【正文】 0 2。 37 6. 發(fā)電機模型選擇對穩(wěn)定計算結果的影響 由 節(jié)和 節(jié)可知， 發(fā)電機分別采用二階模型和三階模型時， 極限切除時間 分別為 t2=， t3=，相差 Δ=，二者相比，極限切除時間相差并不大 。由此可得出發(fā)電機采用二階模型時系統(tǒng)的極限切除時 間 =。x2。c=()*pi/180。 a=。 x=[x1。w0]。m=，穩(wěn)定時 PE39。 ( )E V V V?? ? ? ? （ 13） 239。 E ’ V （ 即 節(jié) 點 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，它們與負荷阻抗構成并聯(lián)關系，在網絡變換時首先應將這些并聯(lián)電容和負荷阻抗等效為一個等值阻抗。說明兩種計算方法都是可行的。 18 圖 3. 發(fā)電機的參數(shù)設置 采用 power world 畫出的單項接線圖如圖 。 2）各支路的狀態(tài)如表 。 15 構造節(jié)點信息矩陣 B2，題目給定的網絡共有 7 個節(jié)點，本文編程中的 B2 矩陣為 7 6 的矩陣，每一行代表一個節(jié)點的信息，每一行中的各元素的含義： 該節(jié)點的發(fā)電機功率（注入）； 該節(jié)點的負荷功率（輸出）； 空行（保持矩陣格式）； PV 節(jié)點電壓給定值和 PQ 節(jié)點的初始值； 各節(jié)點電壓相角； 節(jié)點類型（其中， 1 表示平衡節(jié)點， 2 表示 PQ 節(jié)點， 3 表示 PV 節(jié)點）。 Ode45函數(shù)引用如下： x0= [ 1, 0] options=odeset。 用 PowerWorld 軟件進行潮流計算并與自己編制的軟件計算結果進行校核和分析； 設 2 和 4 母線之間雙回線路中一回的中點分別發(fā)生以下 2 種故障： 1） 1s 時發(fā)生三相短路， 同時切除故障線路三相； 2） 1s 時單相接地短路， 時同時切除故障線路三相。圖中，各變電站負荷均等效接于 220kV 母線。電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與計算 課程設計報告 電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與計算 2 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。變電站參數(shù)和負荷如下表： 編號 類型 220kV 最大負荷， MVA 1 500kV 站 平衡節(jié)點 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 各線路長度如圖所示。 時三相重合閘。 =1e8。待求解網架中， 1 號節(jié)點為平衡節(jié)點，2~6 號節(jié)點為 PQ 節(jié)點， 7 號節(jié)點（即母線 G）為 PV 節(jié)點。表中的功率值均為標幺值，基準功率 SB=100MW。 圖 4. 單項接線圖 采用 power world 仿真軟件的潮流計算結果 運行模式下，點擊 tools 中的 slove 選項即可對電網進行潮流計算，在 case information中點擊 Power Flow List 可以查看各個節(jié)點的電壓和線路的潮流。 21 4. 轉移阻抗的求解 負荷、發(fā)電機、變壓器、線路的處理 負荷的處理 根據(jù)題目的要求，負荷采用恒阻抗模型，其阻抗標幺值的計算公式為： 2* 2BL BLSUZ VS??? （ 8） 其中， U 是負荷所在節(jié)點的電壓， LS? 是負荷的共軛值。等效過程的具體做法入下： 例如對于節(jié)點 2，其負荷阻抗 ZL2=+，與節(jié)點 2 相連的支路對地電納B12=， B24=，則等效導納為： 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*=+。 各種運行方式下轉移阻抗的求解 三相短路故障時，將線路 24 的一回看成是中點直接接地，其余處理方式與穩(wěn)態(tài)時相同。 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 切除故障的對比 線路 24 中點單相接地故障時的仿真分析 在事件窗口添加： 時 線路 24 中點 發(fā)生 單相接地 短路 故障 ， 清除故障線路24， 時閉合故障線路（ closed/both end）， 時再次切除故障線路（ 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 ，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。因而， 發(fā)電機模型 選擇對線路故障的 極限切除時間 而言 相差并不大。 % 0 + 0 1 。但 三階模型暫態(tài)過渡時間比二階模型小很多，采用三階模型的發(fā)電機的暫態(tài)過程更短，換言之，采用三階模型的發(fā)電機的暫態(tài)穩(wěn)定性更好。 Matlab 與 Power World 仿真結果的比較 綜合 節(jié)和 節(jié)的仿真結果的對比如表 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）得到的不同運行方式下的機端電壓 E39。單相接地故障時，將 24 回路中的一回看成是中點經附加電阻 X（ Δ） 接地，然后求出負序阻抗 X（ 2） 和零序阻抗 X（ 0） ，于是， X（ Δ） = X（ 2） + X（ 0） =+++，可得 X（ Δ） =+，此后的網絡變換與穩(wěn)態(tài)時相似，這里不再贅述，詳見附錄。 