【正文】 發(fā)電機(jī)照成的危害遠(yuǎn)大于單相接地故障。x3。simb39。 [t3,x3]=ode45(39。c=()*pi/180。b=。由此試探法 可求得極限切除時(shí)間 =。x2]。b=。%給定微分方程組的初值 a=。此外，為了加快功角的收斂速度，添加了阻尼部分，阻尼系數(shù) D 設(shè)為 10。=，代入式 +(176。) 切除故障線路 +(176。 1 1 1 21 1 1 239。 表 運(yùn)行方式 Z11 α11(176。 各種運(yùn)行方式下轉(zhuǎn)移阻抗的求解 三相短路故障時(shí)，將線路 24 的一回看成是中點(diǎn)直接接地，其余處理方式與穩(wěn)態(tài)時(shí)相同。39。等效過(guò)程的具體做法入下： 例如對(duì)于節(jié)點(diǎn) 2，其負(fù)荷阻抗 ZL2=+，與節(jié)點(diǎn) 2 相連的支路對(duì)地電納B12=， B24=，則等效導(dǎo)納為： 2 * 1 2 * 2 4 *2*110 . 5 ( ) 0 . 5 ( 0 . 0 5 2 9 2 0 . 0 4 2 3 1 ) 7 . 3 9 5 0 . 9 5 2 40 . 4 2 4 5 0 . 2 3 5 8LY B B j j jZj? ? ? ? ? ? ? ? ? ??即 Z2*=1/Y2*=+。根據(jù)題目要求，發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型，即 E 39。 21 4. 轉(zhuǎn)移阻抗的求解 負(fù)荷、發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的處理 負(fù)荷的處理 根據(jù)題目的要求，負(fù)荷采用恒阻抗模型，其阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算公式為： 2* 2BL BLSUZ VS??? （ 8） 其中， U 是負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)的電壓， LS? 是負(fù)荷的共軛值。于是網(wǎng)損率 η=（ ） /=%，與 Matlab 計(jì)算結(jié)果形同。 圖 4. 單項(xiàng)接線圖 采用 power world 仿真軟件的潮流計(jì)算結(jié)果 運(yùn)行模式下，點(diǎn)擊 tools 中的 slove 選項(xiàng)即可對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，在 case information中點(diǎn)擊 Power Flow List 可以查看各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓和線路的潮流。仿真器廣泛地使用了圖形和動(dòng)畫(huà)功能，大大地增強(qiáng)了用戶對(duì)系統(tǒng)特性、問(wèn)題和約束的理解，以便于用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。表中的功率值均為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)功率 SB=100MW。 7）當(dāng) 和 都滿足要求時(shí)，計(jì)算結(jié)束。待求解網(wǎng)架中， 1 號(hào)節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，2~6 號(hào)節(jié)點(diǎn)為 PQ 節(jié)點(diǎn)， 7 號(hào)節(jié)點(diǎn)（即母線 G）為 PV 節(jié)點(diǎn)。 表 編號(hào) 1 2 3 4 5 6 G 節(jié)點(diǎn)類型 平衡節(jié)點(diǎn) PQ 節(jié)點(diǎn) PQ 節(jié)點(diǎn) PQ 節(jié)點(diǎn) PQ 節(jié)點(diǎn) PQ 節(jié)點(diǎn) PV 節(jié)點(diǎn) 有功功率 P/MW － 180 350 260 250 150 837 無(wú)功功率 Q/MVar － 100 180 120 120 70 － 電壓 V/kV 230 － － － － － 242 采用 Matlab 計(jì)算電網(wǎng)潮流 通過(guò)對(duì)待求解電網(wǎng)的等效線路參數(shù)的計(jì)算與標(biāo)幺化， 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。 =1e8。 附注： ODE 函數(shù)說(shuō)明 Matlab提供了一階常微分方程組求解的系列函數(shù)： ode**。 時(shí)三相重合閘。不計(jì)內(nèi)阻和空載損耗。變電站參數(shù)和負(fù)荷如下表： 編號(hào) 類型 220kV 最大負(fù)荷， MVA 1 500kV 站 平衡節(jié)點(diǎn) 2 220kV 站 180+j110 3 220kV 站 350+j180 4 220kV 站 260+j120 5 220kV 站 250+j120 6 220kV 站 150+j70 各線路長(zhǎng)度如圖所示。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與計(jì)算 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與計(jì)算 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。圖中，各變電站負(fù)荷均等效接于 220kV 母線。