【正文】 同時(shí)我也還在其中學(xué)到了很多專業(yè)之外的東西，和一些為人處事的道理，學(xué)會(huì)與人交流。在這里我向張嫣老師說(shuō)聲謝謝！于此同時(shí)，我得感謝在大學(xué)四年各位老師和給我指導(dǎo)的同學(xué)。雖然最后的結(jié)果沒有讓老師滿意，但是還是努力的完成老師給自己畢設(shè)期間的各項(xiàng)任務(wù)。本論文全程由張嫣老師細(xì)心指導(dǎo)。分析幾種故障對(duì)電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是故障類型對(duì)電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析。深入了解功角失去穩(wěn)定的原因，過(guò)程，產(chǎn)生的結(jié)果。運(yùn)算后如圖311圖311 例題81三相短路故障時(shí)間為7周波功角穩(wěn)定圖從圖上我們可以看出功角通過(guò)振蕩后又恢復(fù)穩(wěn)定，說(shuō)明系統(tǒng)在繼電保護(hù)后能能夠保持功角穩(wěn)定，接下來(lái)我們進(jìn)行將故障時(shí)間設(shè)為8周波，這時(shí)運(yùn)行如圖38圖312 三相短路故障時(shí)間為8周波功角失穩(wěn)圖從圖上我們可以看出故障時(shí)間延時(shí)一周波后功角失去穩(wěn)定。 三相短路設(shè)計(jì)三相短路暫態(tài)穩(wěn)定的操如下，程序于附表5。我們?cè)O(shè)定的是兩相短路故障。運(yùn)算后如圖37圖37 例題81 單項(xiàng)短路 故障時(shí)間為17周波發(fā)電機(jī)角度圖從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)角度經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的震蕩后又恢復(fù)到某一定值，繼續(xù)改變故障的時(shí)間，當(dāng)故障時(shí)間設(shè)置到18周波時(shí)，運(yùn)行程序如圖38所示。運(yùn)行流程為以下步驟，第一步根據(jù)書本上提供的數(shù)據(jù)編輯潮流程序，運(yùn)行如圖36： 圖36 81例題潮流運(yùn)行部分結(jié)果圖 單相短路設(shè)計(jì)單相短路暫態(tài)穩(wěn)定的操如下，程序于附表3。電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的源頭都是由于過(guò)剩轉(zhuǎn)矩這一塊引起的，學(xué)者根據(jù)能量守恒，就是過(guò)剩轉(zhuǎn)矩對(duì)相對(duì)功角做的功在理想的環(huán)境下，不及損耗，一定會(huì)等于轉(zhuǎn)子前后運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量，簡(jiǎn)單的表達(dá)如下，轉(zhuǎn)子加速階段 公式(34)經(jīng)過(guò)積分化為 公式(35)同理轉(zhuǎn)子減速階段 公式(36)經(jīng)過(guò)積分變化為 公式(37)由能量守恒得出等面積法則，結(jié)合圖35分析就是有加速面積agkd等于減速面積dehg聯(lián)立上面兩個(gè)方程就能求出極限切除角。這時(shí)運(yùn)行點(diǎn)由a變化到d，隨時(shí)間的變化，轉(zhuǎn)子加速，功角變大，運(yùn)行點(diǎn)由d向k點(diǎn)移動(dòng)，如果線路不存在繼電保護(hù)裝置，那么轉(zhuǎn)子會(huì)不斷的加速，直到與系統(tǒng)失去聯(lián)系。整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率表示為。圖32電力系統(tǒng)暫態(tài)分析81系統(tǒng)圖為了更方便的進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析，我們將圖32進(jìn)行化簡(jiǎn)，方便對(duì)等面積法則的理解，將系統(tǒng)圖分別簡(jiǎn)化為為發(fā)生故障時(shí)，和發(fā)生故障兩種情況，結(jié)合例子進(jìn)行分析，分別如圖33，圖34。第63到67列填寫分接頭1的電壓值。第15到18填寫基準(zhǔn)電壓。第51~62填寫線路對(duì)地電抗。第19到20填寫分區(qū)名。在36的例子中存在5個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)（使用BS卡），其他的都為PQ節(jié)點(diǎn)（B卡）。B卡如下：B bus_2 1 第1列填寫卡片的類型，基本的的卡片類型主要有節(jié)點(diǎn)卡B,線路數(shù)據(jù)卡L，變壓器卡T。由于節(jié)點(diǎn)的類型分為三類，平衡節(jié)點(diǎn)，PQ，PV節(jié)點(diǎn)。圖31 BPA整體運(yùn)行流程圖1．第一步進(jìn)入BSDBPA的界面的圖標(biāo)是：2． BPA軟件主要的使用可以總結(jié)為兩個(gè)部分，輸入部分和輸出部分。