【正文】 % 0 + 0 1 0 2。 %B2= % [0 0 0 0 1。 % 4 6 + 1 0 0。 參考文獻(xiàn) 【 1】 《電力系統(tǒng)分析》（上冊）華中科技大學(xué)出版 ，何仰贊 溫增銀 等 【 2】 《電力系統(tǒng)分析》（上冊）華中科技大學(xué)出版 ，何仰贊 溫增銀 等 【 3】 《發(fā)電廠電氣部分》中國電力出版社 【 4】 Power World 中文版 使用手冊 【 5】 基于 Matlab/Simulink 的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 38 附錄： 附 1. PQ 分解法的 Matlab 程序 % PQ分解法進(jìn)行潮流計算 % 單位默認(rèn)電壓（ KV），容量（ MVA），有功（ MW），無功（ Mvar） ,電流（ kA）； % 數(shù)據(jù)輸入格式 % 支路參數(shù)矩陣 B1(列 )：變壓器支路化為阻抗串聯(lián)變比 1： K形式 ,且需化成阻抗側(cè)變比為 1側(cè) % 支路首端節(jié)點號； 末端節(jié)點號； 支路阻抗 (變壓器支路為等效阻抗）； % 支路對地電納（變壓器支路該參數(shù)為 0）； 支路的變比 K（無變壓器支路變比為 1）； % 支路首端處于 K側(cè)為 1，處于 1側(cè)為 0； 是否為變壓器支路（是為 1，不是為 0） % 節(jié)點參數(shù)矩陣 B2(列 )：輸入時第 n行即為節(jié)點編號 n % 該節(jié)點發(fā)電機功率（注入）； 該節(jié)點負(fù)荷功率（輸出）； N_R法各節(jié)點電壓初始值（直角坐標(biāo)） /PQ分解法時為空行 % PV節(jié)點 V的幅值 /非 PV節(jié)點 (N_R法為 0， PQ法為初始值 )； PQ法各節(jié)點電壓相角 /N_R法為空行； % 節(jié)點分類標(biāo)號： 1為平衡節(jié)點； 2為 PQ節(jié)點； 3為 PV節(jié)點； %本例中的矩陣為： %B1= % [1 2 + 1 0 0。 37 6. 發(fā)電機模型選擇對穩(wěn)定計算結(jié)果的影響 由 節(jié)和 節(jié)可知， 發(fā)電機分別采用二階模型和三階模型時， 極限切除時間 分別為 t2=， t3=，相差 Δ=，二者相比，極限切除時間相差并不大 。 圖 24. 線路 發(fā)生三相短路故障， 切除時發(fā)電機的暫態(tài)圖像 3）用試探法可找出發(fā)電機的極限切除時間， 線路 24 中點發(fā)生三相對稱短路故障， 切除故障（圖 25 左）時系統(tǒng)穩(wěn)定， 切除故障（圖 25 右）時系統(tǒng)不穩(wěn)定，如圖 。三臺機組則定義為經(jīng)典 三 階模型，即 E39。 表 16. Power World 和 Matlab 仿真結(jié)果對比 極限切除時間 是否失穩(wěn) 曲線是否一致 Power World Matlab Power World Matlab Power World Matlab 三相短路 穩(wěn)定 穩(wěn)定 一致 一致 單相接地故障 — — 穩(wěn)定 穩(wěn)定 一致 一致 相對誤差（ s） — — — — 絕對誤差（ %） — — — — 由上表可以看出， Matlab 和 Power World 的仿真結(jié)果基本相同，短路故障時發(fā)電機暫態(tài)過程中的搖擺曲線基本相同。由此可得出發(fā)電機采用二階模型時系統(tǒng)的極限切除時 間 =。對于單臺發(fā)電機而言，歸算后的 TJ=， H=， 22( ) 0 . 7 2 2GN Bd T d B G NV SX X X VS? ? ? ? ? ?，22( ) 0 . 1 2 2GN Bd T d B G NV SX X X VS???? ? ? ? ?， 22( ) 0 . 6 1 9GN Bq T q B G NV SX X X VS? ? ? ? ? ? 具體參數(shù)設(shè)計如圖 1 1 13 所示： 圖 11. 平衡機 模型 的參數(shù)設(shè)置 30 圖 12. 發(fā)電機模型 的參數(shù)設(shè)置 圖 13. 發(fā)電機的勵磁機模型參數(shù)設(shè)置 線路 24 中點三相短路時的故障分析 1）在事件窗口添加： 1s 時 線路 24 中點 發(fā)生三相對稱短路，并在 后切除故障，得出的搖擺曲線如 圖 14，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。