【正文】 學位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學位論文出版授權(quán)書本人及導師完全同意《中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》、《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》(以下簡稱“章程”)，愿意將本人的學位論文提交“中國學術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》、《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡形式公開出版，并同意編入CNKI《中國知識資源總庫》，在《中國博碩士學位論文評價數(shù)據(jù)庫》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。感謝親愛的父母一直以來對我的愛護和支持！學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行的研究工作所取得的成果。論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。論文對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究領(lǐng)域的故障判斷分析，以MATLAB/Simulink為電力系統(tǒng)仿真應用平臺，基于MATLAB語言的電力系統(tǒng)工具箱，非常方便地搭建了電力系統(tǒng)各種模型，并且將這些模型保存起來，最終建立了較復雜的系統(tǒng)仿真模型。值得指出的是，雖然自動重合閘成功，對暫態(tài)穩(wěn)定和事故后的靜態(tài)穩(wěn)定，都有很好的作用。必須著重指出，如果故障不是閃絡放電而是永久性的，重合閘時系統(tǒng)會再次受到短路故障的沖擊，這將大大惡化，甚至破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（4）自動重合閘建立的原理圖如圖525。建立的模型圖如圖521.圖522快速切除故障仿真圖ThreePhase Fault中的參數(shù)Transition times 分別為（5 , ）和（5 , 7）表示的意思是運行5s是發(fā)生故障，其余條件相同。圖519 電壓圖b圖520功角圖b 圖521轉(zhuǎn)速圖b結(jié)論分析：當變壓器中性點經(jīng)小電阻接地時，%；當變壓器中性點未經(jīng)小電阻接地時，%。如何選擇中性點接地電阻值，是應用中的一個重要問題。圖515 功角圖a圖516電壓圖 a圖517轉(zhuǎn)速圖 a結(jié)論分析：故障是在5s發(fā)生，強行勵磁的系統(tǒng)穩(wěn)定的時間是在7s，調(diào)節(jié)時間是2s，%；沒有強行勵磁的系統(tǒng)穩(wěn)定時間是在9s，調(diào)節(jié)時間是4s，%.所以強行勵磁能夠減少調(diào)節(jié)時間，降低超調(diào)量，更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。強行勵磁對提高暫態(tài)穩(wěn)定性的作用，取決于發(fā)電機電勢上升的速度，這與勵磁機電壓上升速度有關(guān)。點擊Edit,選擇下拉菜單中的Axes Properties,即可修改圖形的背景顏色和波形的顏色等其它屬性：選擇下拉菜單中的Copy Figure,即把整個波形圖和坐標復制成功，只需在建立的文檔中粘貼即可。menubar39。ShowHiddenHandles39。PSB庫提供了電力系統(tǒng)仿真通用的原件和裝置，包括RLC支路和負載、變壓器、傳輸線、避雷器、電機、電力電子裝置等。SimPowerSystems庫是SIMULINK下面的一個專用模塊庫，是在SIMULINK環(huán)境下進行電力、電子系統(tǒng)建模和仿真的先進工具。根據(jù)需要，各種模塊可以組織成若干子系統(tǒng)。（4）快速、準確地進行設計模擬。利用SIMULINK可視化的建模方式，可迅速地建立動態(tài)系統(tǒng)的框圖模型。依托SIMULINK強健的仿真能力，用戶在原型機制造之前就可建立系統(tǒng)的模型，從而評估設計并修補瑕疵。該軟件有兩個特別明顯的功能：仿真與鏈接。MATLAB是美國MATH WORK公司1984年開始推出的一種簡潔的工程計算語言，它是以矩陣計算為基礎(chǔ)，把計算、可視化、程序設計融合到一個交互的工作環(huán)境中。以上各個電力系統(tǒng)仿真軟件的結(jié)構(gòu)和功能不同，它們各自的應用領(lǐng)域也有所側(cè)重。它較早在國內(nèi)使用，普及率最高，有些高校的電路專業(yè)還專門設有Protel課程，幾乎所有的電路公司都要用到它。