(10) 檢查錯(cuò)誤功能：和大多數(shù)程序編輯軟件一樣，當(dāng)你編輯程序時(shí)，運(yùn)行后，如果程序中有問(wèn)題，在輸出的報(bào)表會(huì)提示你哪里出現(xiàn)了問(wèn)題。(7) 節(jié)點(diǎn)PV、QV和PQ曲線：用戶可以在系統(tǒng)施加電壓、無(wú)功或有功擾動(dòng)后，程序可自動(dòng)得出模擬一些曲線，它們是關(guān)于PV、QV和PQ變化。(4) 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等值：軟件根據(jù)REI的方法，能夠?qū)τ脩羲x的地方實(shí)行靜態(tài)等值，這樣可以保障等值網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算結(jié)果與原始網(wǎng)的潮流結(jié)果大致一樣。(2) 仿真聯(lián)絡(luò)線各功率控制：BPA軟件應(yīng)用發(fā)電控制的功能，無(wú)需手動(dòng)控制系統(tǒng)線路功率交并且將它轉(zhuǎn)換用戶所需值。因此BPA成為我國(guó)電力系統(tǒng)分析計(jì)算中主要軟件之一。BPA主要有以下三個(gè)幾個(gè)界面，它們分別是PSAP的界面：,.swi,.pfo等文件進(jìn)行運(yùn)行、潮流計(jì)算界面：、穩(wěn)定計(jì)算界面和數(shù)據(jù)文件編輯器界面：。BPA能夠兼容Windows 9x/NT/2000 平臺(tái)。由于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，我們將它歸為旋轉(zhuǎn)的鐵磁元件，并有多個(gè)繞組組成，其動(dòng)態(tài)過(guò)程非常復(fù)雜，而它在電力系統(tǒng)中又至關(guān)重要，它是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性中不可或缺的一環(huán)?？偨Y(jié)所有的方程起源點(diǎn)都是從派克方程出發(fā)，首先導(dǎo)出了abc相坐標(biāo)系下的同步電機(jī)有名值方程，接著利用派克方程將abc坐標(biāo)系下的方程轉(zhuǎn)化為dq0坐標(biāo)系下的同步電機(jī)又名值方程。 公式（244）恒定模型忽略暫態(tài)凸極效應(yīng)，并且讓對(duì)上前兩個(gè)方程進(jìn)行合并，就得到以下的二階模型 公式（245）現(xiàn)實(shí)中為了充分利用設(shè)備的容量，輸送更多的電力，電力系統(tǒng)分析趨于精確及勵(lì)磁系統(tǒng)的同臺(tái)作用，采用發(fā)電機(jī)的三階及更高階的實(shí)用模型，這樣可以確保安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。方程數(shù)為6（、）+2（、）+2（dq軸網(wǎng)絡(luò)方程）10個(gè)，可以求解[6]。方程為：公式（230）四階模型導(dǎo)出思路：首先在三階模型的基礎(chǔ)上引入有所對(duì)應(yīng)的d軸電動(dòng)勢(shì)和d軸瞬變電動(dòng)勢(shì)，利用四階模型和三階模型在d軸上的結(jié)構(gòu)相同，化簡(jiǎn)為下列方程 公式（231）消去得到q軸的磁鏈方程 公式（232）對(duì)q軸的磁鏈方程兩邊都乘以結(jié)合d軸電動(dòng)勢(shì)得到瞬變電動(dòng)勢(shì) 公式（ 233）有已知q軸次暫態(tài)電動(dòng)勢(shì)結(jié)合公式（234）此時(shí)消去將（234）代入（232）中得到 公式（235）對(duì)park方程進(jìn)行改造，先令定子電壓方程中，得出 公式（236）將（232）和（236）進(jìn)行求解消去其中的這樣我們就能得到四階模型的定子電壓方程 公式（237）又因?yàn)檗D(zhuǎn)子的電壓方程，和三階模型有點(diǎn)類似，在方程兩端同時(shí)乘以結(jié)合（7）化簡(jiǎn)為下面方程 公式（238）同理g繞組方程為在方程來(lái)那個(gè)段同時(shí)乘以結(jié)合（238）化簡(jiǎn)為 公式（239）對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為公式（240）另一轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程不變 公式（241）這樣我們得出的（236）（237）（239）（240）（241）構(gòu)成的方程就所需的同步發(fā)電機(jī)的四階模型。瞬變過(guò)程的同步發(fā)電機(jī)磁鏈方程可以寫為下形式。 