【正文】 力系統(tǒng)模擬仿真最簡(jiǎn)單、最基本的的運(yùn)行方式，即對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行近似處理，以簡(jiǎn)化模型，更有利于得出結(jié)論，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。5）強(qiáng)行勵(lì)磁一般的發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)都具有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置。那么，從圖35中易得，無(wú)電氣制動(dòng)時(shí)，加速面積是，減速面積是；有電氣制動(dòng)時(shí)，加速面積是，減速面積仍然是。如何選擇中性點(diǎn)接地電阻值，是應(yīng)用中的一個(gè)重要問(wèn)題。當(dāng)然，不成功的重合閘，則不利于系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。這時(shí)，如果再把線(xiàn)路重新投入系統(tǒng)，它便能繼續(xù)正常工作。為了對(duì)某一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型賦予特定的功能，必須經(jīng)歷學(xué)習(xí)和記憶兩個(gè)階段。2） 專(zhuān)家系統(tǒng)法電力系統(tǒng)運(yùn)行中的很多問(wèn)題，或由于計(jì)算量太大，或由于缺乏完善的數(shù)學(xué)模型，或由于缺乏必要的狀態(tài)量，使單純的數(shù)值方法難以勝任或不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。所以，加速度法只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的粗略方法，現(xiàn)在一般將它作為判別候選臨界機(jī)群的“過(guò)濾器”。EEAC法引入如下假設(shè)： ， ， 式中：S代表臨界機(jī)群：A代表剩余機(jī)群。由于這些問(wèn)題未得到解決，直接法的發(fā)展一度處于低潮。時(shí)域仿真法具有數(shù)學(xué)模型詳盡、能提供系統(tǒng)狀態(tài)變量隨時(shí)間相應(yīng)的特點(diǎn)，所以適應(yīng)于各種復(fù)雜模型和各種復(fù)雜擾動(dòng)方式，但是計(jì)算量大、耗費(fèi)機(jī)時(shí)、不適應(yīng)于實(shí)時(shí)穩(wěn)定控制，并且不能提供系統(tǒng)穩(wěn)定程度的信息。也可以比較時(shí)間，由面積定則確定的極限切除角，在上求出相對(duì)應(yīng)的極限切除時(shí)間,系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，反之是不穩(wěn)定的。這就有可能使原來(lái)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)變成能保持暫態(tài)穩(wěn)定了。顯然，當(dāng)滿(mǎn)足 （24）的條件時(shí)，動(dòng)能增量為零，即短路后得到加速使其轉(zhuǎn)速高于同步速的發(fā)電機(jī)重新恢復(fù)了同步。 等面積定則當(dāng)不考慮震蕩中的能量損耗時(shí)，可以在功角特性上，根據(jù)等面積定則確定最大搖擺角，并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。在此過(guò)剩功率作用下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)始降低，雖然相對(duì)速度開(kāi)始減小，但她仍大于零，因此功角繼續(xù)增大，工作點(diǎn)將沿由向變動(dòng)。短路瞬間，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)應(yīng)在短路時(shí)的功率特性上。不計(jì)零序和負(fù)序電流的影響，就大大地簡(jiǎn)化了不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算。所以做出以下基本假設(shè)：（1）忽略發(fā)電機(jī)定子電流的非周期分量和與它相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流的周期分量我們知道，在大擾動(dòng)，特別是發(fā)生短路故障時(shí)，定子非周期分量電流將在定子回路電阻中產(chǎn)生有功損耗，增加發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的電磁功率，在某些情況下（在發(fā)電機(jī)空載或輕載時(shí)），附加了非周期分量電流的損耗后，可能使發(fā)電機(jī)的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)的功率，從而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生減速運(yùn)動(dòng)。這樣，發(fā)電機(jī)的電磁功率與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率之間就失去了平衡，于是產(chǎn)生了不平衡轉(zhuǎn)矩。但是由于我國(guó)電網(wǎng)的網(wǎng)架相對(duì)薄弱、負(fù)荷與發(fā)電中心地理位置較遠(yuǎn)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)負(fù)載較重，局部故障的發(fā)生可能引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問(wèn)題。 截至到2006年，以三峽工程為核心，以華中電網(wǎng)為依托，向東南西北四個(gè)方向輻射聯(lián)網(wǎng)的輸電線(xiàn)路已基本建成。從事故前印度北方電網(wǎng)嚴(yán)重超載運(yùn)行情況來(lái)看，線(xiàn)路跳閘前，電網(wǎng)已嚴(yán)重超過(guò)其穩(wěn)定限額運(yùn)行，從而導(dǎo)致大面積停電。這都給我國(guó)的電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)了很多啟示。因此，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題不但在非線(xiàn)性理論方面，也在非線(xiàn)性系統(tǒng)的實(shí)踐方面具有代表性。我國(guó)即將形成的大型互聯(lián)混合輸電系統(tǒng)在世界上是舉世無(wú)雙的，如何保證該系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一個(gè)極其重大和迫切的研究課題。另一方面，互聯(lián)電網(wǎng)的缺點(diǎn)是，由于對(duì)事故的連鎖反應(yīng)，可能出現(xiàn)大面積停電。然而，隨著電力市場(chǎng)化和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)越發(fā)復(fù)雜多變且接近其極限水平，同時(shí)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外時(shí)有發(fā)生由于系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性不足且對(duì)策遲緩引起的大停電事故，造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，這些都提示著我們提高對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性分析的重視。