【正文】 剩的轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化。 更重要的是它輸出信息利用率很低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在未來(lái)可能要對(duì)過(guò)去經(jīng)營(yíng)進(jìn)行改革和創(chuàng)新。隨著發(fā)電機(jī)逐漸形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性也成為是一個(gè)越來(lái)越復(fù)雜的問(wèn)題，因此對(duì)它的研究已經(jīng)成為世界各國(guó)電力工作者和教學(xué)科研工作者等面對(duì)重要問(wèn)題。應(yīng)用《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》和《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》中簡(jiǎn)單的例題做為例子，由給定的數(shù)據(jù)，然后使用BPA軟件進(jìn)行續(xù)潮流計(jì)算，得出數(shù)學(xué)模型后進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析。文中引用他人研究成果的部分已在標(biāo)注中說(shuō)明；其他同志對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的啟發(fā)和貢獻(xiàn)均已在謝辭中體現(xiàn)；其它內(nèi)容及成果為本人獨(dú)立完成。電能是社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)前進(jìn)中必不可少因素。所以各類學(xué)者對(duì)電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定的研究是有必要有目的性的研究。在我們國(guó)家電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題尤為突出，值得我們指出的是我國(guó)家是個(gè)重電源建設(shè)而輕電網(wǎng)建設(shè)的國(guó)家，這樣的模式在建國(guó)初期能夠滿足國(guó)家和人民的要求，但是長(zhǎng)期的這樣運(yùn)行，導(dǎo)致對(duì)電力系統(tǒng)的電壓控制較為薄弱。原理是就是利用一個(gè)輔助函數(shù)（即李雅普諾夫函數(shù)）的性質(zhì)來(lái)判斷系電力統(tǒng)穩(wěn)定與否[2]。這就是電力系統(tǒng)暫態(tài)書(shū)里關(guān)于電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)跟電磁功率變化的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程[3]。 公式（26） 公式（27） 公式（28） 公式（29） 公式（29）（1）定子回路電壓電壓方程可得 公式（210） 公式（211）（2）轉(zhuǎn)子電壓方程有（25），（26）得出 公式（212）（3）D軸阻尼繞組的回路電壓表達(dá)式將（27）帶入（28）可得的表達(dá)式 公式（213）同樣將（27）、（28）帶入（22）即可得d軸電流和D軸電流的關(guān)系式 公式（214）將（213）、（214）經(jīng)過(guò)（24）可得出D繞組的電壓方程 公式（215）由于可化簡(jiǎn)為 公式（216）（4）Q軸阻尼繞組的電壓方程將（23）的第二式兩邊同時(shí)乘以得到 公式（217）由（23）的第一式解出帶入（217）得到 公式（218）將（218）代入（23）得到和的關(guān)系 公式（219）同樣將（24）得到Q軸繞組的電壓方程，并令得到 公式（220）（25）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 公式（221） 公式（222）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。 公式（244）恒定模型忽略暫態(tài)凸極效應(yīng)，并且讓對(duì)上前兩個(gè)方程進(jìn)行合并，就得到以下的二階模型 公式（245）現(xiàn)實(shí)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(lì)磁系統(tǒng)的同臺(tái)作用，采用發(fā)電機(jī)的三階及更高階的實(shí)用模型，這樣可以確保安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。BPA主要有以下三個(gè)幾個(gè)界面，它們分別是PSAP的界面：,.swi,.pfo等文件進(jìn)行運(yùn)行、潮流計(jì)算界面：、穩(wěn)定計(jì)算界面和數(shù)據(jù)文件編輯器界面：。(7) 節(jié)點(diǎn)PV、QV和PQ曲線：用戶可以在系統(tǒng)施加電壓、無(wú)功或有功擾動(dòng)后，程序可自動(dòng)得出模擬一些曲線，它們是關(guān)于PV、QV和PQ變化。B卡如下：B bus_2 1 第1列填寫卡片的類型，基本的的卡片類型主要有節(jié)點(diǎn)卡B,線路數(shù)據(jù)卡L，變壓器卡T。第15到18填寫基準(zhǔn)電壓。這時(shí)運(yùn)行點(diǎn)由a變化到d，隨時(shí)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(dòng)，如果線路不存在繼電保護(hù)裝置，那么轉(zhuǎn)子會(huì)不斷的加速，直到與系統(tǒng)失去聯(lián)系。我們?cè)O(shè)定的是兩相短路故障。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是故障類型對(duì)電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析。在這里我向張嫣老師說(shuō)聲謝謝！于此同時(shí)，我得感謝在大學(xué)四年各位老師和給我指導(dǎo)的同學(xué)。雖然最后的結(jié)果沒(méi)有讓老師滿意，但是還是努力的完成老師給自己畢設(shè)期間的各項(xiàng)任務(wù)。深入了解功角失去穩(wěn)定的原因，過(guò)程，產(chǎn)生的結(jié)果。運(yùn)算后如圖37圖37 例題81 單項(xiàng)短路 故障時(shí)間為17周波發(fā)電機(jī)角度圖從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)角度經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的震蕩后又恢復(fù)到某一定值，繼續(xù)改變故障的時(shí)間，當(dāng)故障時(shí)間設(shè)置到18周波時(shí)，運(yùn)行程序如圖38所示。整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率表示為。第51~62填寫線路對(duì)地電抗。由于節(jié)點(diǎn)的類型分為三類，平衡節(jié)點(diǎn)，PQ，PV節(jié)點(diǎn)。