【正文】 態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算。 （ 2）發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，不計(jì)零序和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響 7 對(duì)于零序電流來(lái)說(shuō)，一方面，由于聯(lián)接發(fā)電機(jī)的 升壓變壓器絕大多數(shù)采用三角形 星形接法，發(fā)電機(jī)都接在三角形側(cè)，如果故障發(fā)生在高壓網(wǎng)絡(luò)中（大多數(shù)是這樣），則零序電流并不通過(guò)發(fā)電機(jī)；另一方面，即使發(fā)電機(jī)流通零序電流，由于定子三相繞組在空間對(duì)稱(chēng)分布，零序電流所產(chǎn)生的合成氣隙磁場(chǎng)為零，對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)也沒(méi)有影響。所以做出以下基本假設(shè)： （ 1）忽略發(fā)電機(jī)定子電流的非周期分量和與它相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流的周期分量 我們知道，在大擾動(dòng)，特別是發(fā)生短路故障時(shí)，定子非周期分量電流將在定子回路電阻中產(chǎn)生有功損耗，增加發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的電磁功率，在某些情況下（在發(fā)電機(jī)空載或輕載時(shí)），附加了非周期分量電流的損耗后，可能使發(fā)電機(jī)的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)的功率，從而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生減速運(yùn)動(dòng)。 精確地確定所有電磁參數(shù)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)在暫態(tài)過(guò)程中的變化是很困難的，對(duì)于解決一般的工程實(shí)際問(wèn)題往往也是不必要的。這樣，發(fā)電機(jī)的電磁功率與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率之間就失去了平衡，于是產(chǎn)生了不平衡轉(zhuǎn)矩。而隨著并行處理技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是可擴(kuò)展、高性?xún)r(jià)比的 PC 集群系統(tǒng)的出現(xiàn)，使這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可能性越來(lái)越大。但是由于我國(guó)電網(wǎng)的網(wǎng)架相對(duì)薄弱、負(fù)荷與發(fā)電中心地理位置較遠(yuǎn)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)負(fù)載較重，局部故障的發(fā)生可能引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問(wèn)題。 目前我國(guó)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá) 億千瓦，居世界第二；年發(fā)電量達(dá) 億千瓦時(shí)，居世界第一，即便如此，我國(guó)的發(fā)電量還是不足的。 截至到 20xx 年，以三峽工程為核心，以華中電網(wǎng)為依托，向東南西北四個(gè)方向輻射聯(lián)網(wǎng)的輸電線(xiàn)路已基本建成。 電力系統(tǒng)的互聯(lián)，可以帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但是長(zhǎng)期以來(lái)，“分省平衡”的策略成為我國(guó)電力發(fā)展的重要弊端，嚴(yán)重地制約著我國(guó)電力資源的優(yōu)化配置，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程明顯滯后。從事故前印度北方電網(wǎng)嚴(yán)重超載運(yùn)行情況來(lái)看，線(xiàn)路跳閘 4 前，電網(wǎng)已 嚴(yán)重超過(guò)其穩(wěn)定限額運(yùn)行，從而導(dǎo)致大面積停電。 印度電網(wǎng)，印度同中國(guó)一樣都是大的發(fā)展中國(guó)家。這都給我國(guó)的電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)了很多啟示。解決好電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)安全分析方法和安全穩(wěn)定控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，已成為電力生產(chǎn)、運(yùn)行、科研和制造部門(mén)的重要任務(wù)，不管在任何情況下，電力調(diào)度運(yùn)行部門(mén)都要把電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行放在首位。 因此，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題不但在非線(xiàn)性理論方面，也在非線(xiàn)性系統(tǒng)的實(shí)踐方面具有代表性。 對(duì)于我國(guó)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其覆蓋面積大，結(jié)構(gòu)薄弱，負(fù)荷密度極不均勻，而電源又往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，單位裝機(jī)容量分?jǐn)偟綐?biāo)準(zhǔn)輸電線(xiàn)長(zhǎng)度比發(fā)達(dá)國(guó)家的少得多。 我國(guó)即將形成的大型互聯(lián)混合輸電系統(tǒng)在世界上是舉世無(wú)雙的，如何保證該系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一個(gè)極其重大和迫切的研究課題。因此，估計(jì)大面積停電事故的幾率還將增長(zhǎng)。另一方面，互聯(lián)電網(wǎng)的缺點(diǎn)是，由于對(duì)事故的連鎖反應(yīng)，可能出現(xiàn)大面積停電。如果電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不夠強(qiáng)壯，或者安全自動(dòng)裝置不夠健全，或者管理失當(dāng)，都有可能使系統(tǒng)陷入穩(wěn)定危機(jī)，甚至大面積停電，乃至全網(wǎng)崩潰，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。然而，隨著電力市場(chǎng)化和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)越發(fā)復(fù)雜多變且接近其極限水平，同時(shí)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外時(shí)有發(fā)生由于系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性不足且對(duì)策遲緩引起的大停電事故，造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，這些都提示著我們提高對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性分析的重視。通過(guò)暫態(tài)分析還可以考察和研究各種穩(wěn)定措施的效果以及穩(wěn)定控制的性能，因此通過(guò)仿真來(lái)驗(yàn)證所求結(jié)果是否正確，即電力系統(tǒng)在某一狀態(tài)時(shí)是否是穩(wěn)定的具有重要意義。所以，由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定過(guò)程，是一個(gè)電磁暫態(tài)過(guò)程和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過(guò)程交織在一起的復(fù)雜過(guò)程。但是，由于原動(dòng)機(jī)調(diào)速器具有較大的慣性，它必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后才能改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的功率。 關(guān)鍵詞 ：電力系統(tǒng)，暫態(tài)穩(wěn)定，單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器， MATLAB 教學(xué)系意見(jiàn)： 系主任： （簽名） 年 月 日 III II Abstract With the development of society and technology,some large power systems have been turned up in the world these characteristic of these systems are wide boundary and nonlinear. With the impelling of the marketization of the power system and the regional working, the system operation are near its limit levels more and more. Sometimes the collapse of power system will be caused for the specific damage. A Single Machine Infinite Bus System (SMIBS) is established via the Power System Block in the MATLAB,and the Singlephase ground short circuit fault is setted .The fast faultclearing,automatic reclosing lock,the transformer neutral grounding via low resistance are adopted to simulate ,which are proved to improve the the power system transient stability. Key words: Power System , Transient Stability , Single Machine Infinite Bus System , Power System Stabilizer , MATLAB III 目錄 1 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述 ........................................ 