所以，由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定過(guò)程，是一個(gè)電磁暫態(tài)過(guò)程和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過(guò)程交織在一起的復(fù)雜過(guò)程。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，暫態(tài)穩(wěn)定，單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，MATLABIII AbstractWith the development of society and technology,some large power systems have been turned up in the world these characteristic of these systems are wide boundary and nonlinear. With the impelling of the marketization of the power system and the regional networking, the system operation are near its limit levels more and more. Sometimes the collapse of power system will be caused for the specific damage.A Single Machine Infinite Bus System (SMIBS) is established via the Power System Block in the MATLAB,and the Singlephase ground short circuit fault is setted .The fast faultclearing,automatic reclosing lock,the transformer neutral grounding via low resistance are adopted to simulate ,which are proved to improve the the power system transient stability. Key words: Power System , Transient Stability , Single Machine Infinite Bus System , Power System Stabilizer , MATLAB I 目錄 1電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述 1 1 22電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定研究的內(nèi)容 6 6 7 9 103電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的研究方法 12 12 14 15 184電力系統(tǒng)常用仿真簡(jiǎn)介 20 20 21 235基于SIMULINK的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 24 24 25 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 316結(jié)論 38參考文獻(xiàn) 41致謝 43 I1 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其意義電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題是指電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)之后各發(fā)電機(jī)是否能繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問(wèn)題。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)時(shí)，表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各種電磁參數(shù)都要發(fā)生急劇的變化。在電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等工作中都要進(jìn)行大量的暫態(tài)分析。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)電力系統(tǒng)的互聯(lián)，可以帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但是電力系統(tǒng)的規(guī)模越大，引起系統(tǒng)事故的可能性也越大，系統(tǒng)中任一元件發(fā)生故障都有可能引起事故擴(kuò)大。這種需求進(jìn)一步增加了輸電系統(tǒng)的壓力。國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故統(tǒng)計(jì)表明，暫態(tài)穩(wěn)定破壞的事故率居于首位，從而暫態(tài)穩(wěn)定分析組成動(dòng)態(tài)安全評(píng)定的主體。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的日益發(fā)展和擴(kuò)大，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題己成為最重要的問(wèn)題，越來(lái)越突出。諸多因素導(dǎo)致了美加大停電，其實(shí)這也不是偶然現(xiàn)象了，在此之前美國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)兩次規(guī)模較大的停電了。所以電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定依然是個(gè)重要的課題?！笆晃濉蹦┢冢浜先龒{地下電站開(kāi)發(fā)，建設(shè)向華北送電的支流輸電工程，南北之間將形成以三峽為支撐的主干通道。由于機(jī)電暫態(tài)仿真的計(jì)算量非常大，依據(jù)現(xiàn)有的條件，要對(duì)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以，由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程，是一個(gè)電磁暫態(tài)過(guò)程和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過(guò)程交織在一起的復(fù)雜過(guò)程。同時(shí)，這一假定也意味著忽略電力網(wǎng)絡(luò)中各元件的電磁暫態(tài)過(guò)程。故障時(shí)確定正序分量的等值電路與正常運(yùn)行時(shí)的等值電路不同之處，僅在于故障處接入由故障類(lèi)型確定的故障附加阻抗.應(yīng)該指出，由于與負(fù)序及零序參數(shù)有關(guān)，故障時(shí)正序電流、電壓及功率，除與正序參數(shù)有關(guān)外，也與負(fù)序及零序有關(guān)。圖21轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)及面積定則 在加速性的過(guò)剩功率作用下，發(fā)電機(jī)獲得加速，使其相對(duì)速度0，于是功角開(kāi)始增大。雖然此時(shí)發(fā)電機(jī)恢復(fù)了同步，但由于功率平衡尚未恢復(fù)，所以不能在點(diǎn)確立同步運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)。