【正文】 著些在理論課本上找不知識(shí)。經(jīng)過(guò)老師深入淺出的課程設(shè)計(jì)講解，以及細(xì)微之處的獨(dú)到見(jiàn)解，使我對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)有了一定的了解。專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的薄弱讓我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)困難重重。由于自己大學(xué)期間的專業(yè)課基礎(chǔ)十分薄弱，張老師也沒(méi)有因此而放棄我，并且為我提供了許多專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富有創(chuàng)造性的建議，假如沒(méi)有張嫣老師那種不放棄的精神，我可能早就放棄此次畢設(shè)。老師認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度在各個(gè)方面影響著我。期間每次想放棄的時(shí)候，都是張嫣老師給我鼓勵(lì)給我希望。經(jīng)過(guò)選題，開(kāi)題報(bào)告，文獻(xiàn)綜述，軟件仿真。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)教學(xué)過(guò)程中最后的環(huán)節(jié)，同時(shí)也象征著我的大學(xué)即將結(jié)束。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)往后的專業(yè)學(xué)習(xí)有著非常大的幫助。利用BPA仿真軟件計(jì)算出極限切除時(shí)間。本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了很多東西。為了能夠保持有穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的電能，提高電力設(shè)備的壽命，就必須保障整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全的運(yùn)行。經(jīng)過(guò)分別對(duì)《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》例題81做了單相短路，兩相短路，三相短路的出以下這些結(jié)論：在不同的短路類型中，三相短路的極限切除時(shí)間小于兩相短路和單相短路。結(jié)論本次設(shè)計(jì)認(rèn)真的分析電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的了解電力系統(tǒng)穩(wěn)定性中的功角穩(wěn)定。從而驗(yàn)證以上對(duì)81例子的分析故障越早被切除功角更不容易失去穩(wěn)定，從另一方面也體現(xiàn)了等面積法則。并且定義故障在7周波時(shí)候。點(diǎn)擊圖標(biāo)： ()形成下圖。圖310 兩相短路故障時(shí)間設(shè)置16周波時(shí)發(fā)電機(jī)角度圖由圖像可以得出，單相短路在故障時(shí)間為15周波的時(shí)候發(fā)電機(jī)功角能經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的震蕩能夠恢復(fù)到穩(wěn)定，但是在故障時(shí)間為16周波的時(shí)候功角不停的增大，能不能保持穩(wěn)定的角度，這樣可以得到極限切除時(shí)間為16周波。并且定義故障時(shí)間為15周波時(shí)候。點(diǎn)擊圖標(biāo)： ()形成下圖。圖38 單項(xiàng)短路故障時(shí)間設(shè)置18周波時(shí)發(fā)電機(jī)功角圖由圖像可以得出，單相短路在故障時(shí)間為17周波的時(shí)候功角能經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的震蕩能夠恢復(fù)到穩(wěn)定，但是在故障時(shí)間為18周波的時(shí)候功角不停的增大，不能保持穩(wěn)定的角度，這樣可以得到極限切除時(shí)間為18周波。并且定義故障時(shí)間為17周波時(shí)候。點(diǎn)擊圖標(biāo)： ()形成下圖。暫態(tài)文件程序于附表三。極限切除角表達(dá)如下。這就本論文研究的暫態(tài)穩(wěn)定。如果這時(shí)候繼電保護(hù)動(dòng)作，故障被切除，假設(shè)是在k點(diǎn)被切除，那么功率特性曲線變?yōu)镮I，這是轉(zhuǎn)子由于慣性不會(huì)馬上變化，由曲線可以知道，這時(shí)候發(fā)電機(jī)的輸出功率大于原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率，轉(zhuǎn)子速度開(kāi)始減慢，但是我們知道轉(zhuǎn)子此時(shí)的轉(zhuǎn)速必然比同步轉(zhuǎn)速快，還得繼續(xù)增大，此時(shí)運(yùn)行點(diǎn)d向e運(yùn)行，假設(shè)這是轉(zhuǎn)子速度降到同步轉(zhuǎn)速，停止增大，但是還是不滿足發(fā)電機(jī)的平衡條件，運(yùn)行點(diǎn)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的降低開(kāi)始回頭，由運(yùn)行點(diǎn)e向b點(diǎn)靠近，當(dāng)超過(guò)b點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子有開(kāi)始加速，如果不存在線路損耗，那么久會(huì)這么一直循環(huán)下去，但是實(shí)際的工程問(wèn)題損耗必然存在，最后會(huì)停留在一個(gè)新的運(yùn)行點(diǎn)上。