公式（26） 公式（27） 公式（28） 公式（29） 公式（29）（1）定子回路電壓電壓方程可得 公式（210） 公式（211）（2）轉(zhuǎn)子電壓方程有（25），（26）得出 公式（212）（3）D軸阻尼繞組的回路電壓表達(dá)式將（27）帶入（28）可得的表達(dá)式 公式（213）同樣將（27）、（28）帶入（22）即可得d軸電流和D軸電流的關(guān)系式 公式（214）將（213）、（214）經(jīng)過(guò)（24）可得出D繞組的電壓方程 公式（215）由于可化簡(jiǎn)為 公式（216）（4）Q軸阻尼繞組的電壓方程將（23）的第二式兩邊同時(shí)乘以得到 公式（217）由（23）的第一式解出帶入（217）得到 公式（218）將（218）代入（23）得到和的關(guān)系 公式（219）同樣將（24）得到Q軸繞組的電壓方程，并令得到 公式（220）（25）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程 公式（221） 公式（222）這樣有式（210）（211）（212）（216）（220）（221）（222）構(gòu)成的方程組就是發(fā)電機(jī)的7階方程了。這里其中有個(gè)條件就是在電力網(wǎng)絡(luò)和同步電機(jī)接口時(shí)。對(duì)于一個(gè)擁有數(shù)百臺(tái)發(fā)電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中，外因此我們通過(guò)巧妙的簡(jiǎn)化和替換，來(lái)減少計(jì)算帶來(lái)的壓力。因此本論文研究發(fā)電機(jī)功角，根據(jù)電力系統(tǒng)仿真軟件計(jì)算出穩(wěn)定與不穩(wěn)定的極限切除時(shí)間。這就是電力系統(tǒng)暫態(tài)書里關(guān)于電力系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)跟電磁功率變化的機(jī)電暫態(tài)過(guò)程[3]。在系統(tǒng)穩(wěn)定正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)一步的解釋就是在正常運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)情況下，之所以能讓所有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度保持恒定，是因?yàn)橄到y(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩和原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩平衡原因。利用BPA電力系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行潮流計(jì)算，在其中的得到報(bào)告表，分析某些短路類型對(duì)電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響。近幾年通過(guò)不斷的革新，能量函數(shù)的直接法得到的飛速發(fā)展，世界各國(guó)已經(jīng)順利的制作出許多性能良好的軟件，但目前直接法在電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算中仍然無(wú)法取代時(shí)域仿真法的現(xiàn)實(shí)。原理是就是利用一個(gè)輔助函數(shù)（即李雅普諾夫函數(shù)）的性質(zhì)來(lái)判斷系電力統(tǒng)穩(wěn)定與否[2]。時(shí)域仿真法只能根據(jù)功角來(lái)判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定，不能得出穩(wěn)定裕度，因此不能滿足部分要求。時(shí)域仿真方法是從穩(wěn)定性的本質(zhì)出發(fā)，由于它計(jì)算準(zhǔn)確可靠，經(jīng)過(guò)多年的見證時(shí)域仿真法符合工程實(shí)際的需求。 分析方法《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》中對(duì)功角穩(wěn)定的分析方法主要以數(shù)值積分為基礎(chǔ)的時(shí)域仿真法和以能量函數(shù)為基礎(chǔ)的直接法。在我們國(guó)家電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題尤為突出，值得我們指出的是我國(guó)家是個(gè)重電源建設(shè)而輕電網(wǎng)建設(shè)的國(guó)家，這樣的模式在建國(guó)初期能夠滿足國(guó)家和人民的要求，但是長(zhǎng)期的這樣運(yùn)行，導(dǎo)致對(duì)電力系統(tǒng)的電壓控制較為薄弱。兩者無(wú)論哪一方出現(xiàn)了問(wèn)題都將相互影響。這些問(wèn)題主要有：長(zhǎng)時(shí)間不可預(yù)測(cè)和控制的停電、發(fā)電廠內(nèi)部設(shè)備浪費(fèi)、電歇不穩(wěn)定等等[2]。所以各類學(xué)者對(duì)電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定的研究是有必要有目的性的研究。