在不計(jì)能量損失時(shí)，加速期間過(guò)剩轉(zhuǎn)矩所作的功，將全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子動(dòng)能。同理，根據(jù)等面積定則，可以確定搖擺的最小角度，即 （26）由圖21可以看到，在給定的計(jì)算條件下，當(dāng)切除角一定時(shí)，有一個(gè)最大可能的減速面積。 圖22極限切除角的確定由圖22可得 （27）求出公式（27）的積分并經(jīng)整理后可得 （28）式中所有的角度都是用弧度表示的。目前，在電力系統(tǒng)中取得實(shí)際應(yīng)用的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法主要有兩類(lèi)，即時(shí)域仿真法和直接法。這種方法的限制是不易給出穩(wěn)定的定量信息和對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的靈敏度分析信息。隨后，直接法的研究進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展階段，產(chǎn)生了很多新方法。EEAC法對(duì)于兩群失穩(wěn)模式較明顯的情況能夠得到非常精確的結(jié)果，而且由于避免了數(shù)值積分，因此計(jì)算速度很快，但對(duì)于兩群模式不明顯的情形，則往往會(huì)引起較大的誤差?，F(xiàn)將幾種常用的人工智能方法簡(jiǎn)要介紹如下：1） 模式識(shí)別法通過(guò)離線(xiàn)計(jì)算各種運(yùn)行方式在預(yù)想事故下的暫態(tài)穩(wěn)定性從而獲取知識(shí)樣本，并通過(guò)對(duì)樣本的“學(xué)習(xí)”，選取有用的知識(shí)，直接建立適應(yīng)于在線(xiàn)應(yīng)用的簡(jiǎn)單計(jì)算器模型，即分類(lèi)器。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法目前提出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）模型有50多種。 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法由于大擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)機(jī)械功率和電磁功率的差額，即加速功率是導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞的主要原因。圖31用等面積定則說(shuō)明了自動(dòng)重合閘對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。 圖32快速切除故障對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響應(yīng)該指出的是，減少故障切除時(shí)間對(duì)提高暫態(tài)穩(wěn)定的效果，與短路故障的類(lèi)型有很大關(guān)系。4） 發(fā)電機(jī)采用電氣制動(dòng)：電氣制動(dòng)就是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障后，在送端發(fā)電機(jī)上迅速投入電阻，以消耗發(fā)電機(jī)輸出的有功功率（增大電磁功率），減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的過(guò)剩功率，其接線(xiàn)圖如圖33。合適的制動(dòng)電阻和投切時(shí)間，則可顯著提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，否則，存在欠制動(dòng)和過(guò)制動(dòng)。（2） 減少原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率1） 對(duì)于汽輪機(jī)采用快速的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)或者快速關(guān)閉氣門(mén)。（4）結(jié)果分析 仿真之后，分析所得的圖形。MATLAB產(chǎn)品族具有下列功能：數(shù)據(jù)分析，數(shù)值和符號(hào)計(jì)算，工程與科學(xué)繪圖，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)字圖像信號(hào)處理，財(cái)務(wù)工程，建模、仿真、原型開(kāi)發(fā)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)和圖形用戶(hù)界面設(shè)計(jì)等。（3） EWB（Electronic Workbench）軟件是Interactive ImageTechnologies Ltd在20世紀(jì)90年代初推出的電路仿真軟件。使用多層印刷線(xiàn)路板的自動(dòng)布線(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。MATLAB將數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理、圖形功能和系統(tǒng)仿真融為一體，使用戶(hù)在易學(xué)易用的環(huán)境中解決問(wèn)題，如同書(shū)寫(xiě)數(shù)學(xué)公式一樣，避免了傳統(tǒng)的復(fù)雜專(zhuān)業(yè)編輯。SIMULINK是一種圖形化的仿真工具，用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和控制規(guī)律的研究制定，SIMULINK幾乎可分析任何一種類(lèi)型的真實(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。SIMULINK的求解器能確保連續(xù)系統(tǒng)或離散系統(tǒng)的仿真高速、準(zhǔn)確的進(jìn)行。它為電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電、輸變電系統(tǒng)和配電計(jì)算提供了強(qiáng)有力的解決方法，尤其是當(dāng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)勢(shì)更為突出。on39。仿真模型中，發(fā)電機(jī)采用的是標(biāo)幺制的同步電機(jī)，設(shè)置的有功是900MW；變壓器采用的是雙繞組三相變壓器，有功也是900MW，頻率均設(shè)置為我國(guó)電力的工頻50Hz。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)，為了提高接地短路（兩相短路接地、單相接地）時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定，變壓器中性點(diǎn)可經(jīng)小電阻后再接地。（3）快速切除故障快速切除短路故障，除了能減輕電氣設(shè)備因短路流產(chǎn)生的熱效應(yīng)等不良影響外，對(duì)于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，還有著決定性的意義。如果線(xiàn)路發(fā)生的是瞬時(shí)性故障，則單相重合成功，即恢復(fù)三相的正常運(yùn)行。但是，事實(shí)上，電力系統(tǒng)中瞬時(shí)性短路故障比例很大，重合閘成功率可達(dá)到90%以上。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含