【正文】 ...................... 34 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 10 頁 第 1 章 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述 電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生自發(fā)震蕩或非周期性失步，自動恢復(fù)到初始運(yùn)行狀態(tài)的能力。 電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)在某個運(yùn)行情況下突然受到較大擾動后，能否經(jīng)過暫態(tài)過程達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)或恢復(fù)到原來的狀態(tài)。引起電力系統(tǒng)大擾動的原因很多，歸納起來，主要有以下幾種。如切除或投入較大容量的發(fā)電機(jī)、變壓器和較重要的線路引起的大的擾動。但此種嚴(yán)重故障發(fā)生的次數(shù)最少，據(jù)統(tǒng)計，在高壓電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路的次數(shù)一般占總短路次數(shù)的 6%~7%左右。但單相短路對系統(tǒng)的擾動在短路故障中是最小的，其中瞬時性雷擊單相短路又占單相短路的 70%左右，它對系統(tǒng)的影響就更小了。 （ 2）中間階段：在起始階段后，大約持續(xù) 5s 左右的時間段。另外，系統(tǒng)中還將由于頻率和電壓的下降，發(fā)生自動裝置切除部分負(fù)荷等操作。目前，線路保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入微機(jī)保護(hù)時代，電力系 統(tǒng)繼電保護(hù)中的信號處理仍以分析為主，同時考慮到電力運(yùn)行實際情況，在 Matlab/Simulink 平臺下更好的運(yùn)用仿真手段更突出了現(xiàn)實意義。通過仿真參數(shù)來證明電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定方面的理論。它強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算與可視化功能，簡單易用，開放式可擴(kuò)展環(huán)境，特別是所附帶的 30 多種面向不同領(lǐng)域的工具箱支持，使得它在許多科學(xué)領(lǐng)域中成為計算機(jī)輔助設(shè)計和分析，算法研究和應(yīng)用開發(fā)的基本工具和首選平臺 [2]。研究中心的專家為主的 MATLAB 的開發(fā)的工具箱，主要用于電力系統(tǒng)電力，電子電路的仿真。 配電網(wǎng)的故障現(xiàn)狀及分析 電力系統(tǒng)中壓配電網(wǎng)一般采用不直接接地或經(jīng)消弧線圈接地方式，因其發(fā)生接地故障時，流過接地點(diǎn)的電流小，所以稱為小電流接地系統(tǒng)。 對配電網(wǎng)接地短路故障的研究，主要有利用短路后的穩(wěn)態(tài)分量、諧波分量和暫態(tài)分量等幾種方法。通常指第一或第二振蕩周期不失步。 暫態(tài)穩(wěn)定仿真流程 由于電力系統(tǒng)的動態(tài)仿真研究將不能在實驗室進(jìn)行的電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬得以實現(xiàn)。對各元件的參數(shù)也作了一定的取舍與簡化，隨著模塊庫的不斷更新與完善，利用已有模塊搭建的系統(tǒng)基本能模擬實際電力系統(tǒng)的 特性．成為對電力系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計、仿真的一個有力工具。這里所謂的大干擾，是相對于小干擾而言的。 其中短路故障的擾 動最為厲害，常以此作為檢驗系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定的依據(jù)。當(dāng)動態(tài)電路從某一穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一穩(wěn)定狀態(tài)時，一些物理量（如電容電壓，電感電流等）并不會突變，而是需要一定時間。 39。達(dá) b 點(diǎn)后，輸入的機(jī)械功率 Pm大于輸出的電磁功率 PIIb，不平衡凈加速功率大于零。由于 Ne ??? 及機(jī)組轉(zhuǎn)子的慣性作用，則功率角 ? 還在增大，運(yùn)行點(diǎn)沿 PIII 由 e 點(diǎn)向 f 點(diǎn)移動，當(dāng)?shù)竭_(dá) f 點(diǎn)時，其轉(zhuǎn)速 Ne ??? （同步轉(zhuǎn)速），功率角 ? 不再繼續(xù)增大，這時的功率角為最大功率角 max? 。然后又開始第二次振蕩， 功率角 ? 由小到大，運(yùn)行點(diǎn)沿功 角特性 PIII 越過 k 點(diǎn)又達(dá) f 點(diǎn)。 當(dāng)短路故障切除得遲些， ? c 更大時，在故障切除后，運(yùn)行點(diǎn)沿功率 PIII不斷向功率角增大的方向移動過程中，雖然轉(zhuǎn)子在不斷減速，但運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)曲線 PIII 上的 39。k 點(diǎn)后，情況發(fā)生逆轉(zhuǎn)。也可采用自適應(yīng)變不長的求解方法，即當(dāng)解的變化較快時，步長會自動的變小，從而提高計算精度。 補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ喝珉p回路運(yùn)行，兩組電容器組均投入。 欠制動：投入后減少的加速面積不足； 過制動：故障發(fā)生后，由于制動電阻的投入，加速面積很小，因而沒有失步；但是切除故障后，由于制動電阻同時被切除，因而 PIII 曲線不受制動電阻的影響。 減少原電機(jī)輸出的機(jī)械功率 由于轉(zhuǎn)子運(yùn)動切除故障后，減小作用在轉(zhuǎn)子上的剩余功率，增大減速面積。 單機(jī) —無窮大系統(tǒng)原理 電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定分析中，常采用的模型是單機(jī)對無窮大系統(tǒng)，單機(jī) —無窮大系統(tǒng)認(rèn)為功率無窮大，頻率恒定，電壓恒定，是工程上最常用的手段，也是電力系統(tǒng)模擬仿真最簡單、最基本的的運(yùn)行方式 [7]，即對現(xiàn)實進(jìn)行近似處理，以簡化模型，更有利于得出結(jié)論，簡化計算過程。