M2 E, L: W  G# T7 b0 z  m7 r
    6.4 Summary of IPM Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153- q( @# B* T9 V" S6 B3 o3 @" g; Y
    7 Eigenvalue Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1557 Y# g1 c# I' y8 ^
    7.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155$ B3 R6 d% z$ l, ?# u
    7.2 Small Signal Stability Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159  y& G9 Q: P. `( {! V
    7.2.1 Bifurcation Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
    ; e0 G0 r5 ?  G$ Z# j7 p' z7.2.2 Participation Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1658 Q( ]+ \' h, A
    7.2.3 Analysis in the Z-Domain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
    ! |4 l) k$ B$ `% |+ B4 ?: o( M7.3 Computing the Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170* V4 _+ q& S& @8 Z1 l
    7.3.1 Power Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
    # @5 [# X* C( d5 k* o" }: @7.3.2 Inverse Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
    ) o7 @$ A5 X* w' J2 P- c7.3.3 Rayleigh’s Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
    0 y) t" p5 _7 f' u* N! M/ w5 C. L# `7.4 Power Flow Modal Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
    3 w+ A  P! [$ x5 P+ sContents XVII7 o. T* G9 v5 e, x! _$ h
    7.4.1 Singular Value Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174. X$ U. P8 G1 k  |7 K5 c2 }$ U
    7.5 Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1775 U9 u' D7 }7 Y4 s4 g
    8 Time Domain Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
    + x+ T! S# x  K5 U9 n- i0 d' Q8.1 Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
    4 M+ g+ t- p1 v# i8.2 Power System Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
    % p& X' a: L" V/ E. x1 s& X8.2.1 Current-Injection Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
    9 I) f3 X2 Q3 T/ z8.2.2 Power-Injection Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189/ P7 k8 b' @" g; s% A# T
    8.3 Numerical Integration Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
    / c! T& j7 U6 q' Y3 S2 X* s8.3.1 Explicit Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
    / K6 z; k! {. a8.3.2 Implicit Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195! y+ a5 x: T: I5 G' ?0 ]
    8.4 Numerical Integration Routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
    # m3 ^* `$ f0 \& v8.4.1 Step Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200+ z& E2 h' X9 Y9 }/ f8 d8 v
    8.4.2 Disturbances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
    $ o' p0 W& v) B* q! [% X' }8.4.3 Stop Criterion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
    + C/ p0 s6 v7 {! F( ~8.5 Electro-magnetic Transients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211, J: z* b  p* l1 q* x* L
    8.6 Quasi-static Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213) [! `; Q0 `, u) W% j
    8.7 Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2178 K3 H" Y7 a8 e' c
    Part III: Device Models
    4 \' m/ z" x  d" a2 B9 Device Generalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
    & {6 E& G, f' c: S9.1 General Device Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
    $ c" A% g# G1 ]+ l7 a. u9.1.1 Initialization of Device Internal Variables . . . . . . . . . 223
    , B4 [% ]* v# o, {0 d) @& \0 Y6 [9.2 Devices as Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
    * [' B, e, y; i% H9 F% Z9.2.1 Base Device Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228- q2 Y0 K  l# U& ~
    9.2.2 Methods of the Base Class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
    6 K9 b' q5 L. g6 n9.2.3 Specific Device Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
    ) e3 ^, j/ T! ~0 }! ^" V10 Power Flow Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
    . @+ B! Z# _* p- G: S3 H10.1 Topological Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247$ ~3 U* s3 Y9 Z: ?+ q0 R7 {5 m
    10.1.1 Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2478 K* Q5 T# k) ^
    10.1.2 Areas, Zones, Regions and Systems . . . . . . . . . . . . . . . 249
    4 |6 w- v7 T7 ]# B4 `; }* e10.2 Static Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2506 n1 K5 d+ a& D
