【正文】 計(jì) 算穩(wěn) 定 結(jié) 果 文 件穩(wěn) 定 數(shù) 據(jù) 文件 . s w i 圖 31 BPA 整體運(yùn)行流程圖 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 17 1． 第一步 進(jìn)入 BSDBPA 的界面的圖標(biāo)是 ： 2． BPA 軟件主要的使用可以總結(jié)為兩個(gè)部分，輸入部分和輸 出部分。由于節(jié)點(diǎn)的類型分為三類，平衡節(jié)點(diǎn)， PQ， PV 節(jié)點(diǎn)。 B 卡如下： B bus_2 1 第 1 列填寫卡片的類型，基本的的卡片類型主 要有節(jié)點(diǎn)卡 B,線路數(shù)據(jù)卡 L，變壓器卡 T。在 36 的例子中存在 5 個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn) 1 為平衡節(jié)點(diǎn)（使用 BS 卡），其他的都為 PQ 節(jié)點(diǎn)（ B 卡）。第 19 到 20 填寫分區(qū)名。第 51~62填寫線路對地電抗。第 15 到 18 填寫基準(zhǔn)電壓。第 63 到 67 列填寫分接頭 1 的電壓值。拖 動(dòng) 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。 圖 32 是 例題 81 的系統(tǒng)圖。 1239。1 2 sinqEP X ?? 公式 (33) 這樣我們可以通過下面的曲線圖 35。1?0TPP ??4?3?2?a fedbhgdk321 圖 35 功率曲線圖 由發(fā)電機(jī)的電磁功率和功角的關(guān)系我們可以得出曲線圖，故障前的曲線為 1，故障后為 3， 保護(hù)裝置作用后為 2。圖 35的 a 是正常運(yùn)行點(diǎn)，當(dāng)這是發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)電抗增大，發(fā)電機(jī)的輸出功率 TP 減小，但是原動(dòng)機(jī)的的機(jī)械功率保持不變，這樣 0 TPP? ，這是就存在一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)功率差導(dǎo)致過剩轉(zhuǎn)矩，過剩轉(zhuǎn)矩會(huì)使得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子加速，但是在短路的那一瞬間，運(yùn)動(dòng)的物體由于慣性的作用， 轉(zhuǎn)子的角度不好瞬間變化。這就本論文研究的暫態(tài)穩(wěn)定 。 0 1 0 11 .1 9 31 .3 9 2 7eeGQ X P XUUUUQ X p XEUUU? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 得到初始的功角 1 100133 .93 oXtg QXUU? ???? 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 。極限切除角表達(dá)如下 。如果這時(shí)候繼電保護(hù)動(dòng)作，故障被切除，假設(shè)是在 k 點(diǎn)被切除，那么功率特性曲線變?yōu)?II， 這是轉(zhuǎn)子由于慣性 ? 不會(huì)馬上變化，由曲線可以知道，這時(shí)候發(fā)電機(jī)的輸出功率 TP 大于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率 0P ，轉(zhuǎn)子速度開始減慢，但是我們知道轉(zhuǎn)子此時(shí)的轉(zhuǎn)速必然比同步轉(zhuǎn)速快， ? 還得繼續(xù)增大，此時(shí)運(yùn)行點(diǎn) d 向 e 運(yùn)行，假設(shè)這是轉(zhuǎn)子速度降到同步轉(zhuǎn)速， ? 停止增大，但是還是不滿足發(fā)電機(jī)的平衡條件，運(yùn)行點(diǎn)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的降低開始回頭，由運(yùn)行點(diǎn) e 向 b 點(diǎn)靠近， 當(dāng)超過 b 點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子有開始加速，如果不存在線路損耗，那么久會(huì)這么一直循環(huán)下去，但是實(shí)際的工程問題損耗必然存在，最后會(huì)停留在一個(gè)新的運(yùn)行點(diǎn)上。 發(fā)電機(jī)的輸出功率為 TP 。拖 動(dòng) 側(cè) 邊 手 柄 更 改 文 本 塊 的 寬 度 。 由于發(fā)電機(jī)的電磁功率與功角存在一個(gè)正弦的關(guān)系，有圖 33 和圖 34 得出，它們的發(fā)電機(jī)的輸出功率短路前后分別為 39。 J X dJ X T 1J X T 2U = CJ X LJ X LE 圖 33 短路前系統(tǒng)圖 J X dJ X T 1J X T 2U = CJ X LJ X LEJ X 圖 34 短路后系統(tǒng)圖 網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生故障正常運(yùn)行時(shí) 電 勢 E 與無限大系統(tǒng)之間的電 抗 為 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 39。GG拖 動(dòng) 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。 3． 程序編完后的運(yùn)行按鈕為 ： 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 36 例題電路網(wǎng)絡(luò)如圖 32，潮流計(jì)算程序?yàn)楦奖?1，潮流結(jié)果輸出為圖 33 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 拖 動(dòng) 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。