【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的故障大多數(shù)是短路故障，而且都是暫時(shí)性的短路故障。采用自動(dòng)重合閘裝置，當(dāng)遇到故障時(shí)先切除線路，過(guò)一會(huì)兒再合上斷路器，如果這時(shí)候故障已經(jīng)消失了，則說(shuō)明自動(dòng)重合閘成功。在我們實(shí)際的生活中，自動(dòng)重合閘成功的概率達(dá)到了 90%，所以自動(dòng)重合閘大大提高了輸電線路的可靠性，同時(shí)對(duì)提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性也有著相當(dāng)大的作用。 提高發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率也可以提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。說(shuō)到提高發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率先介紹一下電氣 制動(dòng)。 5 電氣制動(dòng)就是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障后迅速地投入電阻以消耗發(fā)電機(jī)的有功功率（增大電磁功率），從而減少功率的差額。切除故障時(shí)，也切除了電阻。運(yùn)用電氣制動(dòng)提高暫態(tài)穩(wěn)定性時(shí)，制動(dòng)電阻的大小及投切時(shí)間要選擇得恰當(dāng)。否則，會(huì)發(fā)生欠制動(dòng)，即制動(dòng)作用過(guò)小，發(fā)電機(jī)仍要失步；或者發(fā)生過(guò)制動(dòng)，即制動(dòng)過(guò)大，發(fā)電機(jī)雖在第一次振蕩中沒(méi)有失步，卻在切除故障和切除制動(dòng)電阻后的第二次振蕩中或以后失步了。 圖 除了上述的措施之外，還有其他的方法來(lái)提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，比如在串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置中附加強(qiáng)行補(bǔ)償，在切除 故障線路的同時(shí)來(lái)增大串聯(lián)補(bǔ)償電容的容抗，以補(bǔ)償由于切除故障線路而增加的線路電抗。 勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響 它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)電站出口附近發(fā)生短路故障時(shí)，強(qiáng)勵(lì)能力強(qiáng)，有利于提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平，在故障切除時(shí)間比較長(zhǎng)、系統(tǒng)容量相對(duì)小的 50、 60 年代這一優(yōu)點(diǎn)是很突出的。但是，隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的增大，快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已不是很明顯。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元部件少，其勵(lì)磁電源來(lái)自機(jī)端變壓器，無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行可靠性高，維 護(hù)工作量小。且由于變壓器容量的變更比交流勵(lì)磁機(jī)的變更更簡(jiǎn)單、容易，因而更經(jīng)濟(jì)，更容易滿足不同電力系統(tǒng)、不同電站的暫態(tài)穩(wěn)定水平對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同要求。 它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于交流勵(lì)磁機(jī)是非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，難以標(biāo)準(zhǔn)化，即使是同容量的發(fā)電機(jī) ,尤其是水輪發(fā)電機(jī)，由于水頭、轉(zhuǎn)速的不同，強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)的不同，交流勵(lì)磁機(jī)的容量、尺寸也不同，因此，價(jià)格較自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)貴。另外它勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)與自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)相比較，元部件多，又有旋轉(zhuǎn)部件，可靠性相對(duì)較低，運(yùn)行維護(hù)量大。自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)的缺點(diǎn)是它的勵(lì)磁電源 來(lái)自發(fā)電機(jī)端，受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降時(shí)其強(qiáng)勵(lì)能力下降，對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定不利。不過(guò)隨著電力系統(tǒng)中快速保護(hù)的應(yīng)用，故障切除時(shí)間的縮短，且自并勵(lì)可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)可以通過(guò)變壓器靈活地選擇強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，可以較好地滿足電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平的要求。 