    10.2.1 PV Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2507 v) T/ P( G3 o" Q
    10.2.2 Constant Voltage Phasor Generator . . . . . . . . . . . . . . 254
    - ^- c2 W0 l/ X6 D10.2.3 PQ Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
    # U+ N. U' M+ T+ a10.3 Static Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
    ) {/ b6 e; x* u/ T( O10.3.1 PQ Load. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
    # O5 |+ t( R0 J% j2 F# Y8 {# K10.3.2 Constant Power Factor Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
    ' b7 w: ^' v" Q  ?; g6 f# e10.3.3 Shunt Admittance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
    4 \; E* T0 B) n4 S10.3.4 Switched Shunt Admittances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
    8 W/ D  x* E4 q: X" Q, d) N* s4 ]XVIII Contents' z( H+ ~3 P5 D* P
    11 Transmission Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2631 S1 a& V1 v: Y" X: i( J& i
    11.1 Transmission Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
    / p# P& _! C' c( r- o$ W5 j11.1.1 Line Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265- p& l: }9 ~( E
    11.1.2 Tie Line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
    # ^# @7 n7 R8 {, I* u* M5 F1 d; n11.1.3 Distributed Transmission Line Models . . . . . . . . . . . . 268
    / q' Q8 {3 H: W( ^1 B7 s; K  g11.1.4 Effect of Frequency Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270) v/ M7 m7 j% C- M! b+ v7 `  Q, R
    11.1.5 Coupling Device and Zero-Impedance Line . . . . . . . . 271
    4 U0 ~5 J* {# e+ c, ?" a6 B11.2 Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
    + k+ W( L+ E0 S11.2.1 Two-Winding Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2720 g3 _6 g! r3 }9 L  e
    11.2.2 Under Load Tap Changer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2759 M# D3 o$ G! p7 @
    11.2.3 Phase Shifting Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278+ J& P* M/ O+ Q) v% }
    11.2.4 Three-Winding Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
    $ N' Y0 B( l2 l" f( t7 [/ V6 r11.3 Vectorial Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282  U0 F$ ^4 S* \" o
    11.3.1 Incidence Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2841 b4 n7 e" m/ V' c7 c0 R
    11.3.2 Jacobian and Hessian Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
    0 [- O# T5 f1 t: v) b11.3.3 Network Connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287; ?: W! ]3 ~) C4 J, y2 c+ n. E
    12 OPF Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
      p0 ?& ^! }* `12.1 Network Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
    2 A, o+ }9 S# d  l% s' E4 m+ a12.1.1 Bus Voltage Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
    : k7 P4 u7 R- p12.1.2 Transmission Line limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291  J3 B% t4 T% I; r* t% k  N
    12.2 Generator Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2926 m* g" ]: J2 V; m+ x
    12.2.1 Capability Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292+ D1 {( d% n4 f$ `4 y* O; |, M
    12.2.2 Supply Offer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
    9 T- Z% S+ {8 `/ q12.2.3 Reactive Power Payment Function . . . . . . . . . . . . . . . 296
    8 ~/ W7 w$ U# @12.2.4 Generator Power Reserve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
    9 ~, }) K9 B' u* y; V$ Q% _12.2.5 Generator Power Ramp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2998 H: N. N, p" }: _8 [
    12.3 Load Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
    + z3 V5 g* X# u* P1 x12.3.1 Demand Bid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301) u7 v; e4 F7 a, C2 m" s7 E( t
    12.3.2 Demand Daily Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3022 Q1 H! g2 I, m
    12.3.3 Demand Power Ramp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303; k8 A- U( }! ?) T) H
    13 Faults and Protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
    & u0 T( G1 m7 h2 H5 @13.1 Fault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3056 l9 s( ~+ w# h+ w7 ]0 P
    13.2 Breaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
    ( [) u& M* a2 A7 f( ^/ k13.3 Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3071 O6 J* A' t6 l  l! e
