【正文】 230） 同步發(fā)電機(jī)的 四階 模型 推導(dǎo) 四階模型 導(dǎo)出思路： 首先在三階模型的基礎(chǔ)上引入有 .gi 所對應(yīng)的 d 軸電動勢 dE 和 d 軸瞬變電動勢 .dE? ， 利用四階模型和三階模型在 d軸上的結(jié)構(gòu)相同，化簡為下列方程 . . .39。39。 同步發(fā)電機(jī)的 三階 模型 推導(dǎo) 三階實(shí)用模型 導(dǎo)出思路 ： 忽略定子繞組暫態(tài)和阻尼繞組作用，計(jì)及勵磁繞組暫態(tài)和轉(zhuǎn)子動態(tài) [2]。qE保持不變對以上的模型進(jìn)行簡化得到以下方程 。根據(jù)方程，并給次相應(yīng)的 d 軸、 q 軸等值電路。目前主要以微機(jī)為主，它包括潮流程序、暫態(tài)穩(wěn)定程序、人機(jī)界面及圖形輔助計(jì)算分析程序等軟件。 BPA 的功能 (1) 基本功能 ： 潮流計(jì)算，也可進(jìn)行包括雙端和多端直流系統(tǒng)的交直流混合潮流計(jì)算。 (5) 電力 系統(tǒng)事故 的影響 分析 ： 軟件能夠模擬電力 系統(tǒng)中 各個元件發(fā)生故障福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 以后的狀態(tài)記錄他們的參數(shù)，用戶根據(jù)軟件提供的 N1 斷線法 迅速找出系統(tǒng)的脆弱環(huán)節(jié)，根據(jù)系統(tǒng)的各個參數(shù)，制定補(bǔ)償和解決方案。例如卡片不能識別，線路不存在等等。節(jié)點(diǎn)卡片為 B 卡。 線路是連接節(jié)點(diǎn)所必須的 ， 在 BPA 仿真軟件中 線路卡片為 L 卡。第 63~66 填寫線路的長度。第 68 到 72 填寫分接頭 2 的電壓值。 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 19 ~521 13 0 0 M V1 8 k VC o s θ = 0 . 8 5X d = X q = 2 . 3 6X 2= 0 . 2 3T j = 6 s3 6 0 M V A1 8 / 2 4 2 k VU s ( % ) = 1 42 0 0 k mX 1 = 0 . 4 1 / k mX 0 = 4 X 1P 0 = 2 2 0 M VC o s θ = 0 . 9 81 1 5 k V3 6 0 M V A2 2 0 / 1 2 1U s ( % ) = 1 4 圖 32 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 81 系統(tǒng)圖 為了更方便的進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析，我們將圖 32 進(jìn)行化簡，方便對等面積法則的理解，將系統(tǒng)圖分別簡化為為發(fā)生故 障時，和發(fā)生故障兩種情況，結(jié)合例子進(jìn)行分析，分別如圖 33，圖 34。 拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更 改 文 本 塊 的 寬 度 。 這時運(yùn)行點(diǎn)由 a 變化到 d，隨時間的變化，轉(zhuǎn)子加速，功角 ? 變大， 運(yùn)行點(diǎn)由 d 向 k 點(diǎn)移動，如果線路不存在繼電保護(hù)裝置，那么轉(zhuǎn)子會不斷的加速，直到與系統(tǒng)失去聯(lián)系。2339。 電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的源頭都是由于過剩轉(zhuǎn)矩這一塊引起的，學(xué)者根據(jù)能量守恒，就是過剩轉(zhuǎn)矩對相對功角做的功在理想的環(huán)境下，不及損耗，一定會等于轉(zhuǎn)子前后運(yùn)動所產(chǎn)生的能量，簡單的表達(dá)如下 ，轉(zhuǎn)子加速階段 2320j TT d ppdt ?? ?? 公式 (34) 經(jīng)過積分化 為 ? ?2 30012 j kkTT PP?? ?? ??? 公式 (35) 同理轉(zhuǎn)子減速階段 2220j TT d ppdt ?? ?? 公式 (36) 經(jīng)過積分變化為 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 ? ?2 20xx2 j kkTT PP?? ?? ??? 公式 (37) 由能量守恒得出等面積法則， 結(jié)合圖 35 分析就是有加速面積 agkd 等于減速面積 dehg 聯(lián)立上面兩個方程就能求出極限切除角。 整個電力系統(tǒng)正常運(yùn)行原 動機(jī)的機(jī)械功率 表故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 21 示為 0P 。2 1 222Ld T TLd T TXX X XXX X X X X????????? ? ? ? ? ? 公式 (32) 通過上式分析的出短路后電抗總是比系統(tǒng)正常運(yùn)行的時候小，還有另外一種情況是如果發(fā)生的是三相短路，那么 X? 為零，這是發(fā)電機(jī)就無法與系統(tǒng)無法聯(lián)系，我們可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)沒有輸出功率。拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。第 20 到 27 列填寫 變壓器一側(cè) 名稱。第 20~31 填寫它所接的另一節(jié)點(diǎn)名稱和基準(zhǔn)電壓。第 7~18 列填寫節(jié)點(diǎn)的名稱和基準(zhǔn)電壓，第 19 到 20 列填寫分區(qū)名。