發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)如下表： 機(jī)組臺(tái)數(shù) 單臺(tái)容 量（ MW） 額定電壓（ EV） 功率因數(shù) 升壓變?nèi)萘縈VA 升壓變Vs% Xd Xd’ Xq Td0’ TJ=2H 3 300 350 4 11 當(dāng)發(fā)電機(jī)采用三階模型時(shí)，勵(lì)磁環(huán)節(jié)（含勵(lì)磁機(jī)和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器）模型如下（不考慮 PSS） : 18km 12km 12km 12km 25km 16km 15km 1 2 4 5 6 3 G 10km 8 11 RTs? 1AAKTs?Σ Σ Σ1eTs1FFKsTs?KE++VGV1Vr e fVFVRVf+ 上圖中參數(shù)如下： TR=0， KA=25， TA=， Te=， KE=1， KF=， TF= 發(fā)電廠升壓變均采用 Y/Y0 接線，變比 。 用 PowerWorld 軟件進(jìn)行潮流計(jì)算并與自己編制的軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核和分析； 設(shè) 2 和 4 母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)分別發(fā)生以下 2 種故障： 1） 1s 時(shí)發(fā)生三相短路， 同時(shí)切除故障線路三相； 2） 1s 時(shí)單相接地短路， 時(shí)同時(shí)切除故障線路三相。 三、 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)成果： 2 位同學(xué)為一組，自行分工，但任務(wù)不能重復(fù)； 每位同學(xué)對(duì)自己的設(shè)計(jì)任務(wù)編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 一組同學(xué)共同完成一份完整的設(shè)計(jì)報(bào)告； 9 設(shè)計(jì)說(shuō)明和報(bào)告應(yīng)包含： ? 以上設(shè)計(jì)任務(wù)每一部分的計(jì)算過(guò)程和結(jié)果分析； ? 所編制的潮流和穩(wěn)定計(jì)算源程序（主要語(yǔ)句應(yīng)加注釋）； ? 潮流計(jì)算結(jié)果（潮流圖） ? 穩(wěn)定計(jì)算的功角曲線等； ? 網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過(guò)程圖。 Ode45函數(shù)引用如下： x0= [ 1, 0] options=odeset。此外，節(jié)點(diǎn) 6 為 PV 節(jié)點(diǎn)，由于發(fā)電機(jī)并不總是滿載運(yùn)行，在正常運(yùn)行時(shí)，考慮到 7%的廠用電，因而發(fā)電機(jī)機(jī)組發(fā)出的總有功功率為： 滿載運(yùn)行時(shí)， 3 (1 7 % ) 3 0 0 8 3 7P M W? ? ? ? ? （ 6） 于是 ，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)組滿載時(shí)，每臺(tái)機(jī)組的出力為 837/3=279MW，發(fā)電機(jī)機(jī)端額定電壓為 ，出線側(cè)的高壓母線電壓穩(wěn)定在 ，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)信息如表 3 所示。 15 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)信息矩陣 B2，題目給定的網(wǎng)絡(luò)共有 7 個(gè)節(jié)點(diǎn)，本文編程中的 B2 矩陣為 7 6 的矩陣，每一行代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，每一行中的各元素的含義： 該節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)功率（注入）； 該節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率（輸出）； 空行（保持矩陣格式）； PV 節(jié)點(diǎn)電壓給定值和 PQ 節(jié)點(diǎn)的初始值； 各節(jié)點(diǎn)電壓相角； 節(jié)點(diǎn)類型（其中， 1 表示平衡節(jié)點(diǎn)， 2 表示 PQ 節(jié)點(diǎn)， 3 表示 PV 節(jié)點(diǎn)）。若 ΔQ 大于可接受誤差，則進(jìn)行電壓幅值修正。 2）各支路的狀態(tài)如表 。此外，系統(tǒng)模型可以通過(guò)使用仿真軟件的圖形編輯工具很容易地進(jìn)行修改，用戶只需輕輕點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)就可以在檢修期間切換線路、增加新的線路或發(fā)電機(jī)、確定新的交易容量。 18 圖 3. 發(fā)電機(jī)的參數(shù)設(shè)置 采用 power world 畫(huà)出的單項(xiàng)接線圖如圖 。即公式（ 7） = 1 0 0 %?DLD發(fā) 電 機(jī) 輸 出 功 率 P 負(fù) 荷 P網(wǎng) 損 率 發(fā) 電 機(jī) 輸 出 功 率 P （ 7） 其中， PD=發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率 +平衡節(jié)點(diǎn)與外界交換的有功功率， PL=負(fù)荷的有功率代數(shù)和， PD=3 279+=，總負(fù)荷 PL=180+350+260+250+150=1190MW。說(shuō)明兩種計(jì)算方法都是可行的。=。 輸電線路的處理 在輸電線路的 π 值等效中，線路兩端存在并聯(lián)電容，它們與負(fù)荷阻抗構(gòu)成并聯(lián)關(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)變換時(shí)首先應(yīng)將這些并聯(lián)電容和負(fù)荷阻抗等效為一個(gè)等值阻抗。47， Z39。 E ’ V （ 即 節(jié) 點(diǎn) 1 ）Z AZ B Z C 圖 其中， ZA=+， ZB=+， ZC=+。