    13.4 Phasor Measurement Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
    9 }- }0 E- G, m4 D! K& a6 _; q13.5 Bus Frequency Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
      g8 r" }& i: o0 ]0 R, N/ R14 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
    - b7 v1 @' J: {/ g+ Q% q' t: g9 b14.1 Voltage Dependent Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
    4 f0 w0 I( E2 c! P) g14.2 ZIP Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315; `4 Y- x2 L1 ^  D. g) K1 I
    14.3 Frequency Dependent Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3161 F% t* \) h8 d* u: D# K
    14.4 Voltage Dependent Load with Dynamic Tap Changer . . . . . . 317
    ( q5 y4 }  V, [5 y4 x/ ~14.5 Exponential Recovery Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
    : a% r  p' O% O& }+ Q' V3 Q# f9 s1 DContents XIX$ z3 |# B: I; j% U" c* w
    14.6 Thermostatically Controlled Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
    ) K) C* F9 y7 ?' n; W: {# I; M. f14.7 Jimma’s Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
    ; z6 r4 w0 L" D6 n! t' a( k14.8 Mixed Load. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3230 N9 n0 g' M6 s$ e$ `
    15 Alternate-Current Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
    $ q1 s+ E" B9 W# `15.1 Synchronous Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
      ]/ h% {7 K# i7 L15.1.1 Synchronous Machine Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . 326- H$ a: t% a- ?2 V& U
    15.1.2 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
    6 N3 ^, T* ~) ?9 f% O, a8 M15.1.3 Common Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328" H( f" x& a$ S* Q* w  d
    15.1.4 Stator Electrical Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
    # Z) t" r( R* X: n% r9 R$ J/ g% X15.1.5 Magnetic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
    1 `- M- A- G9 {4 ~) l7 O15.1.6 Simplified Magnetic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3320 p  C% }) O7 j2 _/ q1 _5 d
    15.1.7 Synchronous Machine Model Taxonomy. . . . . . . . . . . 336
    ! Y( t1 k7 k! r8 R& |15.1.8 Saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
    / N  @+ F, m% O1 l15.1.9 Center of Inertia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342: O0 U! I% _! n0 A& q& ]
    15.1.10 Dynamic Shaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
    1 Y# Y9 k2 |4 ^" y4 p+ {15.1.11 Sub-synchronous Resonance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3454 y$ H2 I: @* b3 m& q( G
    15.2 Induction Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
    # f" T% A3 @" {) `15.2.1 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
    - H$ F6 r$ @# A, I( D1 F0 e15.2.2 Torque Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349( d0 [) J! @& P* k' n
    15.2.3 Electromechanical Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
    & A+ G: b( G6 A# b& g) P+ Z( b8 D15.2.4 Detailed Single-Cage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
    7 ]! p- m' f+ U* b$ @% |15.2.5 Detailed Double-Cage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
    - s7 _  J$ O5 J$ l2 H$ v16 Synchronous Machine Regulators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
    9 F6 o: L+ L1 n7 f- Q16.1 Turbine Governor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
    : w# U2 _% b$ B0 U# ?8 L  k16.1.1 Turbine Governor Type I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358. u0 Q! Z8 E8 T+ ]% h
    16.1.2 Turbine Governor Type II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3595 \$ B: e7 o, c6 B2 m* o+ a$ V
    16.2 Automatic Voltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
    8 G/ |+ a( c+ \6 a$ T4 v16.2.1 Automatic Voltage Regulator Type I . . . . . . . . . . . . . 363
    " A" z( e- S* m% p: ]+ @+ n# T16.2.2 Automatic Voltage Regulator Type II . . . . . . . . . . . . 3641 C( n8 Z4 o1 l4 r
    16.2.3 Automatic Voltage Regulator Type III . . . . . . . . . . . . 366
    ; m' J! A" E" S- H- r16.3 Power System Stabilizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369" r# W9 m- d; Q- P) \* i/ I, B$ [
    16.3.1 Simplified Power System Stabilizer Model . . . . . . . . . 371) E8 l. |7 k9 [& q3 V% x
