【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 確定搖擺的最小角度 min? ，即 ? ? ? ? 0m i nm a x ???? ?? ?????? ?? ???? dPPdPP ss TT （ 26） 可 以看到，在給定的計(jì)算條件下，當(dāng)切除角 c? 一定時(shí)，有一個(gè)最大可能的減速面積 esdfA? 。如果這塊面積的數(shù)值比加速面積 abceA 小，發(fā)電機(jī)將失去同步。因?yàn)樵谶@種情況下，當(dāng)功角增至臨界角 cr? 時(shí)，轉(zhuǎn)子在加速過曾中所增加的動(dòng)能未完全耗盡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速仍高于同步速度，功 角繼續(xù)增大而越過點(diǎn) s? ，過剩功率變成加速性的了，使發(fā)電機(jī)繼續(xù)加速而失去同步。 顯然，最大可能的減速面積大于加速面積，是保持暫態(tài)穩(wěn)定的條件。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 極限切除角 當(dāng)最大可能的減速面積小于加速面積時(shí)，如果減小切除角 c? ，由 圖 32 可知 ，這既減小了加速面積，又增大了最大可能減速面積。這就有可能使原來不能保持暫態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)變成能保持暫態(tài)穩(wěn)定了。如果在某 一切除角時(shí)，最大可能的減速面積與加速面積大小相等，則系統(tǒng)將處于穩(wěn)定的極限情況，大于這個(gè)角度切除故障，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。這個(gè)角度稱為極限切除角 lim?c? 。 P ?P ???mP d ??P ??P a e TP ??mP ??P b c 0 0? lim?c? cr? ? 圖 21 極限切除角的確定 由 圖 21 可得 ? ? ? ??? ?? ???? ????? crcc dPPdPP mm ???? ???? limlim0 0s ins in 00 （ 37） 求出公式（ 27）的積分并經(jīng)整理后可得 ? ???????????? ? ????mmmcrmcrc PP PPP 000lim c osc osa r c c os ????? （ 28） 式中所有的角度都是用弧度表示的。臨界角 ????? mcr PP0arcsin?? （ 29） 為了判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，還必須知道轉(zhuǎn)子抵達(dá)極限切除角所用的時(shí)間，即所謂切除故障的極限允許時(shí)間（簡(jiǎn)稱為極限切除時(shí)間 lim?ct ）。為此，可通過求解故障時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程來確定功角隨時(shí)間變化的特性 ??t? ，如圖 22 所示。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 ? lim?c? c? 0? ct lim?ct t 圖 22 極限切除時(shí)間的確定 當(dāng)已知切除角 c? 時(shí)，可以由 ??t? 曲線上找出對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)和斷路器切除故障的時(shí)間 ct 。比較 c? 與由面積定則確定的極限切除角 lim?c? ，若 c? lim?c? ,系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，反之則不穩(wěn)定。也可以比較時(shí)間，由面積定則確定的極限切除角 lim?c? ，在 ??t? 上求出相對(duì)應(yīng)的極限切除時(shí)間 ct lim?ct ,系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，反之是不穩(wěn)定的 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)大擾動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的破壞性最大，也最為常見。引起電力系統(tǒng)大擾動(dòng)的原因 主要有以下幾種： （ 1）負(fù)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(jī)，變壓器及線路等； （ 3）發(fā)生短路故障。 其中短路故障的擾動(dòng)最為厲害 ，常以此作為檢驗(yàn)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(dòng)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(shí)，一些物理量（如電容電壓，電感電流等）并不會(huì)突變，而是需要一定時(shí)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(shí)，可建立電壓電流的微分方程，并按初始來求解。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 提高 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施 提高系統(tǒng)穩(wěn)定的措施可以分為兩大類：一類是 改善電力系統(tǒng)的元件的特性和參數(shù) ；另一類是提高系統(tǒng)穩(wěn)定的控制和采用保護(hù)裝置。 (1) 改善電力系統(tǒng)的元件的特性和參數(shù) ，提高系統(tǒng)穩(wěn)定。線路輸送功率能力與線路兩端電壓之積成正比，而與線路阻抗成反比。減少線路電抗和維持電壓，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。增加輸電線回路數(shù)、采用緊湊型線路都可減少線路阻抗，前者造價(jià)較高。在線路上裝設(shè)串聯(lián)電容是一種有效的減少線路阻抗的方法，比增加線路回路數(shù)要經(jīng)濟(jì)。串連電容的容抗占線路電抗的百分?jǐn)?shù)稱為補(bǔ)償度，一般在50%左右，過高將容易引起 次同步振蕩。在長(zhǎng)線路中間裝設(shè)靜止無功補(bǔ)償裝置（ SVC），能有效地保持線路中間電壓水平（相當(dāng)于長(zhǎng)線路變成兩段短線路），并快速調(diào)整系統(tǒng)無功，是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段。 (2)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制和保護(hù)裝置。提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制可包括兩個(gè)方面：①失去穩(wěn)定前，采取措施提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②失去穩(wěn)定后，采取措施重新恢復(fù)新的穩(wěn)定運(yùn)行。下面介紹幾種主要的穩(wěn)定控制措施。 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)及控制。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行必不可少的重要設(shè)備，同時(shí)，在故障狀態(tài)能快速調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，促進(jìn)電壓、電磁功率擺動(dòng)的快速平息。因此 ，充分發(fā)揮其改善系統(tǒng)穩(wěn)定的潛力是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性最經(jīng)濟(jì)的措施，國(guó)外得到普遍重視。