【正文】
現(xiàn) 電磁暫態(tài)過程 以外,特別地,由于擾動引起 系統(tǒng)結構或參數(shù) 的變化,使系統(tǒng) 潮流 和各發(fā)電機的 輸出功率 也隨之發(fā)生變化,從而破壞了原動機和發(fā)電機之間的 功率平衡 ,在機組軸上產(chǎn)生不平衡轉矩,使它們開始 加速或減速 。 它們在不同程度上直接或間接地影響發(fā)電機和 原動機功率 的變化。各機組之間的相對轉速最終衰減為零,使系統(tǒng)回到擾動前的穩(wěn)態(tài)運行情況,或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行情況。對于這種結局,稱電力系統(tǒng)是 暫態(tài)不穩(wěn)定的 ,或稱電力系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定。 因此,通常需要針對不同的穩(wěn)態(tài)運行情況以及各種不同的擾動 分別進行暫態(tài)穩(wěn)定性分析 。當穩(wěn)定性不滿足規(guī)定要求,或者需要進一步提高系統(tǒng)的傳輸能力時,還需要研究和采取相應的 提高穩(wěn)定措施 。 (2)在不對稱故障或非全相運行期間,略去發(fā)電機定子回路基波零、負序分量電壓、電流對電磁轉矩的影響。 實際系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明,在一般情況下失去暫態(tài)穩(wěn)定的過程發(fā)展比較迅速,通常根據(jù)擾動后 1秒左右 (即 第一個搖擺周期 )或幾秒鐘 (開始幾個搖擺周期 )內(nèi)發(fā)電機轉子間相對角度的變化情況,便可以判斷系統(tǒng) 是否穩(wěn)定 。 ( 2)同步發(fā)電機轉子運動的搖擺方程。 ( 6)直流系統(tǒng)整流器和逆變器控制行為的微分方程。 ( 3)各直流線路的電壓方程。 , ,? ,?, ,V I P Q0 1 2 1 2? F x x x y y yj m n( , , , , , , , )? ? ? i = 1, , n 在不考慮電力網(wǎng)絡內(nèi)發(fā)生的暫態(tài)過程,我們可以用一組代數(shù)方程來描述電力網(wǎng)內(nèi)運行參數(shù)( )的關系,即: 上式中的代數(shù)方程式可包括網(wǎng)絡方程,發(fā)電機定子繞組電壓平衡方程,用靜態(tài)特性模擬的負荷方程等。 核心問題 機網(wǎng)接口的處理 微分方程求解的數(shù)值穩(wěn)定性問題 微分方程與代數(shù)方程交替求解的交接誤差問題 故障與操作的處理 t ?穩(wěn)定的判據(jù) 電網(wǎng)遭受每一次大擾動后,引起電力系統(tǒng)各機組之間功角相對增大,在經(jīng)過第一或第二個振蕩周期不失步,作同步的衰減振蕩,系統(tǒng)中樞點電壓逐漸恢復。 事實上,當系統(tǒng)受到大干擾后,如切除輸電設備、發(fā)生短路故障、線路自動重合、串聯(lián)電容的強行補償?shù)?,電力系統(tǒng)的結構和參數(shù)由于以上各種操作而發(fā)生改變,這時就必須修改 Fj 的內(nèi)容。 j?j? ( 2) 由于忽略網(wǎng)絡中的電磁暫態(tài)過程,各節(jié)點的電壓、電流以及發(fā)電機和負荷的功率,在網(wǎng)絡故障或操作瞬間將發(fā)生突變,但狀態(tài)變量 x 則是連續(xù)變化的。 , 二、暫態(tài)穩(wěn)定計算基本流程 輸入原始數(shù)據(jù)和信息 擾動前系統(tǒng)的潮流計算并計算初值 y(0) 計算狀態(tài)變量初值 x(0) 形成微分方程式和代數(shù)方程式 置 t=0 有無故障或操作 修改微分方程式或代數(shù)方程式 是否網(wǎng)絡故障或操作 解網(wǎng)絡方程并重新計算 y(t) 計算 y(t+Dt), x(t+Dt) 判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定 置 t=t+Dt t≥Tmax 輸出計算結果并停止 是 是 否 否 無 顯式積分法 隱式積分法 三、微分方程和代數(shù)方程的形成和修改 在暫態(tài)穩(wěn)定計算程序中, 形成微分方程 實際上只是根據(jù)發(fā)電機、勵磁系統(tǒng)、原動機、調(diào)速系統(tǒng)和感應電動機負荷等元件所采用的具體數(shù)學模型,給出其在典型數(shù)學模型中所屬類別的信息和具體的參數(shù),當發(fā)生操作時,如果涉及到 微分方程的修改 ,則只需按照操作的具體內(nèi)容,修改相應數(shù)學模型所屬的類別和參數(shù)。