圖35的a是正常運(yùn)行點(diǎn)，當(dāng)這是發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)電抗增大，發(fā)電機(jī)的輸出功率減小，但是原動(dòng)機(jī)的的機(jī)械功率保持不變，這樣，這是就存在一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)功率差導(dǎo)致過(guò)剩轉(zhuǎn)矩，過(guò)剩轉(zhuǎn)矩會(huì)使得發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子加速，但是在短路的那一瞬間，運(yùn)動(dòng)的物體由于慣性的作用，轉(zhuǎn)子的角度不好瞬間變化。發(fā)電機(jī)的輸出功率為。圖35功率曲線圖由發(fā)電機(jī)的電磁功率和功角的關(guān)系我們可以得出曲線圖，故障前的曲線為1，故障后為3，保護(hù)裝置作用后為2。圖33短路前系統(tǒng)圖圖34短路后系統(tǒng)圖網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生故障正常運(yùn)行時(shí)電勢(shì)E與無(wú)限大系統(tǒng)之間的電抗為 公式(31)由短路后的系統(tǒng)圖34，短時(shí)增加一個(gè)附電抗，電勢(shì)E與無(wú)窮大的阻抗為 公式(32)通過(guò)上式分析的出短路后電抗總是比系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)候小，還有另外一種情況是如果發(fā)生的是三相短路，那么為零，這是發(fā)電機(jī)就無(wú)法與系統(tǒng)無(wú)法聯(lián)系，我們可以認(rèn)為發(fā)電機(jī)沒(méi)有輸出功率。圖32是例題81的系統(tǒng)圖。第68到72填寫(xiě)分接頭2的電壓值。第45到50列填寫(xiě)漏抗標(biāo)幺值。第20到27列填寫(xiě)變壓器一側(cè)名稱。變壓器的卡片T卡，下面是T卡的格式介紹：T B1 母線1 209. 18. 242.第一列于B卡和L卡一樣，填寫(xiě)卡片的類型。第63~66填寫(xiě)線路的長(zhǎng)度。第39~50填寫(xiě)線路的阻抗標(biāo)幺值。第20~31填寫(xiě)它所接的另一節(jié)點(diǎn)名稱和基準(zhǔn)電壓。第7到18列和B卡一樣也是填寫(xiě)節(jié)點(diǎn)的名稱和基準(zhǔn)電壓。線路是連接節(jié)點(diǎn)所必須的，在BPA仿真軟件中線路卡片為L(zhǎng)卡。第31~38分別填寫(xiě)并聯(lián)有功負(fù)荷和并聯(lián)無(wú)功負(fù)荷。第7~18列填寫(xiě)節(jié)點(diǎn)的名稱和基準(zhǔn)電壓，第19到20列填寫(xiě)分區(qū)名。結(jié)合電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中36的例子。節(jié)點(diǎn)卡片為B卡。第一個(gè)是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)卡。輸入部分可以分為程序控制語(yǔ)句，和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和支路數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)卡片是核心，根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)分類有不同的節(jié)點(diǎn)卡片。 BPA部分使用介紹首先是BPA的系統(tǒng)和個(gè)文件運(yùn)行的流程圖31。例如卡片不能識(shí)別，線路不存在等等。(9) 系統(tǒng)負(fù)荷靜特性模型：用戶可以建立一個(gè)關(guān)于自選功率、電流和阻抗模型，更方便應(yīng)用軟件的模擬出電壓功能，分析他們對(duì)負(fù)荷的影響和作用。(8) 多形式系統(tǒng)參數(shù)分析報(bào)告：，應(yīng)用控制語(yǔ)句填寫(xiě)full，這樣可以在程序運(yùn)行后的到多種類型的報(bào)告。(6) 系統(tǒng)靈敏度分析：找出電力系統(tǒng)的擾動(dòng)量參數(shù)，通過(guò)軟件得到關(guān)于線路損耗、電機(jī)功角、節(jié)點(diǎn)電壓靈敏度和線路功率、網(wǎng)絡(luò)損耗等靈敏度分析報(bào)表。(5) 電力系統(tǒng)事故的影響分析：軟件能夠模擬電力系統(tǒng)中各個(gè)元件發(fā)生故障以后的狀態(tài)記錄他們的參數(shù)，用戶根據(jù)軟件提供的N1斷線法迅速找出系統(tǒng)的脆弱環(huán)節(jié)，根據(jù)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，制定補(bǔ)償和解決方案。不僅能控制PQ、PV 和緩沖節(jié)點(diǎn)，它還具備同步發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)距離遙控高壓母線。自動(dòng)發(fā)電控制功能也稱AGC[12]。程序通常先采用P－Q 分解法進(jìn)行初始迭代，然后轉(zhuǎn)入牛頓－拉夫遜法進(jìn)行求解潮流[12]。 