綜合考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面因素，推薦在發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)快速勵(lì)磁方式。為驗(yàn)證其正確性，通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算研究了滿發(fā)時(shí)發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式的穩(wěn)定情況，計(jì)算結(jié)果表明，發(fā)電機(jī)組采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式可滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，但必須同時(shí)加裝電力系統(tǒng)PPⅠa00?cr? ?PⅡPⅢbcdek ’lim?c?PTfgP’Ⅱ 6 穩(wěn)定器 (PSS)。 MATLAB 的簡(jiǎn)介 MATLAB 簡(jiǎn)介： MATLAB 一詞是由 Matrix 和 Laboratory 復(fù)合生成的，原意是矩陣實(shí)驗(yàn)室。 MATLAB 環(huán)境 (或語(yǔ)言）由美國(guó)的 Cleve Moler 博士于 1980 年研制成功，研制 MATLAB的初衷是使它具有強(qiáng)大的矩陣處理方面的功能。現(xiàn)代控制理論界的專家們面對(duì)高維數(shù)的控制問(wèn)題，渴求一種比當(dāng)時(shí)流行的高級(jí)語(yǔ)言更具有可讀性的語(yǔ)言，因而 MATLAB 語(yǔ)言的面世，首先被控制理論界的專家們所關(guān)注。同樣，電力系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的、維數(shù)很高的系統(tǒng)，MATLAB 必將成為分析電力系統(tǒng)問(wèn)題的強(qiáng)大而有效工具。加拿大魁北克電力公司的專家們首先作了此項(xiàng)工作，在 MATLAB環(huán)境下，開(kāi)發(fā)了 MATLAB\ Simulink\Toolbox\Power blockset(即電力系統(tǒng) 分析模塊 ) ，并建立了電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備庫(kù)。 MATLAB 語(yǔ)言以矩陣為基本的數(shù)據(jù)單位，它提供了強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能，幾乎所有常用的矩陣運(yùn)算，例如矩陣的加、減、乘、除、轉(zhuǎn)置、求逆、分解、行列式等都有現(xiàn)成的指令。 MATLAB 還擁有順序、選擇、循環(huán)等結(jié)構(gòu)控制語(yǔ)句，并配以大量的運(yùn)算符，可以編寫出符合結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)的具有面向?qū)ο筇卣鞯某绦颉?MATLAB 的工作環(huán)境包括命令控制窗口、程序編輯器等，用戶既可以通過(guò)命令控制窗口直接執(zhí)行命令，也可通過(guò)建立 MATLAB 腳本文件或函數(shù)文件執(zhí)行程序中的命令。 MATLAB 系統(tǒng)主 要包括以下五個(gè)部分： （ 1） MATLAB 語(yǔ)言 MATLAB 語(yǔ)言是一種包括控制流語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入\輸出和面向?qū)ο缶幊烫匦缘母呒?jí)語(yǔ)言，它以矩陣作為基本的數(shù)據(jù)單元，既可以快速創(chuàng)建小程序完成簡(jiǎn)單運(yùn)算，也可以為了復(fù)雜應(yīng)用，編寫完整的大應(yīng)用程序。 （ 2） MATLAB 工作環(huán)境 MATLAB 工作環(huán)境主要包括一系列完成如管理工作空間的變量、數(shù)據(jù)輸入 \ 輸出、 M文件（ MATLAB 的應(yīng)用程序）的生成、調(diào)試、解釋的工具。 （ 3） 圖形句柄 圖形句柄是 MATLAB 的圖形處理系統(tǒng)，其中既包 括二維、三維數(shù)據(jù)的可視化圖形表示、圖象處理的直觀顯示的高級(jí)命令，也包括定制圖形顯示、創(chuàng)建應(yīng)用程序完整的圖形用戶界面 (GUI)命令。 （ 4） MATLAB 數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù) 該庫(kù)收集了巨量的數(shù)學(xué)函數(shù)及算法，從簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)函數(shù)如 sum、 sine、 cosine 和復(fù)數(shù)運(yùn)算，到復(fù)雜的函數(shù)如矩陣求逆、求特征值 、 Bessel 函數(shù)、FFT。 （ 5） MATLAB 應(yīng)用程序接口 (API) 它是一個(gè)允許用戶編寫與 MATLAB 交互的 C 和FORTRON 程序的庫(kù)，包括從 MATLAB 中調(diào)用程序、調(diào)用 MATLAB 作為計(jì)算引擎和讀 \寫 MAT 文件。 總體來(lái)說(shuō)， MATLAB 是一種數(shù)值型計(jì)算軟件，它集科學(xué)計(jì)算、自動(dòng)控制、信號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和圖象處理等功能于一體，具有編程效率高、程序設(shè)計(jì)靈活、圖形功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 本論文的主要工作 本文以電力系統(tǒng)穩(wěn)定器以提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定為研究?jī)?nèi)容，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，主要做了以下的工作。 （ 1） 在查閱了大量參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和磁鏈方程。 