但它對模擬電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實電路的結(jié)果，并且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它可以進行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出，并在同一窗口同時顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果。開放式的結(jié)構(gòu)使MATLAB產(chǎn)品族很容易針對特定的需求進行擴充，從而在不斷深化對問題的認識的同時，提高自身的競爭力。目前常用的電力系統(tǒng)仿真軟件有：（1） MATLAB產(chǎn)品族它們的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數(shù)集應用來對圖像信號處理、控制系統(tǒng)設計、神經(jīng)網(wǎng)絡等特殊應用進行分析和設計。4 電力系統(tǒng)常用仿真簡介 常用的電力系統(tǒng)仿真軟件電力系統(tǒng)分析軟件用數(shù)學模型和數(shù)值方法對系統(tǒng)的運行進行研究，可用來確定規(guī)劃設計方案、擬定運行方式、整定自動裝置的控制參數(shù)、進行事故分析和輔助運行人員作出正確的決策。 圖36無輸電線的單機—無窮大系統(tǒng)原理圖 假定聯(lián)絡阻抗為純電感，則由發(fā)電機向無窮大系統(tǒng)送出去的有功功率的P為： （33） 式中—包括發(fā)電機阻抗在內(nèi)的發(fā)電機電動勢到無窮大系統(tǒng)母線的總阻抗； —功角；—發(fā)電機電勢； —系統(tǒng)母線電壓。3） 采用機械制動，即采取轉(zhuǎn)子直接制動的方法。當由于外部短路而使發(fā)電機端電壓低于額定電壓的85%時，低電壓繼電器動作，并通過一中間繼電器將勵磁裝置的調(diào)節(jié)電阻強行短接，使勵磁機的勵磁電流大大增加，提高了發(fā)電機電動勢。欠制動和過制動都不能保持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。由于，所以采用電氣制動，減少了加速面積，提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。制動電阻有兩種接入方式（如圖34），當電阻串聯(lián)接入時，斷路器正常時是閉合的，投入制動電阻時將斷路器斷開；并聯(lián)接入時，開關(guān)正常時是斷開的，投入制動電阻時將其閉合。電阻值過小，電阻上消耗的功率過小，作用不大；電阻過大，消耗功率太大，有可能使發(fā)電機在第二個搖擺周期失去穩(wěn)定。變壓器中性點接地的情況，對發(fā)生接地短路時的暫態(tài)穩(wěn)定有著重大的影響。2）快速切除故障：減輕電氣設備因短路電流產(chǎn)生的熱效應等不良影響，而且加快切除故障可以減小切除角，這樣既減小了加速面積，又增大了減速面積，對于提高暫態(tài)穩(wěn)定起著決定作用。如果在瞬間將線路重合上去，恢復雙回路運行，則可保持暫態(tài)穩(wěn)定。若重新投入輸電線路是由開關(guān)設備自動進行的，則稱之為自動重合閘。根據(jù)這種原則，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的措施從兩方面來考慮，增加發(fā)電機輸出的電磁功率和減小原動機的機械功率。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點是不需建立數(shù)學模型，不需求解非線性方程，回憶速度快，可以模擬任意復雜的非線性關(guān)系，因而其訓練精度較高，而且可以進行自學，因而能彌補專家系統(tǒng)的不足。有多個人工神經(jīng)元相互連接而成的非線性動力學系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)通常分為單層和多層兩類。通過專家系統(tǒng)，可以模擬人類專家思維和求解問題的方法，以知識作為信息處理的對象，從而更好地解決問題。分類器在使用過程中可不斷地被修改，使識別錯誤率不斷減少。（3）人工智能判定法人工智能方法可進行非模型的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定判別，具有在線計算速度快、容易生成決策用的啟發(fā)規(guī)則等優(yōu)點，因此與傳統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法構(gòu)成了良好的互補。2）加速度法 　加速度法基于這樣一個假設：在故障初期加速度與慣性常數(shù)之比最大的機組最容易失去穩(wěn)定，從這個假設出發(fā)，可求出近似的UEP： （31）然后以近似的UEP處的能量作為臨界能量： （32）在故障期間，還可以通過對臨界機組的辨識對進行必要的修正。