第 28 到 31 填寫 變壓器另一側(cè)電壓。 要構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，變壓器也是其中一個(gè)重要的部分。第 38 到 40 填寫并聯(lián)線路數(shù)目號。 格式如下 ： L bus_1 1 bus_3 1 第 1 列填寫卡片的類型。第 21~30 填寫有功負(fù)荷與無功負(fù)荷。輸入格式主要如下不同列代表不同的內(nèi)容，下面簡單的介紹我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所使用的卡片和卡片所需填的內(nèi)容?？ㄆ奶砑訄D標(biāo)為 ： 本次設(shè)計(jì)主要涉及以下幾種類型的數(shù)據(jù)卡片。軟件經(jīng)過改良有近 900 多種檢錯(cuò)信息， 用戶 通過錯(cuò)誤提示，進(jìn)行對程序的修改 。系統(tǒng)有 16 種報(bào)告，用戶按照自己所需的可以進(jìn)行選擇自己所需的報(bào)告。提到穩(wěn)定性，提供更優(yōu)質(zhì)的電能，滿足用戶的需求。 (3) 自動(dòng)電壓 仿真 控制 ： 同步 發(fā)電機(jī) PQ， PV，平衡 節(jié)點(diǎn) 的電壓控制。計(jì)算方法采用 P－ Q 分解法和牛頓－拉夫遜法相結(jié)合，以提高潮流計(jì)算的收斂 性能。 BPA 長時(shí)間廣泛應(yīng)用于 在我國電力系統(tǒng) 的各個(gè)部門 。現(xiàn)在我們使用的中國版 BPA 是 1990 版 BPA 程序的升級版。要求對發(fā)電機(jī)的模型進(jìn)行分析和推導(dǎo) ， 更深入的理解電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。定義了相應(yīng)的運(yùn)算電抗，運(yùn)算電導(dǎo)及其同步電機(jī)的實(shí)用參數(shù)，導(dǎo)出同步電機(jī)的各種實(shí)用方程，這幾種方程在電力系統(tǒng)的應(yīng)用十分普遍。另外系統(tǒng)很大的情況下，并且對數(shù)據(jù)的精度要求不是很苛刻的條件下，也是優(yōu)先采用二階模型，因?yàn)楦唠A模型雖然得到的精度相 對較高但是輔助的人力物力更多更大，所以優(yōu)先選擇二階模型。 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 13 ... . . . ... . . . . . . . . . . .( ) ( 1 )1d q q dq q d d qrJ m e m q q d d d q d qu x i riu E x i rid ωT T T T E i E i x x i i D ωdtd δωdt???? ??? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ??? 公式 （ 244） .qE? 恒定模型 忽略暫態(tài) 凸極效應(yīng)， 并且讓 39。 保留 .dqu 、 .dqi 、 .qE? 、 .rω 、福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 δ （ 7未知）和 .fE 、 .mT （ 2已知）共 9個(gè)變量，方程為 3個(gè)電壓方程、 2個(gè)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程和 2 個(gè) dq 軸網(wǎng)絡(luò)方程 [6]。 （ 1）忽略定子 d、 q軸暫態(tài)，即定子電壓方程中 .dpψ 、 .qpψ 均為 零 ； （ 2）在定子電壓方程中， 1( . .)rω pu? ，在速度變化不大的過渡過程中，誤差很??； （ 3）忽略 D、 Q 繞組，其作用可在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中補(bǔ)入阻尼項(xiàng)近似考慮。 39。. . .39。d d q q qE E X X i? ? ? 公式 （ 234） 此時(shí)消去 gi 將（ 234）代入（ 232）中得到 39。39。0 . . . . .()qd f q f q d d ddET E E E E x x idt ???? ? ? ? ? ? 公式 （ 225） 通過上面我們知道 DQ 繞組決定超瞬變過程，所以繞組 D 的電壓方程可以得出 ..0 . 0 . . . . . .()qqd d q q d d ddE dET T E E x x idt dt?? ??? ?? ?? ? ? ??? ? ? ? ? 公式 （ 226） 這樣我們根據(jù)同樣的的計(jì)算方法介個(gè) gQ 繞組的電壓方程得出 ? ?.0. . . . .qd d d d qdET E x x idt ?? ? ?? ? ? ? 公式 （ 227） ..0. 0. . . . . .()qqd d q q d d ddE dET T E E x x idt dt?? ??? ?? ?? ? ? ??? ? ? ? ? 公式 （ 228） 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程同模型一 1dδ ωdt?? 公式 （ 229） 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 9 同步發(fā)電機(jī)的五階模型推導(dǎo) 五階模型 導(dǎo)出思路： 方程數(shù)為 10 個(gè)， 7 個(gè)狀態(tài)量（ d、 q、 f、 D、 Q、 rω 、 δ ），忽略定子暫態(tài)，dpψ 、 qpψ 均為 0，降為 5 階，變量數(shù)變?yōu)?16 個(gè)（ dqfu 、 dqfDQi 、 dqfDQψ 、 mT 、rω 、 δ ），假設(shè) fu 和 mT 為已知量（勵(lì)磁繞組和原動(dòng)機(jī)輸入），變量減為 14個(gè)，通過方程數(shù)為 10（ .dqfDQu 、 .dqfDQψ ） +2（ .rω 、 δ ） +2（ dq 軸網(wǎng)絡(luò)方程） =14個(gè)，可以求解。 39。瞬變過程的同步發(fā)電機(jī)磁鏈方程可以寫為下形式 。 