1 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其意義 ................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ................................ 2 2 電力系統(tǒng)暫態(tài) 穩(wěn)定研究的內(nèi)容 .................................... 6 電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn) .............................. 6 大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng) ............................ 7 等面積定則 .............................................. 9 極限切除角 ............................................. 10 3 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的研究方法 ................................... 12 分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的線(xiàn)性方法 ......................... 12 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 ......................................... 14 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法 ............................. 15 研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ......................................... 18 4 電力系統(tǒng)常用仿真簡(jiǎn)介 ......................................... 20 常用的電力系統(tǒng)仿真軟件 ................................. 20 簡(jiǎn)介 ............................................. 21 保存圖形 ......................................... 23 5 基于 SIMULINK 的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 ................ 24 單機(jī) 無(wú)窮大系統(tǒng)的建模 .................................. 24 采用的模塊及其參數(shù)設(shè)置 ................................. 25 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 ................................. 31 6 結(jié)論 ......................................................... 38 參考文獻(xiàn) ....................................................... 41 致謝 ........................................................... 43 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其意義 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題是指電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)之后各發(fā)電機(jī)是否能繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問(wèn)題。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 利用 MATLAB 電力系統(tǒng)工具箱為平臺(tái)，通過(guò) SimPowerSystem 建立電力系統(tǒng)運(yùn)行中常見(jiàn)的單機(jī) — 無(wú)窮大系統(tǒng)模型，設(shè)置的是電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的單相 接地故障，模型中采用快速切除故障、自動(dòng)重合閘、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地、強(qiáng)行勵(lì)磁等方法進(jìn)行仿真，并證明了上述方法能夠提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。 電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)時(shí)，表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各種電磁參數(shù)都要發(fā)生急劇的變化。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)位置，即相對(duì)角的變化，反過(guò)來(lái)又將影響到電力系統(tǒng)中電流、電壓和發(fā)電機(jī)電磁功率的變化。在電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等工作中都要進(jìn)行大量的暫態(tài)分析。對(duì)這項(xiàng)工作已深入多年，并在離線(xiàn)計(jì)算中有成熟的算法取得了 2 良好的成果。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 電力系統(tǒng)的互聯(lián)，可以帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但是電力系統(tǒng)的規(guī)模越大，引起系統(tǒng)事故的可能性也越大，系統(tǒng)中任一元件發(fā)生故障都有可能引起事故擴(kuò)大。其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，不僅可以?xún)?yōu)化能源布局，充分利用西部地區(qū)豐富的水力資源，還可以減少備用容量，進(jìn)行區(qū)域間的相互功率支援和實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰效益。這種需求進(jìn)一步增加了輸電系統(tǒng)的壓力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均全國(guó)每年有 次穩(wěn)定事故，總損失電量為 萬(wàn) kWh，社會(huì)上由于停電造成的 損失就更大了。國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故統(tǒng)計(jì)表明， 3 暫態(tài)穩(wěn)定破壞的事故率居于首位，從而暫態(tài)穩(wěn)定分析組成動(dòng)態(tài)安全評(píng)定的主體。人區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)在經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定性之間的最佳協(xié)調(diào)問(wèn)題對(duì)有關(guān)算法的需求迫在眉睫。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的日益發(fā)展和擴(kuò)大，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題己成為最重要的問(wèn)題，越來(lái)越突出。隨著電力市場(chǎng)化和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)越發(fā)復(fù)雜多變且接近其極限水平 ,在運(yùn)行中，由于某種破壞性的原因，有時(shí)會(huì)引起電力系統(tǒng)崩潰的問(wèn)題，如發(fā)生在 20xx 年 8 月 14 日的美加大停電，20xx 年 7 月 30 日的印度電網(wǎng)大停電。諸多因素導(dǎo)致了美加大停電，其實(shí)這也不是偶然現(xiàn)象了，在此之前美國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)兩次規(guī)模較大的停電了。 20xx 年 7 月印度兩天之內(nèi)連續(xù)發(fā)生大面積停電事故，是有史以來(lái)影響人口最多的電力系統(tǒng)事故，超過(guò) 億人口受到了停電的影響。所以電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定依然是個(gè)重要的課題。 以廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)為主要內(nèi)容的電力體制改革實(shí)施后，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的步伐明顯加快，并且根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，制定了“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)跨區(qū)輸電、跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)，其目標(biāo)就是為了促進(jìn)電力資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。“十一五”末期，配合三峽地下電站開(kāi)發(fā)，建設(shè)向華北送電的支流輸電工程，南北之間將形 成以三峽為支撐的主干通道。如此大規(guī)模的全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的形成將大大有利于電力資源在全國(guó)范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。由于機(jī)電暫態(tài)仿真的計(jì)算量非常大，依據(jù)現(xiàn)有的條件，要對(duì)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。但是，由于原動(dòng)機(jī)調(diào)速器具有較大的慣性，它必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后才能改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的功率。所以，由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程，是一個(gè)電磁暫態(tài)過(guò)程和