(4) 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等值：軟件根據(jù)REI的方法，能夠?qū)τ脩羲x的地方實(shí)行靜態(tài)等值，這樣可以保障等值網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算結(jié)果與原始網(wǎng)的潮流結(jié)果大致一樣。BPA能夠兼容Windows 9x/NT/2000 平臺(tái)。方程數(shù)為6（、）+2（、）+2（dq軸網(wǎng)絡(luò)方程）10個(gè)，可以求解[6]。這里其中有個(gè)條件就是在電力網(wǎng)絡(luò)和同步電機(jī)接口時(shí)。在系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行時(shí)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)橄到y(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩平衡原因。時(shí)域仿真法只能根據(jù)功角來(lái)判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定，不能得出穩(wěn)定裕度，因此不能滿足部分要求。兩者無(wú)論哪一方出現(xiàn)了問(wèn)題都將相互影響。這符合現(xiàn)階段國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本論文結(jié)合專業(yè)理論知識(shí)，利用電力系統(tǒng)仿真軟件BPA軟件為輔助工具，通過(guò)輸出報(bào)告分析來(lái)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。特此聲明。由于我們處于電氣時(shí)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。 電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定包括三個(gè)方面的穩(wěn)定：。這樣就出現(xiàn)了穩(wěn)定性的問(wèn)題。它先構(gòu)造一個(gè)李雅普諾夫函數(shù)，這個(gè)函數(shù)必須符合系統(tǒng)穩(wěn)定。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)首要前提是每臺(tái)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(huì)發(fā)生震蕩，保持正常運(yùn)行。當(dāng)需要考慮轉(zhuǎn)子超瞬變過(guò)程時(shí)，并且考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的q軸g繞組。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。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(lái)很大的便利。(8) 多形式系統(tǒng)參數(shù)分析報(bào)告：，應(yīng)用控制語(yǔ)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。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。第20到27列填寫變壓器一側(cè)名稱。如果這時(shí)候繼電保護(hù)動(dòng)作，故障被切除，假設(shè)是在k點(diǎn)被切除，那么功率特性曲線變?yōu)镮I，這是轉(zhuǎn)子由于慣性不會(huì)馬上變化，由曲線可以知道，這時(shí)候發(fā)電機(jī)的輸出功率大于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率，轉(zhuǎn)子速度開(kāi)始減慢，但是我們知道轉(zhuǎn)子此時(shí)的轉(zhuǎn)速必然比同步轉(zhuǎn)速快，還得繼續(xù)增大，此時(shí)運(yùn)行點(diǎn)d向e運(yùn)行，假設(shè)這是轉(zhuǎn)子速度降到同步轉(zhuǎn)速，停止增大，但是還是不滿足發(fā)電機(jī)的平衡條件，運(yùn)行點(diǎn)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的降低開(kāi)始回頭，由運(yùn)行點(diǎn)e向b點(diǎn)靠近，當(dāng)超過(guò)b點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子有開(kāi)始加速，如果不存在線路損耗，那么久會(huì)這么一直循環(huán)下去，但是實(shí)際的工程問(wèn)題損耗必然存在，最后會(huì)停留在一個(gè)新的運(yùn)行點(diǎn)上。并且定義故障時(shí)間為15周波時(shí)候。本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多東西。專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的薄弱讓我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)困難重重。期間每次想放棄的時(shí)候，都是張嫣老師給我鼓勵(lì)給我希望。結(jié)論本次設(shè)計(jì)認(rèn)真的分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的了解電力系統(tǒng)穩(wěn)定性中的功角穩(wěn)定。并且定義故障時(shí)間為17周波時(shí)候。圖35功率曲線圖由發(fā)電機(jī)的電磁功率和功角的關(guān)系我們可以得出曲線圖，故障前的曲線為1，故障后為3，保護(hù)裝置作用后為2。第39~50填寫線路的阻抗標(biāo)幺值。第一個(gè)是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)卡。不僅能控制PQ、PV 和緩沖節(jié)點(diǎn)，它還具備同步發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)距離遙控高壓母線。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(guó)研發(fā)，1984 年以來(lái)我國(guó)電科院過(guò)通過(guò)對(duì)這個(gè)版本吸收和創(chuàng)新，順利的誕生中國(guó)版的BPA程序。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)?個(gè)，變量數(shù)變?yōu)?2個(gè)（、），假設(shè)和為已知量（勵(lì)磁繞組和原動(dòng)機(jī)輸入），變量減為10個(gè)。從而令定子電壓微分方程中的，這樣就把它化為代數(shù)方程。也就是說(shuō)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(jī)的輸入和輸出功率不平衡造成的。由于時(shí)域仿真法的計(jì)算量很復(fù)雜，需要的計(jì)算的參數(shù)比較多。