輸入部分可以分為程序控制語句，和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和支路數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)卡片是核心，根據(jù) 不同 的節(jié)點(diǎn)分類有不同的節(jié)點(diǎn)卡片。 (8) 多形式系統(tǒng)參數(shù) 分析報(bào)告 ： 用戶通過編寫潮流程序 .dat 文件，應(yīng)用控制語句填寫 full，這樣可以在程序運(yùn)行后的到多種類型的報(bào)告。 自動發(fā)電控制功能 也稱 AGC[12]。其中 BPA 潮流計(jì)算程序是軟件的核心、有單線圖格式潮流圖程序、地理接程序及穩(wěn)定曲線作圖工具為輔助工具，更加讓系統(tǒng)更加形象化，為用戶帶來很大的便利。本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)的 涉及主要內(nèi)容是電力系統(tǒng)功角穩(wěn)福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 分析和影響。但是參數(shù)不可靠的情況下，采用二階模型可以可到更可靠的結(jié)果。 在忽略阻尼繞組的情況下，進(jìn)行同步發(fā) 電機(jī)的 park 變化，具體的就是將經(jīng)過 park 變化后的磁鏈方程（ 21）和經(jīng)過 park 變化后的電壓方程可用（ 24）變?yōu)? d d ad dq q Qf ad f fd d d qq q Q df f f fψ XXψ Xψ XXri ψri ψri ψ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?iiiuuu 公式 （ 242） 計(jì)算后 保留定子 側(cè)的 變量 .dqu 、 .dqi ，轉(zhuǎn)子變量 .fu 、 .fi 、 .fψ 用 .fE 、 Eq. 、.qE? 代替，然后用 3個磁鏈方程消去 .dψ 、 .qψ 、 Eq. 。 39。39。q a d f d d d q q d d d q d d dE X i ψ X i E x i X i E X X i? ? ? ? ? ? ? ? ?（ 224） 根據(jù) f f f fpψ u r i??可得到以下方程 . 39。 首先我們要先假設(shè) DQ 繞組的時間常數(shù)比 fg繞組的時間常數(shù)小，這樣我們就可以認(rèn)為 超瞬變過程是有 DQ 繞組決定， fg 繞組決定瞬變過程。39。39。39。39。39。39。 39。39。 39。39。0d q f qT E E E? ? ? 公式 （ 212） （ 3） D 軸阻尼繞組的回路電壓表達(dá)式將（ 27）帶入（ 28）可得 Dψ 的表達(dá)式 39。qE 。這里其中有個條件就是在電力網(wǎng)絡(luò)和同步電機(jī)接口時。 因此本論文研究發(fā)電機(jī)功角 ，根據(jù)電力系統(tǒng)仿真軟件計(jì)算出穩(wěn)定與不穩(wěn)定的極限切除時間 。 在系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行時 0 Tpp? 進(jìn)一步的解釋就是在 正常 運(yùn)行 的穩(wěn)態(tài)情況下， 之所以能讓所有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度保持恒定，是因?yàn)?系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和原動機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩平衡 原因 。近幾年通過不斷的革新，能量函數(shù)的直接法得到的飛速發(fā)展，世界各國已經(jīng)順利的制作出許多性能良好的軟件，但目前直接法在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算中仍然無法取代時域仿真法的現(xiàn)實(shí) 。時域仿真法只能根據(jù)功角來判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定 ，不能得出 穩(wěn)定裕度， 因故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 3 此 不能滿足 部分 要求。 分析方法 《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》中對功角穩(wěn)定的 分析方法主要以 數(shù)值積分 為基礎(chǔ)的時域仿真法和以 能量函數(shù) 為基礎(chǔ) 的直接法。兩者無論哪一方出現(xiàn)了問題都將相互影響。 就是說我們所研究的 系統(tǒng)受到干擾后 。這符合現(xiàn)階段 國家 提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 。 為了 保持著飛速發(fā)展的 社會經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，必須保證 穩(wěn)定的電力系統(tǒng) ，并且有它提供優(yōu)質(zhì)的電能。 本 論 文 結(jié)合 專業(yè)理論知識， 利用電力系統(tǒng)仿真軟件 BPA 軟件為 輔助工具 ， 通過輸出報(bào)告 分析 來電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： I 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 摘要 隨著電力應(yīng)用在世界各國 的 競爭日益加劇 ， 在 電力市場條件下 供電 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定 性問題日益凸現(xiàn) 顯 。特此聲明。 