【文章內(nèi)容簡介】 響了電力系統(tǒng)中電壓、電流和發(fā)電機電磁功率的變化。通過仿真參數(shù)來證明電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定方面的理論。 暫態(tài)穩(wěn)定仿真流程 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 由于電力系統(tǒng)的動態(tài)仿真研究將不能在實驗室進行的電力系統(tǒng)運行模擬得以實現(xiàn)。因此在判定一個電力系統(tǒng)設(shè)計的可行性時，都可以首先在計算機上進行動態(tài)仿真研究，它的突出優(yōu)點是可行、簡便、經(jīng)濟。 Matlab 電力系統(tǒng)工具箱包含的模塊有： Electrical Sources( 電源庫 ) 、 Elements( 元 件 庫 ) 、PowerElectronics(電力電子元件 庫 )、 Machines(電機庫 )、 Connectors(連接器庫 )、 Measurements(測量儀器庫 )、 Extra Library(附加元件庫 )、 Demos(示例庫 )、Powergui(圖形用戶界面 graphical user interface)等 。 為了研究電力系統(tǒng)的特性，搭建的系統(tǒng)應(yīng)最大限度的再現(xiàn)實際中的電力系統(tǒng)。利用模塊庫中封裝好的模塊搭建系統(tǒng)，對各環(huán)節(jié)元件作了一定的理想化。對各元件的參數(shù)也作了一定的取舍與簡化，隨著模塊庫的不斷更新與完善，利用已有模塊搭建的系統(tǒng)基本能模擬實際電力系統(tǒng)的特性．成為 對電力系統(tǒng)進行分析、設(shè)計、仿真的一個有力工具。 第三章 單機 — 無窮大暫態(tài)穩(wěn)定仿真分析 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題是指電力系統(tǒng)運行中受到擾動后能否保持發(fā)電機間同步運行的問題，根據(jù)擾動大小所確定的穩(wěn)態(tài)問題的性質(zhì)，把它分為靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定。所謂電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性，一般是指電力系統(tǒng)在運行中受到微小擾動后，獨立地恢復(fù)到它原來的運行狀態(tài)的能力。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個運行情況下突然受到大的干擾后，能否經(jīng)過暫態(tài)過程達到新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)或者恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這里所謂的大干擾，是相對于小干擾而言的。如果系統(tǒng)受到大的干擾后仍 能達到穩(wěn)定運行，則系統(tǒng)在這種運行情況下是暫態(tài)穩(wěn)定的。反之，如果系統(tǒng)受到大的干擾后不能建立穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)，而是各發(fā)電機組轉(zhuǎn)子間一直有相對運動，相對角不斷變化，因而系統(tǒng)的功率電流和電壓都不斷振蕩，以至整個系統(tǒng)不能再繼續(xù)運行下去，則稱為系統(tǒng)在這種運行情況下不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析 引起電力系統(tǒng)大擾動的原因 主要有以下幾種： 李俊 ： 電力 系統(tǒng)的研究 10 （ 1）負荷的突然變化，如投入或切除大容量的用戶等； （ 2）切除或投入系統(tǒng)的主要原件，如發(fā)電機，變壓器及線路等； （ 3）發(fā)生短路故障。 其中短路故障的擾動最為厲害，常以此作為檢驗系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定的依據(jù)。而且短路故障中，單相接地短路故障最多。在發(fā)生短路的情況下，電力系統(tǒng)從一種狀態(tài)激烈變化到另一種狀態(tài)，產(chǎn)生復(fù)雜的暫態(tài)現(xiàn)象。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。當(dāng)動態(tài)電路從某一穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一穩(wěn)定狀態(tài)時，一些物理量（如電容電壓，電感電流等）并不會突變，而是需要一定時間。在這期間，電路將呈現(xiàn)出不同于穩(wěn)態(tài)的特別現(xiàn)象，即電路的過渡過程或暫態(tài)現(xiàn)象。分析電路的暫態(tài)現(xiàn)象時，可建立電壓 電流的微分方程，并按初始來求解。 定性分析 在正常運行情況下，若原動機輸入的機械功率為 Pm，發(fā)電機輸出的電磁功率就與原動機輸入的機械功率相平衡，發(fā)電機的工作點應(yīng)由 P1和Pm 線的交點確定，即為 a點，與此對應(yīng)的功率角為 0 中虛線所示為不計阻尼作用的曲線，實線所在正常運行情況下，若原動機輸入的機械功率為 Pm，發(fā)電機輸出的電磁功率就與原動機輸入的機械功率相平衡，發(fā)電機的工作點應(yīng)由 P1 和 Pm 線的交點確定，即為 a 點，與此對應(yīng)的功率角為 0 ，實線所示為計 阻尼作用的曲線。 39。