因此在簡單故障情況下,對于負序網(wǎng)絡和零序網(wǎng)絡的影響可以用在正序網(wǎng)絡 追加 適當 綜合等值阻抗 的方法來模擬,從而形成 正序增廣網(wǎng)絡 。 同步發(fā)電機模型 坐標變換 (實數(shù)) 網(wǎng)絡 復數(shù) 序網(wǎng) 其它 元件 dqxy ??02Z0Z1。 不具備 ?????? ?GBBG的形式,無法將上面方程化為復數(shù)方程與網(wǎng)絡方程聯(lián)立求解。 ( 1)交替求解法 當采用顯式積分方法(如歐拉法、改進歐拉法、龍格 — 庫塔法和預測 — 校正法等)求微分方程數(shù)值解時,交替求解法求解電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性的過程較簡單。 ( )t t? D( )t t? D以梯形積分法為例: x t t x ttx t t x t t y t t y t ty t y t y t y tx t t x ttx t t x t tm nm nm m m1 1 1 1 11 1 11 122( ) ( ) { [ ( ), , ( ), ( ), , ( )][ ( ), , ( ), ( ), , ( )]}( ) ( ) { [ ( ), , ( ),? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?DD? D D D D?DD? D D? ?? ??? +y t t y t ty t y t y t y tF x t t x t t y t t y t tF x t t x t t y t t y tnm m nm nn m n11 11 1 11 100( ), , ( )][ ( ), , ( ), ( ), , ( )]}[( ( ), , ( ), ( ), , ( )][( ( ), , ( ), ( ), , (? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?D D?D D D DD D D?? ?? ??? ? +D t )]對上述聯(lián)立方程同時求解可得 x t t x t t y t t y t tm n1 1( ), , ( ), ( ), , ( )? ? ? ?D D D D? ?聯(lián)立求解的方法通常采用牛頓一拉夫遜法。 具有 1 階精度。計算表明, 14階 Taylor 級數(shù)法每一積分步長的計算量相當于 4 階龍格 庫塔法。Taylor級數(shù)法的步長取 。 多步:三點、四點、五點 亞當姆斯法 ? ???????????????htxtxxxhtxxxnnnnnnnnnn),(),(),(11021110)()(???2。 例:對 0/ ??? ?? xdtdx)1(1 hxx nn ????)1(~~ 1 hxx nn ????用前向 Eular法時 實際得到的是近似值 111 ???? h?)1(1 hee nn ????誤差: 顯然,只有 ?/20 ?? h時, e不會增殖,則 時,該算法是數(shù)值穩(wěn)定的 對隱式梯形算法 )( 121 ?? ???? nnhnn xxxx ??實際得到的是近似值 nhhn xx 2/1 2/11 ????? ?nhhn xx ~~ 2/1 2/11 ????? ?12/1 2/1 ??? hh??nhhn ee 2/1 2/11 ????? ?誤差: 由于: 故對任意 h 0,該算法都是穩(wěn)定的,稱為 A穩(wěn)定 4。 單 步法,速度快,作 為 解問題的初 試 法 ode23 2/3階 RK (2,3)法 ( Explicit RungeKutta (2,3) pair of Bogacki amp。 ode23tb 採用 TRBDF2方法,和 ode23s一樣, 對于誤差容許范圍較寬的情況 ,比 ode15s效果好,可解剛 性問題 。 電磁暫態(tài)仿真 采用 帶阻尼的隱式梯形積分 法,避免開關動作后發(fā)生數(shù)值振蕩;