由此可以判斷發(fā)電機在線路24 經(jīng)歷 發(fā)生單相接地故障， 切除故障線路， 重合閘， 再次斷開等一系列操作后依然能夠保持暫態(tài)穩(wěn)定。r39。x2。t2。 [t4,x4]=ode45(39。 x04=x3(end,:)39。c=()*pi/180。,[tc,],x02,h_opt,a,b,c)。b=。simb39。 a=。tc=。可知，當(dāng)故障切除時間為 tc=，時發(fā)電機暫態(tài)穩(wěn)定；當(dāng)故障切除時間為 tc=，時發(fā)電機暫態(tài)不穩(wěn)定，為了更明顯的看出發(fā)電機暫態(tài)過程的失穩(wěn)現(xiàn)象， tc= 時仿真時間改為 15s。,t,x(:,2),39。 x=[x1。simb39。%給第二個計算區(qū)間賦初值 a=。%短路后的 功率 [t1,x1]=ode45(39。w0]。%定義轉(zhuǎn)子運動方程組 end 主程序： w0=1。 三相短路故障 二階模型的轉(zhuǎn)子運動方程： 0( ( ) ( 1 ) )NeJd wdtwdw P P D wd t T??? ??????? ? ? ? ??? （ 15） 由于 Pe 的表達(dá)式在不同的狀態(tài)下（故障前、故障后、切除后）是不一樣的，所以需要 Matlab 定義多個時間段進(jìn)行仿真?；疚呛?。m=，穩(wěn)定時 PE39。m=90176。) 三相短路故障 +(176。和發(fā)電機的電磁功率方程如表 15 所示。 ( )E V V V?? ? ? ? （ 13） 239。) 穩(wěn)態(tài)無故障 + + + 三相短路 + + + 切除故障線路 + + + 單相接地故障 + + 功角特性計算 由系統(tǒng)潮流計算可得到平衡節(jié)點 1 的標(biāo)幺值為： V1*=， P1*=，Q1*=。由此計算得的各量的值如表 。 四種運行方式經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變換后，均可變換為如圖 7 所示的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 E ’ V （ 即 節(jié) 點 1 ）Z AZ B Z C 圖 其中， ZA=+， ZB=+， ZC=+。7 地 。47， Z39。*+XT* 經(jīng)等效后簡化模型如圖 。 輸電線路的處理 在輸電線路的 π 值等效中，線路兩端存在并聯(lián)電容，它們與負(fù)荷阻抗構(gòu)成并聯(lián)關(guān)系，在網(wǎng)絡(luò)變換時首先應(yīng)將這些并聯(lián)電容和負(fù)荷阻抗等效為一個等值阻抗。、內(nèi)阻為 Xd39。=。則歸算到全網(wǎng)基準(zhǔn)后的發(fā)電機參數(shù)可按式 9 來計算： 2()* 2()GN Bdd G N BV SXX SV??? ? ? （ 9） 帶入?yún)?shù)計算可得： Xd*=， Xq*=， Xd39。說明兩種計算方法都是可行的。說明兩種計算方法都是可行的。即公式（ 7） = 1 0 0 %?DLD發(fā) 電 機 輸 出 功 率 P 負(fù) 荷 P網(wǎng) 損 率 發(fā) 電 機 輸 出 功 率 P （ 7） 其中， PD=發(fā)電機發(fā)出的有功功率 +平衡節(jié)點與外界交換的有功功率， PL=負(fù)荷的有功率代數(shù)和， PD=3 279+=，總負(fù)荷 PL=180+350+260+250+150=1190MW。 1）各節(jié)點的電壓如表 6 所示。 18 圖 3. 發(fā)電機的參數(shù)設(shè)置 采用 power world 畫出的單項接線圖如圖 。具體參數(shù)設(shè)置如圖 。此外，系統(tǒng)模型可以通過使用仿真軟件的圖形編輯工具很容易地進(jìn)行修改，用戶只需輕輕點擊幾下鼠標(biāo)就可以在檢修期間切換線路、增加新的線路或發(fā)電機、確定新的交易容量。而且由于其可交互性和可繪 17 圖性，它也可以用于向非專業(yè)用戶解釋電力系統(tǒng)的運行操作。 2）各支路的狀態(tài)如表 。由結(jié)果可知，共用 6 次迭代便能滿足精度要求，共用時間 僅 為 ； PQ 分解法潮流計算的結(jié)果分析 利用 節(jié)的 PQ 分解法的 matlab 程序計算的電網(wǎng)潮流結(jié)果如附錄中附 2 圖所示。若 ΔQ 大于可接受誤差，則進(jìn)行電壓幅值修正。 至此，形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣 Y。 