BPA的功能(1) 基本功能：潮流計(jì)算，也可進(jìn)行包括雙端和多端直流系統(tǒng)的交直流混合潮流計(jì)算。軟件計(jì)算范圍大、速度快、穩(wěn)定性高、仿真功能功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其中BPA潮流計(jì)算程序是軟件的核心、有單線圖格式潮流圖程序、地理接程序及穩(wěn)定曲線作圖工具為輔助工具，更加讓系統(tǒng)更加形象化，為用戶帶來(lái)很大的便利。它經(jīng)過(guò)近些年投入大量的人力物力，增加了很多新的功能，例如新的勵(lì)磁模型，更多的負(fù)荷類型，增加對(duì)不對(duì)稱故障的處理能力，滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作的需求。目前主要以微機(jī)為主，它包括潮流程序、暫態(tài)穩(wěn)定程序、人機(jī)界面及圖形輔助計(jì)算分析程序等軟件。第3章 BPA的介紹和穩(wěn)定性分析 BPA概述 BPA的介紹首先BPA軟件是由美國(guó)研發(fā)，1984 年以來(lái)我國(guó)電科院過(guò)通過(guò)對(duì)這個(gè)版本吸收和創(chuàng)新，順利的誕生中國(guó)版的BPA程序。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的涉及主要內(nèi)容是電力系統(tǒng)功角穩(wěn)分析和影響。所有的模型中均假設(shè)：令定子電壓微分方程中的并且一個(gè)重要的前提是在理想的電機(jī)出發(fā)。根據(jù)方程，并給次相應(yīng)的d軸、q軸等值電路。當(dāng)要求勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)時(shí)，可采用三階或五階，弱對(duì)實(shí)心轉(zhuǎn)子要及其q軸轉(zhuǎn)子的g繞組，則要才用四階或者六階。但是參數(shù)不可靠的情況下，采用二階模型可以可到更可靠的結(jié)果。三階模型 狀態(tài)量：（、）： 公式（242）若計(jì)及反映q軸瞬變過(guò)程中的g繞組的四階模型 狀態(tài)量（、）： 公式（243）二階模型導(dǎo)出思路：（1）恒定的二階模型，其狀態(tài)量為（、）：先假定令，這樣就能可以認(rèn)為在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用下使得保持不變對(duì)以上的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化得到以下方程。在忽略阻尼繞組的情況下，進(jìn)行同步發(fā)電機(jī)的park變化，具體的就是將經(jīng)過(guò)park變化后的磁鏈方程（21）和經(jīng)過(guò)park變化后的電壓方程可用（24）變?yōu)? 公式（242）計(jì)算后保留定子側(cè)的變量、轉(zhuǎn)子變量、用、代替，然后用3個(gè)磁鏈方程消去、。導(dǎo)出思路如下：（1）派克方程中忽略D、Q繞組，方程數(shù)變?yōu)?個(gè)，變量數(shù)變?yōu)?2個(gè)（、），假設(shè)和為已知量（勵(lì)磁繞組和原動(dòng)機(jī)輸入），變量減為10個(gè)。三階實(shí)用模型導(dǎo)出思路： 忽略定子繞組暫態(tài)和阻尼繞組作用，計(jì)及勵(lì)磁繞組暫態(tài)和轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)[2]。方程數(shù)為5（）+2（、）+2（dq軸網(wǎng)絡(luò)方程）=9個(gè)，變量為11個(gè)（9個(gè)未知、），可以求解[6]。 公式（222）將上面兩個(gè)方程消去得 公式（223）進(jìn)行化簡(jiǎn)（224）根據(jù)可得到以下方程 公式（225）通過(guò)上面我們知道DQ繞組決定超瞬變過(guò)程，所以繞組D的電壓方程可以得出 公式（226）這樣我們根據(jù)同樣的的計(jì)算方法介個(gè)gQ繞組的電壓方程得出 公式（227） 公式（228）轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程同模型一 公式（229）五階模型導(dǎo)出思路：方程數(shù)為10個(gè)，7個(gè)狀態(tài)量（d、q、f、D、Q、），忽略定子暫態(tài)，、均為0，降為5階，變量數(shù)變?yōu)?6個(gè)（、），假設(shè)和為已知量（勵(lì)磁繞組和原動(dòng)機(jī)輸入），變量減為14個(gè)，通過(guò)方程數(shù)為10（、）+2（、）+2（dq軸網(wǎng)絡(luò)方程）=14個(gè)，可以求解。首先我們要先假設(shè)DQ繞組的時(shí)間常數(shù)比f(wàn)g繞組的時(shí)間常數(shù)小，這樣我們就可以認(rèn)為超瞬變過(guò)程是有DQ繞組決定，fg繞組決定瞬變過(guò)程。當(dāng)需要考慮轉(zhuǎn)子超瞬變過(guò)程時(shí)，并且考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的q軸g繞組。首先根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾愕贸鐾桨l(fā)電機(jī)10個(gè)基本方程（、）： 公式（21）經(jīng)過(guò)park變化后的磁鏈方程為下式 公式（22）在d軸和q軸的磁鏈方程可用（23）（24）表示 公式（23） 公式（24）經(jīng)過(guò)park變化后的電壓方程可用（25）表示如下 公式（25） 推導(dǎo)前定義以下一組電勢(shì)定子勵(lì)磁電勢(shì)、電機(jī)q軸空載電勢(shì)電機(jī)、q軸暫態(tài)電勢(shì)、電機(jī)次暫態(tài)電勢(shì)、電機(jī)的d軸次暫態(tài)電勢(shì)。