電力系統(tǒng)的功角與電力市場(chǎng)有著潛移默化的關(guān)系。保障電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定性同時(shí)能夠減少電力系統(tǒng)運(yùn)行成本。例如大面積停電，電網(wǎng)瓦解，嚴(yán)重的影響用戶生產(chǎn)生活與工業(yè)產(chǎn)出。論文作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解福州大學(xué)至誠(chéng)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。因此電力行業(yè)在社會(huì)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步中發(fā)揮著舉足輕重的作用。在我們研究范圍內(nèi)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)遇到某些小干擾后，整個(gè)電力系統(tǒng)不發(fā)生非周期失步，通過(guò)一段時(shí)間后系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到初始正常運(yùn)行狀態(tài)的能力。伴隨著生產(chǎn)生活的進(jìn)步，目前我國(guó)的負(fù)荷急速上升同時(shí)，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(dá)到人們生產(chǎn)生活的要求。確定和系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)所對(duì)應(yīng)的李雅普諾夫函數(shù)值；這樣就可以比較擾動(dòng)結(jié)束時(shí)的李雅普諾夫函數(shù)值。部分的發(fā)電機(jī)組的功角失穩(wěn)的同時(shí)，也導(dǎo)致其他機(jī)組的轉(zhuǎn)子失去同步造成系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的破壞。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。另外系統(tǒng)很大的情況下，并且對(duì)數(shù)據(jù)的精度要求不是很苛刻的條件下，也是優(yōu)先采用二階模型，因?yàn)楦唠A模型雖然得到的精度相對(duì)較高但是輔助的人力物力更多更大，所以優(yōu)先選擇二階模型。BPA長(zhǎng)時(shí)間廣泛應(yīng)用于在我國(guó)電力系統(tǒng)的各個(gè)部門。系統(tǒng)有16種報(bào)告，用戶按照自己所需的可以進(jìn)行選擇自己所需的報(bào)告。第21~30填寫有功負(fù)荷與無(wú)功負(fù)荷。第28到31填寫變壓器另一側(cè)電壓。這當(dāng)中也存在另外一種情況，就是繼電保護(hù)裝置延時(shí)動(dòng)作，隨著時(shí)間的推移，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速已經(jīng)非常之大，當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)到達(dá)f點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速還是超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，過(guò)了f點(diǎn)后原動(dòng)機(jī)的機(jī)械的功率將永遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率，功角會(huì)不停的增大，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去聯(lián)系。運(yùn)算后如圖39圖39 兩相短路故障時(shí)間設(shè)置15周波時(shí)發(fā)電機(jī)功角圖從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)角度經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的震蕩后又恢復(fù)到某一定值，繼續(xù)改變故障的時(shí)間，當(dāng)故障時(shí)間設(shè)置到16周波時(shí)，運(yùn)行程序如圖310所示。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，學(xué)會(huì)用BPA軟件計(jì)算一些簡(jiǎn)單的潮流計(jì)算，推導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的七種模型，了解BPA軟件進(jìn)行故障的設(shè)置于分析，學(xué)會(huì)看懂仿真軟件部分穩(wěn)定與不穩(wěn)定輸出的圖像。當(dāng)我在查閱資料上遇到困難時(shí)，同組的同學(xué)也熱心幫助我。公式推導(dǎo)，編寫論文，張嫣老師不停的給我糾正錯(cuò)誤。極限切除時(shí)間就在7周波和8周波之間。我設(shè)定的是單相短路故障。由于發(fā)電機(jī)的電磁功率與功角存在一個(gè)正弦的關(guān)系，有圖33和圖34得出，它們的發(fā)電機(jī)的輸出功率短路前后分別為 公式(33)這樣我們可以通過(guò)下面的曲線圖35。第38到40填寫并聯(lián)線路數(shù)目號(hào)?？ㄆ奶砑訄D標(biāo)為：本次設(shè)計(jì)主要涉及以下幾種類型的數(shù)據(jù)卡片。 (3) 自動(dòng)電壓仿真控制：同步發(fā)電機(jī)PQ，PV，平衡節(jié)點(diǎn)的電壓控制。要求對(duì)發(fā)電機(jī)的模型進(jìn)行分析和推導(dǎo)，更深入的理解電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（1）忽略定子d、q軸暫態(tài)，即定子電壓方程中、均為零；（2）在定子電壓方程中，在速度變化不大的過(guò)渡過(guò)程中，誤差很??；（3）忽略D、Q繞組，其作用可在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程中補(bǔ)入阻尼項(xiàng)近似考慮。同步電機(jī)的實(shí)際模型最重要的是簡(jiǎn)化假定是忽略定子繞組暫態(tài)。電力系統(tǒng)的功角能否穩(wěn)定的最根本原因是發(fā)電機(jī)這一部分引起的。另一個(gè)方法是直接法。另一個(gè)重大的問(wèn)題是——電力市場(chǎng)。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。維持整個(gè)電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定能為系統(tǒng)帶來(lái)如下好處：一方面穩(wěn)定的系統(tǒng)能帶來(lái)穩(wěn)定的電壓，并且提高電能質(zhì)量的同時(shí)，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(xiǎn)性；從另一個(gè)方面分