15 構(gòu)造節(jié)點信息矩陣 B2，題目給定的網(wǎng)絡(luò)共有 7 個節(jié)點，本文編程中的 B2 矩陣為 7 6 的矩陣，每一行代表一個節(jié)點的信息，每一行中的各元素的含義： 該節(jié)點的發(fā)電機功率（注入）； 該節(jié)點的負(fù)荷功率（輸出）； 空行（保持矩陣格式）； PV 節(jié)點電壓給定值和 PQ 節(jié)點的初始值； 各節(jié)點電壓相角； 節(jié)點類型（其中， 1 表示平衡節(jié)點， 2 表示 PQ 節(jié)點， 3 表示 PV 節(jié)點）。 網(wǎng)絡(luò)信息處理 形成電網(wǎng)線路的節(jié)點導(dǎo)納矩陣是進(jìn)行潮流計算前必須要做的準(zhǔn)備。此外，節(jié)點 6 為 PV 節(jié)點，由于發(fā)電機并不總是滿載運行，在正常運行時，考慮到 7%的廠用電，因而發(fā)電機機組發(fā)出的總有功功率為： 滿載運行時， 3 (1 7 % ) 3 0 0 8 3 7P M W? ? ? ? ? （ 6） 于是 ，當(dāng)發(fā)電機機組滿載時，每臺機組的出力為 837/3=279MW，發(fā)電機機端額定電壓為 ，出線側(cè)的高壓母線電壓穩(wěn)定在 ，各個節(jié)點的參數(shù)信息如表 3 所示。 系主任 批準(zhǔn) 年 月 日 教員組主任 審核 年 月 日 指導(dǎo)老師 簽 發(fā) 20xx 年 12 月 23 日 11 線路參數(shù)的計算和標(biāo)幺化 220kV 分網(wǎng)結(jié)構(gòu)的 π 型等值電路圖 1 如下圖所示： 1 2 3 4 5 6G~ 圖 待求解電網(wǎng)的基準(zhǔn)功率取為 100MVA，基準(zhǔn)電壓 220kV，則有 100220484BBBBS MVAV kVZI kA??? ??? ???? ?? （ 1） 線路的正序參數(shù)： j 0 . 0 5 4 j0 . 3 0 8 / k m0 . 0 1 1 6μ F / k mz r xC ? ? ? ? ??? ?? （ 2） 線路阻抗標(biāo)幺值計算公式： 2BBSZ zl V? ?? （ 3） 線路等值電納標(biāo)幺值計算公式： 22 BN BVB j f Cl S?? ?? （ 4） 12 當(dāng)線路為雙回線路時，線路阻抗為單回線線路的一半，導(dǎo)納為單回線路的兩倍。 Ode45函數(shù)引用如下： x0= [ 1, 0] options=odeset。 函數(shù)形式： [t, y]=ode45(odefun,[t1,tf],x0,options)。 三、 設(shè)計要求和設(shè)計成果： 2 位同學(xué)為一組，自行分工，但任務(wù)不能重復(fù)； 每位同學(xué)對自己的設(shè)計任務(wù)編寫課程設(shè)計說明書一份； 一組同學(xué)共同完成一份完整的設(shè)計報告； 9 設(shè)計說明和報告應(yīng)包含： ? 以上設(shè)計任務(wù)每一部分的計算過程和結(jié)果分析； ? 所編制的潮流和穩(wěn)定計算源程序（主要語句應(yīng)加注釋）； ? 潮流計算結(jié)果（潮流圖） ? 穩(wěn)定計算的功角曲線等； ? 網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過程圖。 用 PowerWorld 軟件的分析問題 4，并與編程計算結(jié)果進(jìn)行比較校核。 用 PowerWorld 軟件進(jìn)行潮流計算并與自己編制的軟件計算結(jié)果進(jìn)行校核和分析； 設(shè) 2 和 4 母線之間雙回線路中一回的中點分別發(fā)生以下 2 種故障： 1） 1s 時發(fā)生三相短路， 同時切除故障線路三相； 2） 1s 時單相接地短路， 時同時切除故障線路三相。穩(wěn)定仿真中不考慮發(fā)電廠的調(diào)速器和原動機模型。發(fā)電機組主要參數(shù)如下表： 機組臺數(shù) 單臺容 量（ MW） 額定電壓（ EV） 功率因數(shù) 升壓變?nèi)萘縈VA 升壓變Vs% Xd Xd’ Xq Td0’ TJ=2H 3 300 350 4 11 當(dāng)發(fā)電機采用三階模型時，勵磁環(huán)節(jié)（含勵磁機和勵磁調(diào)節(jié)器）模型如下（不考慮 PSS） : 18km 12km 12km 12km 25km 16km 15km 1 2 4 5 6 3 G 10km 8 11 RTs? 1AAKTs?Σ Σ Σ1eTs1FFKsTs?KE++VGV1Vr e fVFVRVf+ 上圖中參數(shù)如下： TR=0， KA=25， TA=， Te=， KE=1