    16.3.2 Power System Stabilizer Type I . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3712 V% b" ]) ^- V/ }5 l2 t( `
    16.3.3 Power System Stabilizer Type II . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
    - T6 o6 {; B8 _16.3.4 Power System Stabilizer Type III . . . . . . . . . . . . . . . . 3739 x4 b: l' U  s6 W% w- C: R5 [6 _
    16.4 Over-Excitation Limiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373# K+ w* y% c: k- R5 j
    16.5 Under-Excitation Limiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
    0 p2 D* ~% H5 {7 r: p17 Direct-Current Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
    - T5 ^3 y- e* Q- p5 R17.1 Direct-Current Nodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
    . N  }. W  F9 s9 R17.2 Common Interface Equations for Direct-Current Devices . . . 379; [; Z' P4 p# D/ p1 U
    17.3 Ideal Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
    ; b6 X' M2 I# k3 e4 K; t17.4 Basic RLC Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
    ! r' Q; x; d2 i- U6 [: oXX Contents# i& \, ?) N/ P# |6 {) L
    17.5 Direct-Current Machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384  {8 z. i0 P5 ?, @. Y% |
    17.6 Other Direct-Current Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
    & o. \0 z  ^* j4 u6 G( S/ h17.6.1 Solid Oxide Fuel Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
    7 d; d4 m; J3 E. `/ C# t& U( W17.6.2 Solar Photovoltaic Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390( ]) @9 h! G/ j4 X, B9 b" ]
    17.6.3 Battery Energy System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
    ) b% H1 ~: M- U- b& Y% {, [, S18 AC/DC Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3956 R) ~& N9 D0 B
    18.1 High-Voltage Direct-Current Transmission System . . . . . . . . . 395
    + K4 b0 f% E! e+ L' b18.1.1 Per Unit System for DC Quantities. . . . . . . . . . . . . . . 3964 {& w" Q/ T6 m. Y4 N
    18.1.2 Rectifier Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
    # I" r! Z* V; t+ Q" ~18.1.3 Inverter Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397; E" M/ [2 P# k# W9 V
    18.1.4 HVDC Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3985 ~, x+ V& ?+ d
    18.2 Voltage Source Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
    ( Y" {+ D. N: h18.2.1 Simplified Dynamic VSC Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
    $ S) g% o7 K  i9 l18.2.2 Power Flow VSC Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409
    7 }3 c7 q9 `& [: i$ b: J, N, D. C/ t19 FACTS Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4131 N6 t0 r* \/ Q
    19.1 Static Var Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
    9 R1 x9 ?3 }! C8 s! K- E19.1.1 SVC Type I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413' w2 C5 R/ T' I+ z/ ]
    19.1.2 SVC Type II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
    , S0 \& T; D1 R7 f19.1.3 SVC Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415% B  p+ F. U) U6 A# h2 C$ s! y, N, S
    19.2 Thyristor Controlled Series Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . 417# {6 e6 ?& I! M  I7 k& E- i  ^- `
    19.2.1 TCSC Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4195 F0 X& S7 b1 W' b8 M# c
    19.3 Static Synchronous Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
    ! b+ @8 D) K& T3 }4 h19.3.1 Detailed Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4202 p: ?  Y& S- M, t3 M
    19.3.2 Simplified Dynamic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
    " G. w' ]3 L+ F: {$ n( l4 W7 o2 p19.3.3 Power Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
    . j; R, k6 q* Y19.3.4 STATCOM Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
    7 m, f( F) ^8 h19.4 Static Synchronous Series Compensator . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423, b" I2 l% {) I* q+ }, D: W2 r
    19.4.1 Detailed Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424! q$ R0 |+ x$ b) q" A
    19.4.2 Simplified Dynamic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426  U( ]5 I9 T% z6 ]# ~: }! O
    19.4.3 Power Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
    6 |$ Q& o( E! J7 I* `$ |19.4.4 SSSC Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
