【正文】 實心轉(zhuǎn)子要及其 q 軸轉(zhuǎn)子的 g繞組，則要才用四階或者六階。 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 15 第 3 章 BPA 的介紹和穩(wěn)定性分析 BPA 概述 BPA 的介紹 首先 BPA 軟件是由美國研發(fā)， 1984 年以 來我國電科院過通過對這個版本吸收和創(chuàng)新，順利的誕生 中國版的 BPA 程序 。軟件 計 算 范圍 大、速度快、穩(wěn)定性 高 、 仿真功能 功能強 等 優(yōu)點。不僅能控制 PQ、 PV 和 緩沖節(jié)點， 它還具備同步發(fā)電機遠距離遙控高壓母線 。 (9) 系統(tǒng) 負荷靜特性模型 ：用戶 可以建立一個關(guān)于自選 功率、電流 和 阻抗模型， 更方便應(yīng)用軟件的 模擬 出 電壓 功能，分析他們 對負荷的影響 和作用 。第一個是節(jié)點數(shù)據(jù)卡。第 31~38 分別填寫并聯(lián)有功負荷和并聯(lián)無功負荷。第 39~50 填寫線路的阻抗標幺值。第 45到 50 列填寫漏抗標幺值。135420 . 4 5 + j 0 . 0 50.06+j0.18 ( 0 . 2 + j 0 . 2 )0 . 0 4 + j 0 . 1 20 . 0 1 + j 0 . 0 30 . 0 8 + j 0 . 2 40.08+j0.240.06+j0.18 圖 31 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 36 系統(tǒng)圖 圖 33 例題 36 BPA 仿真結(jié)果 例題 81 穩(wěn)定性分析 本次 畢業(yè) 論文的 研究的功角 穩(wěn)定性分析 是 結(jié)合 《 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 》書中 例子 81 進行分析。1 1 sinqEP X ?? 39。 當系統(tǒng)正常運行的時候存在 0 TPP? 。? ?0 2 3 023c o s c o sc o s T f m k mkm mmP p ppp? ? ? ?? ? ? ?? ? 公式 (38) 將題 81的各個參數(shù)代入以上 ? ? ? ?B B 1 1 0 B 2 2 0S 2 5 0 , U 1 1 5 , U 1 1 5 * 2 2 0 / 1 2 1 2 0 9M V A k v? ? ? ? 各 個 元 件 標 幺 值 ： 22 5 0 * 0 . 8 5 2 4 22 . 3 6 * * 2 . 2 4 13 0 0 2 0 9dX ???????? 21 2 4 2 2 5 00 . 1 4 * * 0 . 1 32 0 9 3 6 0TX ???????? 22 2 4 2 2 5 00 . 1 4 * * 0 . 1 82 0 9 3 6 0TX ???????? 2500 . 5 * 0 . 4 1 * 2 0 0 * 0 . 2 3 52 0 9 * 2 0 9LX 根據(jù)公式 (31) ， 1 ? 12q0 .4 7 32 .7 4 1e T T LeddX X X XX X X X? ? ? ?? ? ? ?總 總 22002239。這當中也存在另外一種情況，就是繼電保護 裝置延時動作，隨著時間的推移，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速已經(jīng)非常之大，當運行點到達 f點時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速還是超過同步轉(zhuǎn)速，過了 f點后原動機的機械的功率將永遠大于發(fā)電機的機械功率，功角 ? 會不停的增大 ，導(dǎo)致發(fā)電機與系統(tǒng)失去聯(lián)系。拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更 改 文 本 塊 的 寬 度 。1 1 22 Ld T TXX X X X? ? ? ? 公式 (31) 由短路后的系 統(tǒng)圖 34，短時增加一個附電抗，電勢 E 與無窮大的阻抗為 ? ?39。拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。變壓器的卡片 T卡，下面是 T 卡的格式介紹 ： T B1 母線 1 209. 18. 242. 第一列于 B 卡和 L 卡一樣，填寫卡片的類型。第 7 到 18 列和 B 卡一樣也是填寫節(jié)點的名稱和 基準電壓。結(jié)合電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中 36 的例子。 BPA 部分使用介紹 首先是 BPA 的系統(tǒng)和個文件運行的流程圖 31。 (6) 系統(tǒng) 靈敏度分析 ： 找出電力 系統(tǒng)的 擾動量 參數(shù) ， 通過軟件得到關(guān)于 線路損耗、 電機 功角、 節(jié)點電壓 靈敏度 和 線路功率、網(wǎng) 絡(luò)損耗 等靈敏度分析 報表 。 程序通常先采用 P－ Q 分解法進行初始迭代，然后轉(zhuǎn)入牛頓－拉夫遜法進行求解潮流 [12]。它經(jīng)過近些年投入大量的人力物力，增加了很多新的功能，例如新的勵磁模型，更多的負荷類型，增加對不對稱故障的處理能力，滿足實際現(xiàn)場工作的需求。