表 12. 網架結構中各元件的阻抗標幺值 元件 阻抗標幺值 元件 阻抗標幺值 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. 各負荷節(jié)點的等效阻抗（標幺值） 負荷所在節(jié)點 節(jié)點電壓 V(kV) 負荷大小 S（ MVA） 等效阻抗 ZL*的標幺值 2 220 180+j100 + 3 220 350+j180 + 4 220 260+j120 + 5 220 250+j120 + 6 220 150+j70 + 發(fā)電機的處理 節(jié)點 7 有三臺發(fā)電機，發(fā)電機的容量 SG(N)=300/=， VG(N)=，基準容量 SB=100MW，為了變壓器的標幺變比 k*=1，在發(fā)電機 10kV 側的基準電壓選為VB2= 220/242=。整理后的潮流計算結果如下。該仿真軟件能夠進行專業(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)點信息矩陣 B2，先形成待求解電網的節(jié)點導納矩陣： 2） 先對空矩陣加入對角線元素，即先加入每個節(jié)點的對地導納 y0； 3） 根據(jù)支路信息矩陣 B1，對導納矩陣再加入互導納 Ypq； 4） 將互導納 Ypq 加入到導納矩陣的對角線元素，形成自導納。 參考資料以及說明 《電力系統(tǒng)分析》（上、下冊）華中科技大學出版 《發(fā)電廠電氣部分》高等學校教材 《電網調度運用技術》東北大學出版社 PowerWorld 15 使用手冊 基于 MATLAB/Simulink 的系統(tǒng)仿真技術與應用 本畢業(yè)設計（論文）任務書于 20xx 年 12 月 23 日發(fā)出，應于 20xx 年 1 月 3 日前完成，然后提交課程考試委員會進行答辯。 試手工計算序網以及用網絡變換法求解轉移阻抗； 針對問題 4，用 Matlab 編制穩(wěn)定計算程序（三臺機可 并聯(lián)等值成一臺機），發(fā)電機采用二階經典模型（注：用 ode45 函數(shù)既可求解），用軟件計算出搖擺曲線，要求輸出發(fā)電機功角，角速度。F/km； 零序參數(shù)： r0 = , x0 = , C0 = 181。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。 二、 設計的主要內容： 手工進行參數(shù)計算和標幺化，形成潮流計算的網架參數(shù)； 用 Matlab 編制潮流計算程序，要求采用 PQ 分解潮流計算方法。 t：為時間列向量 1*m y為狀態(tài)變量計算結果矩陣， m行代表時間點， n列代表 n個狀態(tài)變 量的時間序列值。具體如下： 構造支路信息矩陣 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 G 記為節(jié)點 7）： 支路首端節(jié)點號； 支路末端節(jié)點號； 支路阻抗標幺值； 支路對地電納標幺值； 支路變比； 支路存在變壓器時，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為 0； 是否為變壓器支路。 表 4. 各節(jié)點電壓和注入功率 節(jié)點編號 1 2 3 4 5 6 7 基準電壓 220 220 220 220 220 220 220 標幺電壓 16 實際電壓（ kV） 節(jié)點相角（度） 0 節(jié)點注入功率 （標幺值） + + + 節(jié)點注入功率 （實際值） + + 其中， matlab 中各節(jié)點的相角是以弧度的形式表示的，其換算關系為：角度 =弧度180247。具體參數(shù)設置如圖 。 表 各支路狀態(tài)的對比 支路區(qū)間 首端有功功率（ MW） 首端無功功率（ Mvar） 有功損耗 （ MW） 無功損耗（ 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 比較兩種計算結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%。 變壓器的處理 由 中的計算可知，當基準電壓 VB1=220kV， VB2= 時，變壓器的標幺 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 6 后的網架等效圖 消去節(jié)點 7 節(jié)點 7 的處理方法與節(jié)點 6 類似，這里不再贅述。和發(fā)電機的電磁功率方程。)=176。%給定角速度初值為 1，故障切除時間為 h_opt=odeset。%求解第二個區(qū)間 [tc,40s] t=[t1。 x0=[*pi/180。 a=。t4]。 圖 14. 發(fā)電機選用二階模型時， 切除線路故障，發(fā)電機暫態(tài)過程中的搖擺曲線 31 2）在事件窗口添加： 1s 時 線路 24 中點 發(fā)生三相對稱短路，并在 后切除故障，得出的搖擺曲線如 圖 15 所示 ，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。 36 圖 25. 切除故障和 切除故障的對比 線路 24 中點發(fā)生單相接地時的故障分析 在事件窗口添加： 時 線路 24 中點 發(fā)生 單相接地 短路 故障 ， 切除 故障線路24（ open）， 時閉合故障線路（ closed）， 時再次切除故障線路，以此模擬題目4 中的要求， 得出的搖擺曲線如 圖 26 所示 ，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。 % 0 + 0 1 0 2。 % 2 4 + 1 0 0。 線路 24 中點 發(fā)生三相短路和