只讓基波正序電量進(jìn)入發(fā)電機(jī)定子繞組，以便使定子電壓方程代數(shù)化[6]。從而令定子電壓微分方程中的，這樣就把它化為代數(shù)方程。對(duì)于不同的實(shí)際問(wèn)題及分析工具，電機(jī)模型當(dāng)然也做了不同的的簡(jiǎn)化，因此同步電機(jī)實(shí)際的模型也有不同形勢(shì)。dq0坐標(biāo)下的同步發(fā)電機(jī)方程，如果單獨(dú)考慮與定子d繞組，q繞組相獨(dú)立的零軸繞組，則在計(jì)及dqfDQ5個(gè)繞組的電磁過(guò)度過(guò)程以及轉(zhuǎn)子機(jī)械過(guò)程時(shí)，電機(jī)分為7個(gè)模型[6]。由于電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，它不是有簡(jiǎn)單的一臺(tái)發(fā)電機(jī)構(gòu)而是由數(shù)百臺(tái)發(fā)電機(jī)組成的一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)還包括加勵(lì)磁系統(tǒng)，調(diào)速器和原動(dòng)機(jī)等等，這些參數(shù)將會(huì)出現(xiàn)多維的復(fù)雜綜合問(wèn)題，給計(jì)算帶來(lái)很大的不便。電力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間功角不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生電力事故，大面積停電，導(dǎo)致系統(tǒng)解列嚴(yán)重的影響用戶生產(chǎn)生活，更嚴(yán)重的造成運(yùn)行人員傷亡。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)首要前提是每臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度保持一致，這樣的同步轉(zhuǎn)速也就是論文所探討的發(fā)電機(jī)功角恒定使得系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生震蕩，保持正常運(yùn)行。當(dāng)然這種情況也有個(gè)限度，這個(gè)限度就是發(fā)電機(jī)相對(duì)角度超越穩(wěn)定極限，最后發(fā)生了失穩(wěn)。當(dāng)然可能因?yàn)槟承┰蚶缍搪罚瑪嗑€等大擾動(dòng)使整個(gè)電力系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了比較大的變動(dòng)，接著整個(gè)系統(tǒng)的潮流與系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)之間的輸出功率發(fā)生了巨大的變化，最終結(jié)果導(dǎo)致破壞了原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的功率平衡，也就是說(shuō)，在分析81的例子中，系統(tǒng)突然發(fā)生短路，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率不變，但是輸出功率嚴(yán)重降低，因此發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生不平衡轉(zhuǎn)矩，這個(gè)過(guò)剩的轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化。也就是說(shuō)電力系統(tǒng)功角從穩(wěn)定變?yōu)椴环€(wěn)定的根本原因是發(fā)電機(jī)的輸入和輸出功率不平衡造成的。第2章 同步發(fā)電機(jī)模型 同步發(fā)電機(jī)關(guān)于電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定現(xiàn)象與機(jī)理功角穩(wěn)定性問(wèn)題在部分教材上也被稱為發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性問(wèn)題。本論文通過(guò)總結(jié)和探討電力系統(tǒng)性，研究功角穩(wěn)定的基本原理，在通過(guò)結(jié)合教材上的例子。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)定的例子。將利亞若夫的值和臨界值的大小做為判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。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。這種方法是根據(jù)能量的角度來(lái)做為判別依據(jù)。 更重要的是它輸出信息利用率很低。由于時(shí)域仿真法的計(jì)算量很復(fù)雜，需要的計(jì)算的參數(shù)比較多。這個(gè)方法得到廣泛的利用。將系統(tǒng)中的任意兩臺(tái)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子功角是否超過(guò)極限切除角作為暫態(tài)是否失去穩(wěn)定的判別依