所有的模型中均假設(shè)：令定子電 壓微分方程中的. . . .0dqpp????并且一個重要的前提是在理想的電機出發(fā)。39。 導(dǎo)出思路 如下 ： （ 1）派克方程中忽略 D、 Q繞組，方程數(shù)變?yōu)?6 個，變量數(shù)變?yōu)?12個（ .dqfu 、.dqfi 、 .dqfψ 、 .mT 、 .rω 、 δ ），假設(shè) .fu 和 .mT 為已知量（勵磁繞組和原動機輸入），變量減為 10 個。39。 .()q q d d dd d dE E X x iψ E X i??? ? ? ???? 公式 （ 231） 消去 ,qqψi 得到 q軸的磁鏈方程 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 q q q aq gg g g aq qψ X i X iψ X i X i? ? ??? ? ? ?? 公式 （ 232） 對 q 軸的磁鏈方程兩邊都乘以 aqgXX 結(jié)合 d 軸電動勢得到瞬變電動勢 239。 39。 同步發(fā)電機的六階模型推導(dǎo) 當需要考慮 轉(zhuǎn)子超瞬變過程時， 并 且 考慮發(fā)電機 轉(zhuǎn)子的 q 軸 g 繞組 。39。39。39。 39。39。39。39。39。 39。39。 σ σEXψ x?? 公式 （ 29） （ 1）定子回路電壓電壓方程可得 d f q a du ψ ωψ Ri? ? ? 公式 （ 210） q q d a qu ψ ωψ Ri? ? ? 公式 （ 211） （ 2）轉(zhuǎn)子電壓方程有（ 25），（ 26）得出 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 7 39。qE 、電機的 d軸次暫態(tài)電勢 39。同步電機的實際模型最重要的是簡化假定是忽略定子繞組暫態(tài)。 部分的發(fā)電機組的功角失穩(wěn)的同時，也導(dǎo)致其他 機組的轉(zhuǎn)子 失去同步造成 系統(tǒng)穩(wěn)定運行的破壞。 電力系統(tǒng)的功角能否穩(wěn)定的最根本原因是 發(fā)電機這一部分引起的。確定 和系統(tǒng)臨界穩(wěn)定 時 所對應(yīng)的 李雅普諾夫函數(shù)值；這樣就可以比較擾動結(jié)束時的李雅普諾夫函數(shù)值。另一個 方法是直接法。伴隨著生產(chǎn)生活的進步，目前我國的負荷急速上升同時，如何保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究極其必要的，只有保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定才能達到人們生產(chǎn)生活的要求 。 另一個重大的問題 是 —— 電力市場。 在我們研究范圍內(nèi) 電力系統(tǒng) 正常運行時遇 到 某些 小干擾后， 整個電力 系統(tǒng) 不發(fā)生非周期 失步， 通過一段時間后系統(tǒng)能 自動恢復(fù)到 初始正常 運行狀態(tài)的能力 。 因此 保障 供電 系統(tǒng) 功角 穩(wěn)定能使電力系統(tǒng)安全可靠為用戶提供 優(yōu)質(zhì)的 能源 。因此電力行業(yè)在社會發(fā)展和科學(xué)進步 中 發(fā)揮著舉足輕重的作用。 維持整個電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定能為系統(tǒng)帶來如 下好處 ： 一方面穩(wěn)定的系統(tǒng) 能帶來穩(wěn)定的電壓， 并且 提高 電能質(zhì)量的同時， 還能避免引起短路導(dǎo)致 的大電流和低電壓的狀況， 從而 降低供電系統(tǒng)的危險性 ； 從另一個方面分析，倘若電力系統(tǒng)的功角失穩(wěn)，可能會發(fā)生部分 電網(wǎng)保護發(fā)生 故障或者誤操作，最終引起重大的電力事故。 論文作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解福州大學(xué)至誠學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留送交論文的印刷本、 復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱；學(xué)院可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。 例如大面積停電，電網(wǎng)瓦解，嚴重的影響用戶生產(chǎn)生活 與工業(yè)產(chǎn)出 。從反方面而言，失去電力工業(yè)的支持和應(yīng)用，那么就一定不會出現(xiàn)現(xiàn)階段如此飛速發(fā)展的社會 經(jīng)濟 和科學(xué)技術(shù) 。保障電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性同時能 夠減少 電力系統(tǒng)運行成本。 與靜態(tài)穩(wěn)定 存在部分 相同點 ， 它 們的 不同點是 電力系統(tǒng)遇 到大干擾 ， 系統(tǒng) 是 能 恢復(fù)到初始 正常狀態(tài)或者還 能 夠達到 新的穩(wěn)定 的 運行狀態(tài)的能力 。 