【正文】 0 2。 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 。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 =。x2。c=()*pi/180。 a=。 x=[x1。w0]。m=，穩(wěn)定時(shí) PE39。 ( )E V V V?? ? ? ? （ 13） 239。 E ’ V （ 即 節(jié) 點(diǎn) 1 ）Z AZ B Z C 圖 其中， ZA=+， ZB=+， ZC=+。 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。說(shuō)明兩種計(jì)算方法都是可行的。 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 。 2）各支路的狀態(tài)如表 。 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(lèi)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)）。 Ode45函數(shù)引用如下： x0= [ 1, 0] options=odeset。 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。圖中，各變電站負(fù)荷均等效接于 220kV 母線。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。變電站參數(shù)和負(fù)荷如下表： 編號(hào) 類(lèi)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。 時(shí)三相重合閘。 =1e8。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)。表中的功率值均為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)功率 SB=100MW。 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。 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。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*=+。 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。 1 1 1 21 1 1 239。=，代入式 +(176。%給定微分方程組的初值 a=。x2]。b=。 [t3,x3]=ode45(39。x3。 圖 16. 切除故障和 切除故障的對(duì)比 線路 24 中點(diǎn)單相接地故障時(shí)的仿真分析 在事件窗口添加： 時(shí) 線路 24 中點(diǎn) 發(fā)生 單相接地 短路 故障 ， 清除故障線路24， 時(shí)閉合故障線路（ closed/both end）， 時(shí)再次切除故障線路（ open/both end），以此模擬題目 4 中的要求， 得出的搖擺曲線如 圖 17 所示 ，此時(shí)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。因而， 發(fā)電機(jī)模型 選擇對(duì)線路故障的 極限切除時(shí)間 而言 相差并不大。 % 0 + 0 1 。但 三階模型暫態(tài)過(guò)渡時(shí)間比二階模型小很多，采用三階模型的發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過(guò)程更短，換言之，采用三階模型的發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性更好。 Matlab 與 Power World 仿真結(jié)果的比較 綜合 節(jié)和 節(jié)的仿真結(jié)果的對(duì)比如表 16 所示。 plot(t,x(:,1),39。,[,],x03,h_opt,a,b,c)。 [t1,x1]=ode45(39。r39。c=()*pi/180。與后面使用 Power World 仿真軟件計(jì)算的初始功角 δ0=176。s in s in ( )E E E VP ZZ? ? ?? ? ? （ 14） 根據(jù)公式（ 11） （ 14）得到的不同運(yùn)行方式下的機(jī)端電壓 E39。單相接地故障時(shí)，將 24 回路中的一回看成是中點(diǎn)經(jīng)附加電阻 X（ Δ） 接地，然后求出負(fù)序阻抗 X（ 2） 和零序阻抗 X（ 0） ，于是， X（ Δ） = X（ 2） + X（ 0） =+++，可得 X（ Δ） =+，此后的網(wǎng)絡(luò)變換與穩(wěn)態(tài)時(shí)相似，這里不再贅述，詳見(jiàn)附錄。 表 12. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中各元件的阻抗標(biāo)幺值 元件 阻抗標(biāo)幺值 元件 阻抗標(biāo)幺值 Z12* 104+ Z2* + Z13* 103+ Z3* + Z24* 104+ Z4* + Z45* 104+ Z5* + Z46* 103+ Z6* + Z3G* 104+ ZG* Z5G* 103+ Z1* Z6G* 104+ Xd39。 表 11. 各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的等效阻抗（標(biāo)幺值） 負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)電壓 V(kV) 負(fù)荷大小 S（ MVA） 等效阻抗 ZL*的標(biāo)幺值 2 220 180+j100 + 3 220 350+j180 + 4 220 260+j120 + 5 220 250+j120 + 6 220 150+j70 + 發(fā)電機(jī)的處理 節(jié)點(diǎn) 7 有三臺(tái)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的容量 SG(N)=300/=， VG(N)=，基準(zhǔn)容量 SB=100MW，為了變壓器的標(biāo)幺變比 k*=1，在發(fā)電機(jī) 10kV 側(cè)的基準(zhǔn)電壓選為VB2= 220/242=。整理后的潮流計(jì)算結(jié)果如下。該仿真軟件能夠進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的工程分析。 