這個假設的實質(zhì)是認為機組的失穩(wěn)只與兩群之間的群際能量有關(guān)，而與各群之間的群內(nèi)動能和勢能無關(guān)。經(jīng)典模型有Lyapunuov函數(shù)和能量函數(shù)法兩種，能量函數(shù)法又可分為全局能量函數(shù)法（RUEP法、PEBS法、BCU法、加速度法等），局部能量函數(shù)法（單機能量函數(shù)法IMEF，擴展等面積法EEAC、動態(tài)擴展等面積法DEEAC，時間尺度解耦法TSD等）。70年代末到80年代初，Athay和Kakimo等人的工作為直接法的發(fā)展開創(chuàng)了一個新局面。從50年代到70年代末研究者們致力于數(shù)學上構(gòu)造一種能反映電力系統(tǒng)暫態(tài)特征的嚴格的利亞普諾夫函數(shù)。為了彌補以上的缺點，現(xiàn)今正在研究一種超快速的時域仿真法，即借助于新的計算硬件包括并行處理機的方法。（1）時域仿真判定法時域仿真法是利用某種數(shù)值解法，以系統(tǒng)的潮流解為計算初值，對電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)過程進行數(shù)值仿真，然后根據(jù)仿真結(jié)果來分析在指定擾動下的系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。3 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的研究方法 分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的線性方法分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的線性方法主要有三類，即：時域仿真法（也稱為逐步積分法）、直接法、人工智能法。為此，可通過求解故障時發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程來確定功角隨時間變化的特性，如圖23 所示。如果在某一切除角時，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，大于這個角度切除故障，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。因為在這種情況下，當功角增至臨界角時，轉(zhuǎn)子在加速過曾中所增加的動能未完全耗盡，發(fā)電機轉(zhuǎn)速仍高于同步速度，功角繼續(xù)增大而越過點，過剩功率變成加速性的了，使發(fā)電機繼續(xù)加速而失去同步。應用這個條件，并將，以及和的表達式代入，便可求得。這塊面積稱為加速面積。從前面的分析可知，在功角由變到的過程中，原動機輸入的能量大于發(fā)電機輸出的能量，多余的能量將使發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高并轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的能量而存在于轉(zhuǎn)子中；而當功角由變到時，原動機輸入的能量小于發(fā)電機輸出的能量，不足部分由發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低而釋放的動能轉(zhuǎn)化為電磁能來補充。以后的過程，如果不計能量損失，工作點將沿曲線在點和點之間來回變動，與此相對應，功角將在和之間變動（見圖21虛線）。發(fā)電機則一直受到減速作用而不斷減速。在變動過程中，隨著的增大，發(fā)電機的電磁功率也增大，過剩功率則減小，但過剩功率仍是加速性的，所以，不斷增大（見圖21）。由于轉(zhuǎn)子具有慣性，功角不能突變，發(fā)電機輸出的電磁功率（即工作點）應由上對應于的點確定，設其值為。（3）忽略暫態(tài)過程中發(fā)電機的附加損耗這些附加損耗對轉(zhuǎn)子的加速運動有一定的制動作用，但其數(shù)值不大，忽略它們使計算結(jié)果略偏保守。此時，發(fā)電機輸出的電磁功率，僅由正序分量確定。負序電流在氣隙中產(chǎn)生的合成電樞反應磁場，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。然而，一方面由于定子非周期分量電流衰減時間常數(shù)很小，通常只有百分之幾秒，另一方面，定子非周期分量電流產(chǎn)生的磁場在空間是靜止不動的，它與轉(zhuǎn)子繞組直流（包括自由電流）所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以同步頻率作周期變化，其平均值很小，由于轉(zhuǎn)子機械慣性較大，因而對轉(zhuǎn)子整體相對運動影響很小。通常，暫態(tài)穩(wěn)定分析計算的目的在于確定系統(tǒng)在給定的大擾動下發(fā)電機能否繼續(xù)保持同步運行。