電力系統(tǒng)的功角 與電力市場有著潛移默化的關(guān)系。 隨著近幾年的電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展和人們不斷的革新，域仿真法從理論上已經(jīng)是非常成熟，為了更進一步它完善方法，世界各國主要目標是建立更加完善準確的發(fā)電機高階模型和負荷模型；當然選擇更精確有效率的數(shù)值積分方法并且盡可能節(jié)省機時與內(nèi) 存，從而加快計算速度，使它更具效率，也是另一個突破方向。 由于時域仿真法的計算量很復(fù)雜 ， 需要的計算的參數(shù)比較多。將利亞若夫的值 和臨界值的大小做為判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性 [2]。也就是說 電力系統(tǒng)功角從穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定的根本原因是 發(fā)電機的輸入和輸 出功率不平衡造成的。電力系統(tǒng)長時間 功角 不穩(wěn)定會導(dǎo)致電網(wǎng)保護發(fā)生誤動 作， 嚴重時會發(fā)生電力事故， 大面積停電，導(dǎo)致系統(tǒng)解列嚴重的影響用戶生產(chǎn)生活 ，更嚴重的造成運行人員傷亡 。從而令定子電壓微分方程中的 ..0dqpp????，這樣就把它化 為代數(shù)方程。39。39。 39。 39。39。 39。 39。 39。 39。d q q qE ψ Xi?? ? 公式 （ 218） 將（ 218）代入（ 23）得到 Qi 和 qi 的關(guān)系 ? ?39。39。 39。就是在五階 方程 的基礎(chǔ)上再加一階，就 構(gòu)成了 六階模型。 39。 aqd g dgXE i EX?? 公式 （ 233） 有已知 q軸次暫態(tài)電動勢結(jié)合 ? ?39。. . .d d q q dq q q d qu E X i riu E X i ri? ? ?? ? ? 公式 （ 237） 又因為轉(zhuǎn)子的電壓方程 f f f fpψ u r i??，和三階模型有點類似，在方程兩端 同時乘以 .aq gggXXXr? 結(jié)合（ 7）化簡為下面方程 ? ?.0 . . . .qd f q d d ddET E E x x idt ?? ? ?? ? ? ? 公式 （ 238） 同理 g 繞組方程為 g g gpψ ri?? 在方程來那個段同時乘以 .aq gggXXXr? 結(jié)合（ 238）化簡為 ? ?.0 . . . .dq d q qdET E x x iqdt ?? ? ?? ? ? 公式 （ 239） 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 11 對轉(zhuǎn)子運動方程為 39。 方程數(shù)為 6（ .dqfu 、 .dqfψ ） +2（ .rω 、 δ ） +2（ dq 軸網(wǎng)絡(luò)方程）10 個， 可以求解 [6]。0dqXX??對上前兩個方程進行合并，就得到以下的二階模型 d.. . . . . . . . . .( 1 ) ( )1aJ m e m q q d q d qU E r I jX Id ωTD ω T T T E i x x i idtd δ ωdt?? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ?? ???? ???? 公式 （ 245） 同步發(fā)電機模型總結(jié) 現(xiàn)實中為了充分利用設(shè)備的容量，輸送更多的電力，電力系統(tǒng)分析趨于精確及勵磁系統(tǒng)的同臺作用，采用發(fā)電機的三階及更高階的實用模型，這樣可以確保安全經(jīng)濟的運行。由于同步電機的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，我們將它歸為旋轉(zhuǎn)的鐵磁元件，并有多個繞組組成，其動態(tài)過程非常復(fù)雜，而它在電力系統(tǒng)中又至關(guān)重要，它是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性中不可或缺的一環(huán)。 BPA 主要有以下三個幾個界面，它們分別是 PSAP 的 界面 ：可以進行 .dat,.swi,.pfo 等 文件進行運行 、潮流計算界面 ：主要是編輯潮流程序的 .dat 文件 、穩(wěn)定計算界面和數(shù)據(jù)文件編輯器界面 ：主要是編輯暫態(tài)程序 .swi文件程序 。 (2) 仿真 聯(lián)絡(luò)線 各 功率控制 ： BPA 軟件應(yīng)用 發(fā)電控制 的 功能， 無需手動 控制系統(tǒng) 線 路 功率交 并且將它轉(zhuǎn)換 用戶所需值。 (7) 節(jié)點 PV、 QV 和 PQ 曲線 ： 用戶可以在 系統(tǒng)施加電壓、無功或有功擾動后，程序可自動 得出 模擬 一些 曲線 ，它們是關(guān)于 PV、 QV 和 PQ 變化 。 輸 入P S D B P A潮 流計 算程 序控 制 語 句（ 進 行 潮 流 計算 ）潮 流 數(shù) 據(jù) 文 件（ 文 件 名為 . d a t ）潮 流 老 庫 文 件（ 有 特 殊 計 算 的時 候