電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中期報(bào)告-展示頁
2025-07-01 00:34本頁面
【正文】 資本主義國家，電網(wǎng)在運(yùn)行的時(shí)候考慮的更多的是經(jīng)濟(jì)因素，所以在美國電網(wǎng)中存在有比較破舊的設(shè)備。印度電網(wǎng)，印度同中國一樣都是大的發(fā)展中國家。印度發(fā)電量世界排名第五，僅次于美國，中國，日本和俄羅斯，但印度的電力供應(yīng)嚴(yán)重不足。從事故前印度北方電網(wǎng)嚴(yán)重超載運(yùn)行情況來看，線路跳閘前，電網(wǎng)已嚴(yán)重超過其穩(wěn)定限額運(yùn)行，從而導(dǎo)致大面積停電。因?yàn)閺娜騺砜?，大面積停電并不罕見。 國內(nèi)發(fā)展研究的現(xiàn)狀 對(duì)于我國電網(wǎng)來說，其覆蓋面積大，結(jié)構(gòu)薄弱，負(fù)荷密度極不均勻，而電源有往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。 電力系統(tǒng)的互聯(lián)，可以帶來顯著地經(jīng)濟(jì)效益，但是長期以來，“分省平衡”的策略成為我國電力發(fā)展的重要弊端，嚴(yán)重地制約著我國電力資源的優(yōu)化配置，全國聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程明顯滯后。如果電網(wǎng)不夠強(qiáng)壯，自動(dòng)安全裝置不夠健全管理不得當(dāng)，都有可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，導(dǎo)致大面積停電，甚至全網(wǎng)崩潰。 截至到2006年，以三峽工程為核心，以華中電網(wǎng)為依托，向東南西北四個(gè)方向輻射聯(lián)網(wǎng)的輸電線路已基本建成?！笆晃濉逼陂g，除實(shí)施已經(jīng)明確的三峽右岸至上海直流工程外，規(guī)劃建設(shè)的主要工程還有西北至華北直流輸電工程，西北與川渝聯(lián)網(wǎng)工程，華中與華北背靠背聯(lián)網(wǎng)工程，同時(shí)加大山西陽城送電華東的力度并實(shí)現(xiàn)華北與華東聯(lián)網(wǎng)。 ，居世界第二；，居世界第一，即便如此，我國的發(fā)電量還是不足的。目前，我國尚未出現(xiàn)大面積的停電，但事實(shí)上我們的居民生活中時(shí)常停電，特別是夏天和冬天，但大多數(shù)情況下，是電力部門主動(dòng)做的拉閘限電，而非事先出現(xiàn)了什么故障，也就是說這是由于發(fā)電量不足造成的，所以我國的發(fā)電量還有待于提高，相對(duì)地，電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性的研究也是一個(gè)重大的課題。但是由于我國電網(wǎng)的網(wǎng)架相對(duì)薄弱、負(fù)荷與發(fā)電中心地理位置較遠(yuǎn)聯(lián)絡(luò)線負(fù)載較重，局部故障的發(fā)生可能引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定問題。若能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全國電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)甚至是超實(shí)時(shí)仿真，就能為在線預(yù)決策和電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行無疑是一個(gè)巨大的保證，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。而隨著并行處理技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是可擴(kuò)展、高性價(jià)比的PC集群系統(tǒng)的出現(xiàn)，使這個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的可能性越來越大 。（1）時(shí)域仿真判定法 時(shí)域法是將電力系統(tǒng)各元件模型根據(jù)元件拓?fù)潢P(guān)系形成全系統(tǒng)模型，這是一組聯(lián)立的微分方程組和代數(shù)方程組，然后以穩(wěn)態(tài)工況或潮流解為初值，求擾動(dòng)下的數(shù)值解，即逐步求得系統(tǒng)狀態(tài)量和代數(shù)量隨時(shí)間的變化曲線，并根據(jù)發(fā)電機(jī)功角值大于某一特定閥值來判別系統(tǒng)能否在大擾動(dòng)后維持暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行。該方法是通過比較擾動(dòng)結(jié)束時(shí)暫態(tài)能量函數(shù)值與系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時(shí)的暫態(tài)能量值來判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的。