推導(dǎo)了簡(jiǎn)單系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)的電磁功率方程以及同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程。 （ 2） 研究了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器抑制電網(wǎng)振蕩抑制的原理。采用 MATLAB 建立單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)模型 ,實(shí)現(xiàn)了利用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器來(lái)提高單機(jī)無(wú)窮大電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 7 （ 3） 分析了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的作用。 8 2 同步 發(fā)動(dòng)機(jī) 方程 同步發(fā)動(dòng)機(jī)的電壓方程 對(duì)于 abc 坐標(biāo)下的電壓方程 ripu ?? ? ，可將定子、轉(zhuǎn)子量分開(kāi)，改寫為 ???????????????????? ????????? fD Qab cfD Qab cfD Qab cfD Qab c i irrppuu （ 21） 式中， ? ? ? ?TQDffDQTcbaabc ffffffff ,, ?? ， f 可為 iu ,? ； ? ?cbaabc rrrdiagr ,? ； ? ?QDffDQ rrrdiagr ,? 。 對(duì)式 （ 21） 兩邊左乘矩陣 ? ?? ?????????3333 ID （ 22） 其中， ? ?33?D 為派克變換矩陣????????????????????????????????????cbacbacbaqdffffff212121s i ns i ns i nc o sc o sc o s320??????， I 為單位陣， 0 為零矩陣，則式 （ 21） 可化為 ?????? ???????????????????????????????? ????????????????????? ?? fD QabcfD QabcfD QabcfD Qabc i iIDIDrrIDppIDuuID 11 即?????????????????????? ? ??????????fD QdqfD QdqfD QabcfD Qdq i irrpDpuu 000 （ 23） 式中 ? ?cbaabcdq rrrdia grr ,0 ?? ； ? ?Tqddq ffff 00 ,? ，其中 f 可為 iu、 。 式 （ 23） 中 0dqi 前面的負(fù)號(hào)是由于 0dq 等值繞組的電流、電壓正方向定義和 abc繞組相似，也是服從發(fā)電機(jī)慣例的。下面討論式 （ 23） 中 abcDp? 這一項(xiàng)，將之化為 0dq 坐標(biāo)下變量表示。由矩陣乘積的微分性質(zhì)，有 9 ? ? ? ? ? ?010 dqdqabcabcabc DpDppDDpDp ????????? ? （ 24） 由于 ? ? ?????????????????????????????????????????????????????????????0000010101s i nc o s1s i nc o s1s i nc o s000c o sc o sc o ss i ns i ns i n321dtdDpDccbbaacbacba （ 25） 將式 （ 25） 代入式 （ 24） 得 0000dqdqdqdqabc Spd e fpDp ?????????????????????? ?? （ 26） 將式（ 26）代入式（ 23），得 0dq 坐標(biāo)下有名值電壓方程為 ???????? ??????????????????????? ???????????fD QdqfD QdqdqfD QdqfD Qdq i irrSpuu 00000 0 （ 27） 式中， ? ?TdqdqS 0,0 ???? ?? 。 下面對(duì)式 （ 27） 作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 （ 1） 式 （ 27） 右邊第一項(xiàng)通常稱為變壓器電動(dòng)勢(shì)，是電磁感應(yīng)效應(yīng)引起的繞組電壓。 （ 2） 式 （ 27） 右邊第二項(xiàng)稱為速度電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止（ ? =0）時(shí)，此項(xiàng)為零。這一項(xiàng)在 abc坐標(biāo)下沒(méi)有，是因?yàn)樵?abc坐標(biāo)下觀察 abc繞組，二者間是相對(duì)靜止的。而當(dāng)在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq 上去觀察靜止的 abc繞組時(shí)，二者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起了這一項(xiàng)。物理上速度電動(dòng)勢(shì)項(xiàng)反映了由于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，使定子繞組切割磁力線而引起的電動(dòng)勢(shì)，它在定子、轉(zhuǎn)子間能量交換中起主要作用。 （ 3） 式 （ 27） 右邊第三項(xiàng)是歐姆電壓項(xiàng)，反映了相應(yīng)繞組的電阻壓降 。 同步發(fā)電機(jī)的磁鏈方程 abc坐標(biāo)下的磁鏈方程 ? ?iL 66??? 可改寫為 ?????????????????????? fDQabcfDQabc i iLLLL 22122111 （ 28） 與電壓方程相似，兩邊左乘矩陣 ? ?? ?????????3333 ID 10 并在式（ 28）右邊兩矩陣間插入 ???????????? ? IDID 1 項(xiàng)，經(jīng)整理后可得 ???????? ???????? ? ????????? ????????????????? ????fD QdqRRSRRSS