這符合現(xiàn)階段國(guó)家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此電壓是衡量電能質(zhì)量的中一個(gè)非常重要的因素。為了保持著飛速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，必須保證穩(wěn)定的電力系統(tǒng)，并且有它提供優(yōu)質(zhì)的電能。電能是社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)前進(jìn)中必不可少因素。本論文結(jié)合專業(yè)理論知識(shí)，利用電力系統(tǒng)仿真軟件BPA軟件為輔助工具，通過(guò)輸出報(bào)告分析來(lái)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性包括電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定。論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 故障類型對(duì)電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析摘要隨著電力應(yīng)用在世界各國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，在電力市場(chǎng)條件下供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性問(wèn)題日益凸現(xiàn)顯。文中引用他人研究成果的部分已在標(biāo)注中說(shuō)明；其他同志對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的啟發(fā)和貢獻(xiàn)均已在謝辭中體現(xiàn)；其它內(nèi)容及成果為本人獨(dú)立完成。特此聲明。電力系統(tǒng)如果失去穩(wěn)定，那么它所造成的損失是無(wú)法用數(shù)字來(lái)計(jì)算的。因此研究分析電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定性是分析電力系統(tǒng)穩(wěn)定性當(dāng)中一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)。應(yīng)用《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》和《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》中簡(jiǎn)單的例題做為例子，由給定的數(shù)據(jù)，然后使用BPA軟件進(jìn)行續(xù)潮流計(jì)算，得出數(shù)學(xué)模型后進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定性分析。由于我們處于電氣時(shí)代，現(xiàn)階段基本可以認(rèn)為，電能已經(jīng)是人類賴以生存和發(fā)展的基本能源保障。世界各國(guó)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理有這樣幾個(gè)基本要求。學(xué)習(xí)和查閱相關(guān)電氣工程及其自動(dòng)化的專業(yè)的書籍，我總結(jié)出功角和電壓一樣扮演著電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要角色，具體的說(shuō)是保障電力電力系統(tǒng)穩(wěn)定是否穩(wěn)定運(yùn)行必不可少因素。隨著發(fā)電機(jī)逐漸形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性也成為是一個(gè)越來(lái)越復(fù)雜的問(wèn)題，因此對(duì)它的研究已經(jīng)成為世界各國(guó)電力工作者和教學(xué)科研工作者等面對(duì)重要問(wèn)題。 電力系統(tǒng)的功角穩(wěn)定包括三個(gè)方面的穩(wěn)定：。不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步[1]。通過(guò)近年來(lái)人們研究，各大國(guó)總結(jié)出不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在未來(lái)可能要對(duì)過(guò)去經(jīng)營(yíng)進(jìn)行改革和創(chuàng)新。這樣就出現(xiàn)了穩(wěn)定性的問(wèn)題。 本書對(duì)于功角穩(wěn)定的分析主要有以下這些方法。這個(gè)方法得到廣泛的利用。 更重要的是它輸出信息利用率很低。它先構(gòu)造一個(gè)李雅普諾夫函數(shù)，這個(gè)函數(shù)必須符合系統(tǒng)穩(wěn)定。本文主要應(yīng)用時(shí)域仿真發(fā)進(jìn)行分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的