    & ]' n$ t( K0 U19.5 Unified Power Flow Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
    " b* j. I- {4 @4 C7 x19.5.1 Detailed Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428) }7 Z( {4 X" h2 k  M
    19.5.2 Simplified Dynamic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431% g* c/ y5 s( v8 I* \' |
    19.5.3 Power Flow Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433
    . _* A9 \  l! u5 i- L8 g19.5.4 UPFC Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4345 R2 a0 f, A$ D6 j
    20 Wind Power Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
    + z) |! ~6 v7 Q# H# b7 U20.1 Wind Speed Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4358 Z" o- z) S, C2 a9 p
    20.1.1 Weibull’s Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
    5 g" s3 s! |  B$ R$ D. i20.1.2 Composite Wind Speed Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
    3 O# G9 e, J8 N$ N) s1 s3 U20.1.3 Mexican Hat Wavelet Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
    9 _2 C+ R* ^6 M2 N- L, i8 }  G20.2 Wind Turbines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
    0 b+ Y! g$ t5 m  sContents XXI4 \3 y7 o( h$ Q& b2 I: z
    20.2.1 Single Machine and Aggregate Models . . . . . . . . . . . . 4416 i- l* X& [/ `
    20.2.2 Wind Turbine Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443& l  o5 \; W3 _) p' [
    20.2.3 Turbine Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
    9 F! Y" @% [: z; A20.2.4 Dynamic Shaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446; k6 u* ^0 d2 }# p* t
    20.2.5 Non-Controlled Speed Wind Turbine . . . . . . . . . . . . . 448
    0 E' z8 U' t3 J7 k) a20.2.6 Doubly-Fed Asynchronous Generator . . . . . . . . . . . . . 449: Z; T, T1 c4 N6 ^- |% K5 f
    20.2.7 Direct-Drive Synchronous Generator. . . . . . . . . . . . . . 453
    % b' v7 g4 O) l- D: Q2 EPart IV: Spare Material and Concluding Remarks
    0 g; Q6 O2 C( @1 }# ~" v; [' L5 f21 Data Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459# x9 z: w7 |' y, K+ ^- G
    21.1 Data Format Taxonomy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459+ W- u" h3 o! a* G/ l
    21.1.1 Data Organization and Structures . . . . . . . . . . . . . . . . 459
    8 R) T$ w! c6 \& h. n( X3 B: T21.1.2 Kind of Supported Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4611 J# k* g3 N# J& D
    21.1.3 Number of Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462# L% D8 J0 M) I- y
    21.1.4 Default Values, Prototypes and Data* j% f4 m! Z- Z( y' o0 ^) Z) Y
    Manipulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462- \9 J" ~5 [) W
    21.2 Canonical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
    ) f! M; c4 B3 e: K$ Q21.3 Common Information Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464, ^" r- x/ N# x% o+ r: p0 b! ]# ~
    21.4 Consistent Data Schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
    2 y- J, ]/ M# e' s/ Q7 ^- p0 O! c22 Visualization Matters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475' T3 q, n" O& e$ D5 k3 d/ m
    22.1 Graphical Interface vs. Command Line Approach . . . . . . . . . . 475
    ; U! `# [# q- \$ P3 f% z22.2 Result Visualization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478( D( S5 S$ N8 w! O
    22.2.1 Standard Two-Dimensional Plots . . . . . . . . . . . . . . . . 4785 T4 }6 e" G9 ]# Q5 e
    22.2.2 Temperature Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
    " k0 Y* ~+ a7 z22.2.3 Three-Dimensional Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484: f& ?: |* x/ u$ G1 n
    22.2.4 Geographic Information System. . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
    4 U" h% Q3 N* \1 I7 `23 Challenges of Scripting for Power System Education . . . . . 489
    5 ^8 [9 @  r) @" {- ], ~23.1 Concepts and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
    % N, h- J7 k; v0 M* ?23.1.1 Proprietary Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
    / D* x& V% K1 w1 L* F23.1.2 Open Source Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
    4 u( P3 ~7 ?- |9 ]" ^- E/ J" R23.1.3 Free Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490( F1 O' c- v  q0 [2 n6 B