k四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 在發(fā)生短路瞬間，由于不考慮定子回路的非周期分量，則周期分量的功率是可以突變的，于是發(fā)電機運行點有 PI 突然將為 PII。又由于發(fā)0么運行點由 a點躍降到短路時功 角特性曲線 PII 上的 b 點。達 b 點后，輸入的機械功率 Pm 大于輸出的電磁功率 PIIb，不平衡凈加速功率大于零。依轉(zhuǎn)子運動方程式，于是轉(zhuǎn)子開始加速，即 0始增大， 0 角特性曲線 PII移動，設(shè)經(jīng)過一段時c時，此時運行在 c 點，速度達到最大 max若在 c點事切除線路故障，在切除線路故障的瞬間，仍由于不考慮定子c，運行點從 PII上的 c點突升到 PIII 上的 e 點，此時速度仍為 max e 點后，機械功率 PmPIIIe（電磁功率），轉(zhuǎn)子開始減速。由于 NePIII 由 e點向 f點移動，當(dāng)?shù)竭_ f點時，其轉(zhuǎn)速 Ne續(xù)增大，這時的功率角為最大功率角 max f 點， PmPIIIf，轉(zhuǎn)子將繼續(xù)減速，功率 角特性曲線 PIII從 f點向 e、 k 點移動。在 k 點時有 Pm=kIIIP最小為 mink 點時 PmPIII，在不平衡功率為正值的作用下，轉(zhuǎn)子開始加速，最后達到同步轉(zhuǎn)帶 N min角特性PIII 越過 k點又達 f點。如果振蕩過程中沒有任何阻尼作用，這種振蕩將一直振蕩下去。但事實上振蕩過程中總有一定的阻尼作用，振蕩逐步衰減， 系統(tǒng)將停留在一個新的運行點 k繼續(xù)同步運行，即為系統(tǒng)在大的擾動后可保持暫態(tài)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性由圖 所示。 李俊 ： 電力 系統(tǒng)的研究 12 c更大時，在故障切除后，運行點沿功率 PIII 不斷向功率角增大的方向移動過程中，雖然轉(zhuǎn)子在不斷減速，但運行點到達曲線 PIII 上的 39。k 點時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍大于同步轉(zhuǎn)速。于是運行點就要越過 39。k 點，過了 39。k 點后，情況發(fā)生逆轉(zhuǎn)。由于 PmPIII，發(fā)發(fā)電機與系統(tǒng)之間將失去同步，系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。其情況如圖 。 MATLAB 提供了常微分方程初值問題的數(shù)值解法，對于穩(wěn)態(tài)一般用快速而準確的 ode45 函數(shù)，對于暫態(tài)一般用 ode23 函數(shù)。也可采用自適應(yīng)變不長的求解方法，即當(dāng)解的變化較快時，步長會自動的變小，從而提高計算精度。 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 1） 快速切除故障 2） 采用自動重合閘裝置： 對應(yīng)兩種情況：①若系統(tǒng)發(fā)生瞬時故障，則可以通過自動化重合閘恢復(fù)到原來狀態(tài)（電磁功率最大）；②若為永久性故障，會使系統(tǒng)再次重合到故障上，對系統(tǒng)沖擊較大。 3） 強行勵磁：提高電磁功率，以增加減速面積 4） 串聯(lián)電容器的強行補償指 故障時對健全線路強制提高補償度的措施。 補償?shù)姆椒ǎ喝珉p回路運行，兩組電容器組均投入。切除一條輸電線后，線路感抗從 Xl/2→ Xl， Xl 為健全線路的電抗，由于電抗的下降，使切除故障線路后的電磁功率下降，加速面積增大，為減少加速面積，應(yīng)通過減少健全線路的電抗來實現(xiàn)，即使在它上面串聯(lián)電容器，同時切除一組，使其容抗從 Xc/2→ Xc。 5）采用電氣制動 指當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障后迅速接入電阻以消耗發(fā)電機的有功功率（增四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 大電磁功率），從而減少功率差額。 因為制動電阻在故障瞬時投入，因而使故障后 Pδ曲線 PII向上向左偏移。 欠制動：投入后減少的加速面積不足； 過制動：故障發(fā)生后，由于制動電阻的投入，加速面積很小，因而沒有失步； 但是切除故障后，由于制動電阻同時被切除，因而 PIII 曲線不受制動電阻的影響。當(dāng)在 PII 曲線較低位置切除故障時，仍可能出現(xiàn)與PTPIII 較大數(shù)值的較大的減速面積，因而仍可能在第二周波失穩(wěn)。 6） 變壓器中性點經(jīng)小電阻接地 不對稱接地短路故障時，產(chǎn)生零序電流。變壓器中性點通過小電阻接地，則零序電流在中性點電阻上產(chǎn)生功率損耗，這部分功率消耗了一部分發(fā)電機的電磁功率，因而減小了轉(zhuǎn)子的不平衡功率，有利于系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。 7） 減少原電機輸出的機械功率 由于轉(zhuǎn)子運動切除故障后，減小作用在轉(zhuǎn)子上的剩余功率，增大減速面積。減小原動機輸出功率的措施有，以下兩種措施對應(yīng)的均為在切除故障的同時采取的措施。 *采用快速的自動調(diào)速系統(tǒng)或快速關(guān)閉進汽門，電磁功率不變，但是由于調(diào)速系統(tǒng)的作用，使機械功率相應(yīng)減少，從而增大減速面積。 *切除連鎖切 機，在切除發(fā)電機組后，電磁功率下降，同時對應(yīng)的機械功率下降，一般認為下降的機械功率較電磁功率多，因而減速面