常規(guī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用 PID 調(diào)節(jié)并附加電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（ PSS），既可提高靜態(tài)穩(wěn)定又可阻尼低頻振蕩，提高動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。目前國(guó)外較多的是采用快速高頂值可控硅勵(lì)磁系統(tǒng)，配以高放大倍數(shù)調(diào)節(jié)器和 PSS 裝置，這樣可同時(shí)提高靜態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài) 3 種穩(wěn)定性。 電氣制動(dòng)及其控制裝置。在系統(tǒng)發(fā)生故障瞬間，送端發(fā)電機(jī)輸出電磁功率下降，而原動(dòng)機(jī)功率不變，產(chǎn)生過剩功率，使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的功角加大，如不采取措施，發(fā)電機(jī)將失步。在短路瞬間投入與發(fā)電機(jī)并聯(lián)的制動(dòng)電阻，吸收剩 余功率（即電氣制動(dòng)），是一種有效的提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施。 快關(guān)汽門及其控制。在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一項(xiàng)減少功率不平衡的措施是快關(guān)汽門，以減少發(fā)電機(jī)輸入功率。用控制汽輪機(jī)的中間閥門實(shí)現(xiàn)快關(guān)汽門可有效提高暫態(tài)穩(wěn)定性。但是，它的實(shí)現(xiàn)要解決比較復(fù)雜的技術(shù)問題，是否采用快關(guān)措施要進(jìn)行研究和比較。 此外還有在送端切機(jī)，同時(shí)在受端切負(fù)荷來提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以保證絕大多數(shù)用戶的連續(xù)供電。 繼電保護(hù)及重合閘裝置。它是提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的重要的有效措施之一。對(duì)繼電保護(hù)的要求是：無故障時(shí)保護(hù)裝置不誤動(dòng)，發(fā)生故障時(shí)可靠動(dòng)作。它金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 的 正確選擇、快速切除故障可使電力系統(tǒng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。高壓線路上發(fā)生的大多數(shù)故障是瞬時(shí)性短路故障。繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，跳斷路器，斷開線路，使線路處于無電壓狀態(tài)，電弧就能自動(dòng)熄滅。在絕緣恢復(fù)后，重新將斷開的線路投入，恢復(fù)供電。這種自動(dòng)重合斷路器的措施稱為自動(dòng)重合閘。它分為單相和三相重合閘，也是一項(xiàng)顯著提高暫態(tài)穩(wěn)定性的措施。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 第 三 章 基于 MATLAB 的電力系統(tǒng)仿真 MATLAB 簡(jiǎn)介 MATLAB 是 MATRIXamp。LABORATORY 兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣 實(shí)驗(yàn)室）。 是由美國(guó) MATHWORKS 公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交 互式 程序設(shè)計(jì) 的高科技計(jì)算環(huán)境。它將 數(shù) 值分析 、 矩陣計(jì)算 、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 建模 和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的 視窗環(huán)境中， 為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效 數(shù)值計(jì)算 的眾多科學(xué) 領(lǐng)域 提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互 式 程序設(shè)計(jì)語言 （如 C、 FORTRAN）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的 先進(jìn)水平。 MATLAB 和 MATHEMATICA、 MAPLE 并稱為三大 數(shù)學(xué) 軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制 函數(shù) 和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn) 算法 、創(chuàng)建用戶界面、連接其他 編程語言 的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào) 檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等 領(lǐng)域 。 圖 工作界面 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的 指令 表達(dá)式 與 數(shù)學(xué) 、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 MAPLE 等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的 數(shù)學(xué)軟件 。在新的版本中也加入了對(duì) C， FORTRAN， C++， JAVA 的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用 戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù) 庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶直接進(jìn) 行下載就可以用。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 Simulink 簡(jiǎn)介 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個(gè) 動(dòng)態(tài)系 統(tǒng) 建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和 數(shù)字信號(hào)處理 的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的 第三方軟件 和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于 Simulink。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 建模、仿真和分析的一個(gè) 軟件包 ，被廣泛應(yīng)用于 線性系統(tǒng) 、非線性系統(tǒng)、 數(shù)字控制 及 數(shù)字信號(hào)處理 的建模和仿真中。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建 動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 模型，Simulink 提供了一個(gè)建