    23.1.4 Free Open Source Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
    $ X2 q! C  x. k) z; ~. S9 _5 A0 @23.2 Education-Oriented FOSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4913 E7 ?. @: C/ p' F* E* x
    23.2.1 Pedagogical Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
    1 x8 F/ {! Y, t: d23.2.2 Failure of FOSS for Power System Analysis . . . . . . . 492
    6 y% l0 C6 V) ^3 B+ e( uXXII Contents: j: o  K5 w) f6 I+ ^
    Part V: Appendices
    9 N1 }9 V9 {' a0 X0 w4 \9 AA Python Libraries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
    ( Q5 n) n1 m& d) }! x# }( L) ?A.1 CVXOPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
    $ o" S  h9 r) N  l, OA.1.1 cvxopt.base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497
    * s( o; T3 {% k# h! oA.1.2 cvxopt.blas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502
    ( B3 ]( }$ I: u$ \A.1.3 cvxopt.lapack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502: J0 @/ }1 e( d: R
    A.1.4 cvxopt.umfpack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
    " U8 P) N3 y# A! J/ o8 D4 X9 eA.2 NumPy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505# \, n$ p& J) ?# `0 o. N
    A.3 Matplotlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5073 m. J" ^$ V+ {6 w9 n
    B System Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511: J& d- ?) S* e$ V. ~
    B.1 System Properties and Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511  u) y+ N- T5 b3 @( n9 {2 P
    C Control Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515* ~5 [( O, ]# r; u; G# u% A
    C.1 Representation of Basic Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5157 F/ c0 c1 }  Y9 @
    C.2 Hard Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516/ T3 C# P5 f) d! A4 D
    D IEEE 14-Bus System Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5239 p% F( u& E# I  u% [8 m4 v
    D.1 Common Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
    4 j1 v! H9 j6 ?. Q- nD.2 Static Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523$ e% g7 v* Z# S$ V8 D
    D.3 Market Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523
    : p/ o8 |# X: U* L" v5 ND.4 Dynamic Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524, t, V0 N% c) K% X1 S0 D
    D.5 FACTS Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
    # i* _, P/ M8 J" _8 Y9 QD.6 Wind Turbine Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526
    ' t$ G. z; N$ b2 eE Software Packages and Links. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529) o- |5 k  g) ~8 {, d5 I
    E.1 Software Packages Used in the Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529. O7 ?0 i* ^7 Y4 E* }
    E.2 Links related to Power System Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
    & c8 s* |7 @) K& wReferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5314 e( r* p0 W& x% ?# S; @. m& a& z' V
    Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
    0 u0 k' U5 Y8 m. S) I
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    发表于 2012-10-1 16:23:37 | 显示全部楼层
    这本书内容很丰富啊,从基本的模型到潮流、稳定性分析到控制、风机和FACTS等一应俱全啊!
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    发表于 2012-10-2 06:09:15 | 显示全部楼层
    楼主能不能发一个国庆红包给我啊+ _: s! M/ H, r2 e( a
    5464332@qq.com
    ; l) m5 ]% H" e, y9 @非常感谢啊
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    发表于 2012-10-2 08:38:33 | 显示全部楼层
    很感谢楼主的资料,可惜我的流量不够啊
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    发表于 2013-9-18 01:32:37 | 显示全部楼层
    回复 1# warrior0318
    - X2 K9 \% j% K: j  p* ]6 J! m, W6 T( m* i9 H& `6 q5 g/ ~
    六个压缩包里放着一模一样的东西,下一个就OK了,不知道为何楼主放六个,让人下了六次,真是伤不起。。。
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    [LV.Master]伴坛终老

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    发表于 2013-10-2 08:29:42 | 显示全部楼层
    这本好书一定要顶
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    发表于 2013-10-2 09:26:53 | 显示全部楼层
    呵呵  顶一下
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    发表于 2014-11-16 12:28:50 | 显示全部楼层
    资料很好,但没有足够的积分。
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    发表于 2017-6-18 22:36:05 | 显示全部楼层
    先存下,需要再来下载
    2 r" p' B6 R8 w. J( |1 e- b4 y
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