在不平衡轉(zhuǎn)矩作用下，發(fā)電機開始改變轉(zhuǎn)速，使各發(fā)電機轉(zhuǎn)子間的相對位置發(fā)生變化（機械運動）。2 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定研究的內(nèi)容 電力系統(tǒng)機電暫態(tài)過程的特點電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題是指電力系統(tǒng)受到大的擾動之后各發(fā)電機是否能繼續(xù)保持同步運行的問題。因此，如何保證這樣一個超大規(guī)模電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行，成為擺在我們面前的一個巨大的難題。近日，浙江三門核電站的建造也取得了重大進展。以北、中、南三大西電東送通道為主體南北網(wǎng)間多點互聯(lián)、縱向通道聯(lián)系較為緊密的全國電網(wǎng)互聯(lián)的格局已基本形成預計到2010年，西電東送的規(guī)模將達到5500萬kW；2020年將再增加到1億kW以上。同時，電網(wǎng)的互聯(lián)使得電力系統(tǒng)的規(guī)模變大，從而引起事故的可能性也越大。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定MATLAB仿真在國內(nèi)外已經(jīng)很成熟，但是，無論我們怎么考慮暫態(tài)穩(wěn)定性都不為過。印度的裝機容量和電壓水平發(fā)展的也很迅速，但和我國還有較大的差距。我們知道，美國的電網(wǎng)是錯綜復雜的，以前曾經(jīng)認為電網(wǎng)越復雜就越安全，可是美加大停電告訴我們事實并非如此。國內(nèi)外電力系統(tǒng)分析組成動態(tài)安全評定的主體，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析有著重要的實際意義。開發(fā)有量化和在線能力的TSA和VSA工具，以及相應的控制決策支持工具就顯得非常迫切。由于長期以來輸電線路總長度年增長率只是總裝機容量年增長率的40%左右，其累積效應進一步惡化了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)中，隨著偶然事故的發(fā)生，電力系統(tǒng)能否經(jīng)受住隨后發(fā)生的暫態(tài)過程并過渡到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)，是電力系統(tǒng)安全評定的主要內(nèi)容。穩(wěn)定破壞是電網(wǎng)中較為嚴重的事故之一，大電力系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞事故，往往引起大面積停電，給國民經(jīng)濟造成重大損失。1996年7月2日和8月l0日美國西部大面積停電事故的關(guān)鍵特征是，解除一條線路后，其余線路被迫承擔被解列線路的負荷，而失去一條線路的網(wǎng)絡進一步過載，從而引起連鎖反應和導致系統(tǒng)崩潰。因此國內(nèi)外大型電力系統(tǒng)的運行與規(guī)劃都把電力系統(tǒng)的安全評定置于重要地位。只有更快速更準確地對系統(tǒng)處于的穩(wěn)定水平進行判斷，找到穩(wěn)定性遭到威脅的環(huán)節(jié)才能進而有效地采取措施改善系統(tǒng)運行狀態(tài)。 電力線系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，往往會導致系統(tǒng)的解列和崩潰，造成大面積停電，所以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運行的必要條件。電力系統(tǒng)是一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)，一方面它必須時刻保證必要的電能質(zhì)量及數(shù)量；另一方面它又處于不斷的擾動之中，擾動發(fā)生的時間、地點、類型、嚴重性均有隨機性，擾動發(fā)生后的系統(tǒng)動態(tài)過程中一旦發(fā)生穩(wěn)定性問題，系統(tǒng)可能在幾秒內(nèi)發(fā)生嚴重后果，造成極大的經(jīng)濟損失和社會影響。這樣，發(fā)電機的電磁功率和原動機的機械功率之間便失去了平衡，于是產(chǎn)生了不平衡轉(zhuǎn)矩。對于某一特定的穩(wěn)定運行狀態(tài)，以及對于某一特定的擾動，如果在擾動后系統(tǒng)可以達到一個可以接受的穩(wěn)定運行狀態(tài)，則對此初始狀態(tài)及此擾動而言，稱之為暫態(tài)穩(wěn)定。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日指