因此 研究 分析 電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性 是 分析 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 當(dāng) 中一個不可或缺的環(huán)節(jié)。由于我們處于電氣時代，現(xiàn)階段基本可以認(rèn)為 ， 電能 已經(jīng)是 人類賴以生存 和發(fā)展的基本能源 保障。 學(xué)習(xí)和查閱相關(guān)電氣工程及其自動化的專業(yè)的書籍 ， 我總結(jié)出功角和電壓一樣扮演著電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要角色，具體的說是保障電力電力系統(tǒng)穩(wěn)定是否穩(wěn)定運(yùn)行必不可少 因素 。 電力系統(tǒng) 的功角穩(wěn)定包括 三 個方面的穩(wěn)定 ： 。 通過 近年來人們研究 ， 各大國 總結(jié)出不少 寶貴 的 經(jīng)驗(yàn) 。這樣就出現(xiàn)了穩(wěn)定性的問題。 這個方法得到廣泛的利用 。 它先 構(gòu)造一個李雅普諾夫函數(shù)，這個函數(shù) 必須符合系統(tǒng)穩(wěn)定。 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第 2 章 同步發(fā)電機(jī)模型 同步發(fā)電機(jī)關(guān)于電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定現(xiàn)象與機(jī)理 功角穩(wěn)定性 問題在部分教材上也被稱為發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性問題。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個 首要前提是每 臺發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子 速度保持一致 ， 這樣的同步轉(zhuǎn)速也就是論文所探討的發(fā)電機(jī)功角 恒定使得系統(tǒng) 不會發(fā)生震蕩 ，保持正常運(yùn)行。對于不同的實(shí)際問題及分析工具，電機(jī)模型當(dāng)然也做了不同的的簡化，因此同步電機(jī)實(shí)際的模型也有不同形勢。39。39。 39。39。 1q q d d dqqDdd d dE E X X iEEiiX x X X? ? ??? ? ??? 公式 （ 214） 將（ 213）、（ 214）經(jīng)過（ 24）可得出 D 繞組的電壓方程 ? ?39。 39。o oda qd d o q q d D ddaXXT E T E E E X X iXX ? ? ? ?? 公式 （ 215） 由于39。 ooda qqdo dodaXX T E T EXX ??可化簡為 ? ?39。 39。 39。0 Qq XT rQ?得到 ? ?39。0 o dq a d q d q qT E X iQ E X X i? ? ? ? ? 公式 （ 220） （ 25）轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程 ? ? ? ? ? ?39。 1f m q q d d q q qd ωT T E i E X X i i D ωdt ??? ? ? ? ? ??? 公式 （ 221） 1dδ ωdt?? 公式 （ 222） 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 這樣有式（ 210）（ 211）（ 212）（ 216）（ 220）（ 221）（ 222）構(gòu)成的方程組就是發(fā)電機(jī)的 7 階方程了 。 39。39。. . .39。 （ 1）忽略定子 d、 q軸暫態(tài)，即定子電壓方程中 .dpψ 、 .qpψ 均為 零 ； （ 2）在定子電壓方程中， 1( . .)rω pu? ，在速度變化不大的過渡過程中，誤差很??； （ 3）忽略 D、 Q 繞組，其作用可在轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程中補(bǔ)入阻尼項(xiàng)近似考慮。 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 13 ... . . . ... . . . . . . . . . . .( ) ( 1 )1d q q dq q d d qrJ m e m q q d d d q d qu x i riu E x i rid ωT T T T E i E i x x i i D ωdtd δωdt???? ??? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ??? 公式 （ 244） .qE? 恒定模型 忽略暫態(tài) 凸極效應(yīng)， 并且讓 39。定義了相應(yīng)的運(yùn)算電抗，運(yùn)算電導(dǎo)及其同步電機(jī)的實(shí)用參數(shù)，導(dǎo)出同步電機(jī)的各種實(shí)用方程，這幾種方程在電力系統(tǒng)的應(yīng)用十分普遍?，F(xiàn)在我們使用的中國版 BPA 是 1990 版 BPA 程序的升級版。計(jì)算方法采用 P－ Q 分解法 和牛頓－拉夫遜法相結(jié)合，以提高潮流計(jì)算的收斂 性能。提到穩(wěn)定性，提供更優(yōu)質(zhì)的電能，滿足用戶的需求。軟件經(jīng)過改良有近 900 多種檢錯信息， 用戶 通過錯誤提示，進(jìn)行對程序的修改 。輸入格式主要如下不同列代表不同的內(nèi)容，下面簡單的介紹我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所使用的卡片和卡片所需填的內(nèi)容。 格式如下 ： L bus_1 1 bus_3 1 第 1 列填寫卡片的類型。 要構(gòu)成一個完整