基于 Matlab 的 PQ 分解法程序 編程思想如下： 1） 根據(jù)支路信息矩陣 B1 和節(jié)點(diǎn)信息矩陣 B2，先形成待求解電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣： 2） 先對(duì)空矩陣加入對(duì)角線元素，即先加入每個(gè)節(jié)點(diǎn)的對(duì)地導(dǎo)納 y0； 3） 根據(jù)支路信息矩陣 B1，對(duì)導(dǎo)納矩陣再加入互導(dǎo)納 Ypq； 4） 將互導(dǎo)納 Ypq 加入到導(dǎo)納矩陣的對(duì)角線元素，形成自導(dǎo)納。 參考資料以及說(shuō)明 《電力系統(tǒng)分析》（上、下冊(cè)）華中科技大學(xué)出版 《發(fā)電廠電氣部分》高等學(xué)校教材 《電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)用技術(shù)》東北大學(xué)出版社 PowerWorld 15 使用手冊(cè) 基于 MATLAB/Simulink 的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)于 20xx 年 12 月 23 日發(fā)出，應(yīng)于 20xx 年 1 月 3 日前完成，然后提交課程考試委員會(huì)進(jìn)行答辯。 試手工計(jì)算序網(wǎng)以及用網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗； 針對(duì)問(wèn)題 4，用 Matlab 編制穩(wěn)定計(jì)算程序（三臺(tái)機(jī)可 并聯(lián)等值成一臺(tái)機(jī)），發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型（注：用 ode45 函數(shù)既可求解），用軟件計(jì)算出搖擺曲線，要求輸出發(fā)電機(jī)功角，角速度。F/km； 零序參數(shù)： r0 = , x0 = , C0 = 181。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě) 2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 二、 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 手工進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和標(biāo)幺化，形成潮流計(jì)算的網(wǎng)架參數(shù)； 用 Matlab 編制潮流計(jì)算程序，要求采用 PQ 分解潮流計(jì)算方法。 t：為時(shí)間列向量 1*m y為狀態(tài)變量計(jì)算結(jié)果矩陣， m行代表時(shí)間點(diǎn)， n列代表 n個(gè)狀態(tài)變 量的時(shí)間序列值。具體如下： 構(gòu)造支路信息矩陣 B1，每一行代表一條線路，每行中的各元素表示線路不同的信息（注：節(jié)點(diǎn) G 記為節(jié)點(diǎn) 7）： 支路首端節(jié)點(diǎn)號(hào)； 支路末端節(jié)點(diǎn)號(hào)； 支路阻抗標(biāo)幺值； 支路對(duì)地電納標(biāo)幺值； 支路變比； 支路存在變壓器時(shí)，若首段：末端=k:1，則為 1，反之則為 0，如果支路不存在變壓器則默認(rèn)為 0； 是否為變壓器支路。 表 4. 各節(jié)點(diǎn)電壓和注入功率 節(jié)點(diǎn)編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 基準(zhǔn)電壓 220 220 220 220 220 220 220 標(biāo)幺電壓 16 實(shí)際電壓（ kV） 節(jié)點(diǎn)相角（度） 0 節(jié)點(diǎn)注入功率 （標(biāo)幺值） + + + 節(jié)點(diǎn)注入功率 （實(shí)際值） + + 其中， matlab 中各節(jié)點(diǎn)的相角是以弧度的形式表示的，其換算關(guān)系為：角度 =弧度180247。具體參數(shù)設(shè)置如圖 。 表 各支路狀態(tài)的對(duì)比 支路區(qū)間 首端有功功率（ MW） 首端無(wú)功功率（ Mvar） 有功損耗 （ MW） 無(wú)功損耗（ Mvar） Power World Matlab Power World Matlab Power World Matlab Power World Matlab 1， 2 1， 3 2， 4 4， 5 0 4， 6 3， 7 5， 7 6， 7 比較兩種計(jì)算結(jié)果的各支路潮流可以發(fā)現(xiàn)，有功功率的最大偏差 極小 ，不超過(guò)%。 變壓器的處理 由 中的計(jì)算可知，當(dāng)基準(zhǔn)電壓 VB1=220kV， VB2= 時(shí)，變壓器的標(biāo)幺 22 變比為 k*=1，由題目條件可知變壓器的銅耗很小，可忽略。 24 1 2 3 4E ’ 7Z 1 *Z 2 *Z 3 *Z 4 地 *Z 7 地 *Z 1 3 *Z 1 2 *Z 2 4 *Z 4 7 *Z 3 7 *X Σ * 圖 6. 處理節(jié)點(diǎn) 6 后的網(wǎng)架等效圖 消去節(jié)點(diǎn) 7 節(jié)點(diǎn) 7 的處理方法與節(jié)點(diǎn) 6 類(lèi)似，這里不再贅述。和發(fā)電機(jī)的電磁功率方程。)=176。%給定角速度初值為 1，故障切除時(shí)間為 h_opt=odeset。%求解第二個(gè)區(qū)間 [tc,40s] t=[t1。 x0=[*pi/180。 a=。t4]。 圖 14. 發(fā)電機(jī)選用二階模型時(shí)， 切除線路故障，發(fā)電機(jī)暫態(tài)過(guò)程中的搖擺曲線 31 2）在事件窗口添加： 1s 時(shí) 線路 24 中點(diǎn) 發(fā)生三相對(duì)稱(chēng)短路，并在 后切除故障，得出的搖擺曲線如 圖 15 所示 ，此時(shí)系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。 36 圖 25. 切除故障和 切除故障的對(duì)比 線路 24 中點(diǎn)發(fā)生單相接地時(shí)的故障分析 在事件窗口添加： 時(shí) 線路 24 中點(diǎn) 發(fā)生 單相接地 短路 故障 ， 切除 故障線路24（ open）， 時(shí)閉合故障線路（ closed）， 時(shí)再次切除故障線路，以此模擬題目4 中的要求， 得出的搖擺曲線如 圖 26 所示 ，此時(shí)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。 % 0 + 0 1 0 2。 % 2 4 + 1 0 0。 線路 24 中點(diǎn) 發(fā)生三相短路和