仿真圖如下： 圖 單機(jī)無窮大電力系統(tǒng)仿真原理圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 20 頁 利用 matlab 來對系統(tǒng)進(jìn)行仿真，主要針對的是在系統(tǒng)中加入電容補(bǔ)償器對系統(tǒng)有何改善，在 切除故障和 切除故障中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化的情況的比較。 仿真模型的搭建 利用 MATLAB 下的 SIMULINK 軟件和電力系統(tǒng)模塊庫 (SimPowerSystems)進(jìn)行系統(tǒng)仿真是十分簡單和直觀的，用戶可以用圖形化的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過 SIMULINK 環(huán)境中的菜單直接啟動系統(tǒng)的仿真過程，同時將結(jié)果在示波器上顯示出來。 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 22 頁 運(yùn)行效果仿真圖 改變故障模塊中的短路類型 （ 1） 單相短路接地故障 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 （ 2）兩相短路接地故障 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 23 頁 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 （ 3）兩相短路故障 圖 故 障 ，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 24 頁 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 （ 4）三相短路故障 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線圖 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 25 頁 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏移角的變化曲線圖 圖 故障 后切除線路，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏移角的變化曲線圖 結(jié)論分析：在故障 ，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時間的增加而逐漸減?。ㄔ?），趨于穩(wěn)定值，因此系統(tǒng)是穩(wěn)定的；當(dāng)故障后 障線路是（切除時間大于極限切除時間），發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時間的增加而增大，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。系統(tǒng)不穩(wěn)定。而改善 的系統(tǒng)無論是在 ，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨時間的增加而增大，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。運(yùn)用小波變換對故障信號進(jìn)行特征提取，完成了對故障檢測點(diǎn)的實時分析和研究，對電力系統(tǒng)運(yùn)行中易出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行調(diào)試和分析，通過仿真運(yùn)算驗證了方法的正確和可行性，總之，利用 MATLAB強(qiáng)大的計算功能和編程技術(shù)，提高仿真計算的靈活性和效率，為仿真 電力系統(tǒng)，分析電力系統(tǒng)提供了一種新的手段。 有待進(jìn)一步研究的工作： 1) 對故障信號的提取過程尚需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。他們不僅能夠授我知識、學(xué)問，而且從更多方面指導(dǎo)我的人生，使我更加完善自己。這種學(xué)習(xí)模式的大大提高了學(xué)習(xí)的自主能動性，發(fā)揮了團(tuán)隊合作精神。 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 34 頁 參考文獻(xiàn) [1] 王晶，翁國慶．張有兵．電力系統(tǒng)的 MATLAB/SIMULINK 仿真與應(yīng)用 ．西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 年 9 月 ． [2] 李國勇，謝克明．楊麗娟．計算機(jī)仿真技術(shù)與 CAD—基于 MATLAB 的控制系統(tǒng)（第二版） ．電子工業(yè)出版社， 2020 年 6 月 ． [3] 李穎． Simulink 動態(tài)系統(tǒng)建模與仿真（第二版）．西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 年 11 月 ． [4] 于貴江．基于小波分析的故障信號檢測．哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報， 2020 年 2 月 ． [5] 任震．黃雯瑩．石志強(qiáng)．小波變換及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，電力系統(tǒng)自動化， 1997年 3月 ． [6] 吳軍基，吳秋偉，楊 偉．電力系統(tǒng)故障時刻提取的小波分析，繼電器學(xué)報， 2020年 12月 ． [7] 周兆慶，陳星鶯． Matlab電力系統(tǒng)工具箱在電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真中的應(yīng)用，電力自動化設(shè)備期刊， 2020年 4月 ． [8] 于群 曹娜 . 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