1f m q q d d q q qd ωT T E i E X X i i D ωdt ??? ? ? ? ? ??? 公式 （ 221） 1dδ ωdt?? 公式 （ 222） 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 這樣有式（ 210）（ 211）（ 212）（ 216）（ 220）（ 221）（ 222）構(gòu)成的方程組就是發(fā)電機(jī)的 7 階方程了 。 39。0 o dq a d q d q qT E X iQ E X X i? ? ? ? ? 公式 （ 220） （ 25）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 ? ? ? ? ? ?39。 39。0 Qq XT rQ?得到 ? ?39。 39。 39。o o qd o d o q q d D dT E T E E E X X i? ? ? ? ? 公式 （ 216） （ 4） Q軸阻尼繞組的電壓方程將（ 23）的第二式兩邊同時(shí)乘以 ,aq QXX? 得到 239。 39。 39。 ooda qqdo dodaXX T E T EXX ??可化簡為 ? ?39。 39。o oda qd d o q q d D ddaXXT E T E E E X X iXX ? ? ? ?? 公式 （ 215） 由于39。 39。 39。 39。 1q q d d dqqDdd d dE E X X iEEiiX x X X? ? ??? ? ??? 公式 （ 214） 將（ 213）、 （ 214）經(jīng)過（ 24）可得出 D 繞組的電壓方程 ? ?39。39。39。 39。 39。 39。39。 ../f adUf fE X r? 公式 （ 26） q. adifEX? 公式 （ 27） 39。39。 只讓基波正序電量進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子繞組，以便使定子電壓方程代數(shù)化 [6]。對于不同的實(shí)際問題及分析工具，電機(jī)模型當(dāng)然也做了不同的的簡化，因此同步電機(jī)實(shí)際的模型也有不同形勢。 同步發(fā)電機(jī)的模型 意義 由于電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，它不是有簡單的一臺(tái)發(fā)電機(jī)構(gòu)而是由數(shù)百臺(tái)發(fā)電機(jī)組成的一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)還包括加勵(lì)磁系統(tǒng)，調(diào)速器和原動(dòng)機(jī)等等，這些參數(shù)將會(huì)出現(xiàn)多維的復(fù)雜綜合問題，給計(jì)算帶來很大的不便。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè) 首要前提是每 臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子 速度保持一致 ， 這樣的同步轉(zhuǎn)速也就是論文所探討的發(fā)電機(jī)功角 恒定使得系統(tǒng) 不會(huì)發(fā)生震蕩 ，保持正常運(yùn)行。 當(dāng)然可能因?yàn)槟承┰蚶缍搪罚瑪嗑€等大擾動(dòng)使 整個(gè)電力 系統(tǒng)的 部分 結(jié)構(gòu)和 系統(tǒng) 參數(shù)發(fā)生了比 較大的變動(dòng) ， 接著整個(gè)系統(tǒng)的潮流與系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)之間的輸出功率發(fā)生了巨大的變化，最終結(jié)果 導(dǎo)致破壞了原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的功率平衡， 也就是說 0 Tpp? ，在分 析 81 的例子中，系統(tǒng)突然發(fā)生短路，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率 Tp 不變，但是輸出功率嚴(yán)重降低，因此 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生不平衡轉(zhuǎn)矩， 這個(gè)過剩的轉(zhuǎn)矩 導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化。 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第 2 章 同步發(fā)電機(jī)模型 同步發(fā)電機(jī)關(guān)于電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定現(xiàn)象與機(jī)理 功角穩(wěn)定性 問題在部分教材上也被稱為發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性問題。 本文主要應(yīng)用時(shí)域仿真發(fā)進(jìn)行分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的例子。 它先 構(gòu)造一個(gè)李雅普諾夫函數(shù)，這個(gè)函數(shù) 必須符合系統(tǒng)穩(wěn)定。 更重要的是它輸出信息利用率很低。 這個(gè)方法得到廣泛的利用。 本書對于功角穩(wěn)定的分析主要有以下這些方法。這樣就出現(xiàn)了穩(wěn)定性的問題。為了解決這個(gè)問題，在未來可能要 對過去 經(jīng)營進(jìn)行改革 和創(chuàng)新。 通過 近年來人們研究 ， 各大國 總結(jié)出不少 寶貴的 經(jīng)驗(yàn) 。 不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步 [1]。 電力系統(tǒng) 的功角穩(wěn)定包括 三 個(gè)方面的穩(wěn)定 ： 。 隨著發(fā)電機(jī)逐漸形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 也成為 是一個(gè) 越來越 復(fù)雜的問題， 因此 對它的研究 已經(jīng)成