擴(kuò)展等面積法的基本思想是：在給定故障擾動(dòng)下系統(tǒng)的機(jī)組分為臨界機(jī)組和非臨界機(jī)組兩群，基于軌跡聚合和保穩(wěn)變換，分別對(duì)這兩群機(jī)組用等值機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)等效，進(jìn)而又等值為單機(jī)－無窮大系統(tǒng)，從而可利用等面積法則評(píng)估系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。目前，人工智能方法主要有：模式識(shí)別、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)法。因此，提高暫態(tài)穩(wěn)定，應(yīng)從減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的不平衡功率、減小轉(zhuǎn)子相對(duì)加速以及減少轉(zhuǎn)子相對(duì)動(dòng)能變化量等方面著手。圖21 自動(dòng)重合閘對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響2） 快速切除故障：減輕電氣設(shè)備因短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)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，有增大了減速面積，對(duì)于提高暫態(tài)穩(wěn)定起著決定作用。 圖22快速切除故障對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響3） 變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小阻抗接地：電壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地只對(duì)接地短路起作用。 4）發(fā)電機(jī)采用電氣制動(dòng)：在系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，有控制地在發(fā)電機(jī)端投入電阻負(fù)荷，則可以增加發(fā)電機(jī)的電磁功率，產(chǎn)生制動(dòng)作用從而提高暫態(tài)穩(wěn)定。單機(jī)—無窮大系統(tǒng)認(rèn)為功率無窮大，頻率恒定，電壓恒定，是工程上最常用的手段，也是電力系統(tǒng)模擬仿真最簡單、最基本的的運(yùn)行方式，即對(duì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行近似處理，以簡化模型，更有利于得出結(jié)論，簡化計(jì)算過程。由圖1可得MATLAB單機(jī)無窮大仿真模型可能用到的模塊：PSB電力系統(tǒng)工具箱： 1）Electrical Sources中的ThreePhase Source（三相電源）模塊 2）Elements 中的ThreePhase Parallel RLC Load（三相負(fù)載RLC并聯(lián)）模塊用來仿真輸電線路，和Ground（交流接地）模塊 ，ThreePhase Fault （三相故障整流器）模塊用來仿真短路故障，ThreePhase Transformer（Two Windings）（三相變壓器繞組）模塊用來仿真變壓器，3） Machines里Synchronous Machine pu Standad（標(biāo)么標(biāo)準(zhǔn)同步電機(jī)）模塊用來仿真同步發(fā)電機(jī)（2）設(shè)置仿真參數(shù)（3）進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真增加提高暫態(tài)穩(wěn)定的模型，分別進(jìn)行快速切除故障，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，改變強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，記錄結(jié)果。從電壓圖、轉(zhuǎn)速圖和功角圖著手分析是否能夠提高暫態(tài)穩(wěn)定。（5） Math Works公司開發(fā)的科學(xué)與工程計(jì)算軟件MATLAB。EMTP主要用來進(jìn)行電磁暫態(tài)過程數(shù)字仿真，PSCAD/EMTDC、NETOMAC主要用來進(jìn)行電磁暫態(tài)和控制環(huán)節(jié)的仿真，BPA、PSASP主要用來進(jìn)行潮流和機(jī)電暫態(tài)數(shù)字仿真。Simulink 是在MATLAB 環(huán)境下用于動(dòng)態(tài)建模和仿真應(yīng)用最廣泛的軟件包之一，意思是仿真鏈接。也就是說，可以直接利用鼠標(biāo)在模型窗口中劃出所需要的控制系統(tǒng)模型，然后再利用該軟件提供的功能
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