由此計(jì)算得的各量的值如表 。 ( )E V V V?? ? ? ? （ 13） 239。) 三相短路故障 +(176。m=，穩(wěn)定時(shí) PE39。 三相短路故障 二階模型的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程： 0( ( ) ( 1 ) )NeJd wdtwdw P P D wd t T??? ??????? ? ? ? ??? （ 15） 由于 Pe 的表達(dá)式在不同的狀態(tài)下（故障前、故障后、切除后）是不一樣的，所以需要 Matlab 定義多個(gè)時(shí)間段進(jìn)行仿真。w0]。%給第二個(gè)計(jì)算區(qū)間賦初值 a=。 x=[x1?？芍?，當(dāng)故障切除時(shí)間為 tc=，時(shí)發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定；當(dāng)故障切除時(shí)間為 tc=，時(shí)發(fā)電機(jī)暫態(tài)不穩(wěn)定，為了更明顯的看出發(fā)電機(jī)暫態(tài)過(guò)程的失穩(wěn)現(xiàn)象， tc= 時(shí)仿真時(shí)間改為 15s。 a=。b=。c=()*pi/180。 [t4,x4]=ode45(39。x2。由此可以判斷發(fā)電機(jī)在線路24 經(jīng)歷 發(fā)生單相接地故障， 切除故障線路， 重合閘， 再次斷開(kāi)等一系列操作后依然能夠保持暫態(tài)穩(wěn)定。由此可得出發(fā)電機(jī)采用二階模型時(shí)系統(tǒng)的極限切除時(shí) 間 =。三臺(tái)機(jī)組則定義為經(jīng)典 三 階模型，即 E39。 37 6. 發(fā)電機(jī)模型選擇對(duì)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響 由 節(jié)和 節(jié)可知， 發(fā)電機(jī)分別采用二階模型和三階模型時(shí)， 極限切除時(shí)間 分別為 t2=， t3=，相差 Δ=，二者相比，極限切除時(shí)間相差并不大 。 % 4 6 + 1 0 0。 % 0 + 0 1 0 2。 %B2= % [0 0 0 0 1。 參考文獻(xiàn) 【 1】 《電力系統(tǒng)分析》（上冊(cè)）華中科技大學(xué)出版 ，何仰贊 溫增銀 等 【 2】 《電力系統(tǒng)分析》（上冊(cè)）華中科技大學(xué)出版 ，何仰贊 溫增銀 等 【 3】 《發(fā)電廠電氣部分》中國(guó)電力出版社 【 4】 Power World 中文版 使用手冊(cè) 【 5】 基于 Matlab/Simulink 的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 38 附錄： 附 1. PQ 分解法的 Matlab 程序 % PQ分解法進(jìn)行潮流計(jì)算 % 單位默認(rèn)電壓（ KV），容量（ MVA），有功（ MW），無(wú)功（ Mvar） ,電流（ kA）； % 數(shù)據(jù)輸入格式 % 支路參數(shù)矩陣 B1(列 )：變壓器支路化為阻抗串聯(lián)變比 1： K形式 ,且需化成阻抗側(cè)變比為 1側(cè) % 支路首端節(jié)點(diǎn)號(hào)； 末端節(jié)點(diǎn)號(hào)； 支路阻抗 (變壓器支路為等效阻抗）； % 支路對(duì)地電納（變壓器支路該參數(shù)為 0）； 支路的變比 K（無(wú)變壓器支路變比為 1）； % 支路首端處于 K側(cè)為 1，處于 1側(cè)為 0； 是否為變壓器支路（是為 1，不是為 0） % 節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣 B2(列 )：輸入時(shí)第 n行即為節(jié)點(diǎn)編號(hào) n % 該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率（注入）； 該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率（輸出）； N_R法各節(jié)點(diǎn)電壓初始值（直角坐標(biāo)） /PQ分解法時(shí)為空行 % PV節(jié)點(diǎn) V的幅值 /非 PV節(jié)點(diǎn) (N_R法為 0， PQ法為初始值 )； PQ法各節(jié)點(diǎn)電壓相角 /N_R法為空行； % 節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號(hào)： 1為平衡節(jié)點(diǎn)； 2為 PQ節(jié)點(diǎn)； 3為 PV節(jié)點(diǎn)； %本例中的矩陣為： %B1= % [1 2 + 1 0 0。 圖 24. 線路 發(fā)生三相短路故障， 切除時(shí)發(fā)電機(jī)的暫態(tài)圖像 3）用試探法可找出發(fā)電機(jī)的極限切除時(shí)間， 線路 24 中點(diǎn)發(fā)生三相對(duì)稱短路故障， 切除故障（圖 25 左）時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定， 切除故障（圖 25 右）時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定，如圖 。 表 16. Power World 和 Matlab 仿真結(jié)果對(duì)比 極限切除時(shí)間 是否失穩(wěn) 曲線是否一致 Power World Matlab Power World Matlab Power World Matlab 三相短路 穩(wěn)定 穩(wěn)定 一致 一致 單相接地故障 — — 穩(wěn)定 穩(wěn)定 一致 一致 相對(duì)誤差（ s） — — — — 絕對(duì)誤差（ %） — — — — 由上表可以看出， Matlab 和 Power World 的仿真結(jié)果基本相同，短路故