【正文】 組暫態(tài)和轉(zhuǎn)子動態(tài) [2]。 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)?6個，變量數(shù)變?yōu)?12 個（ .dqfu 、.dqfi 、 .dqfψ 、 .mT 、 .rω 、 δ ），假設(shè) .fu 和 .mT 為已知量（勵磁繞組和原動機輸入），變量減為 10個。 在忽略阻尼繞組的情況下，進(jìn)行同步發(fā) 電機的 park 變化，具體的就是將經(jīng)過 park 變化后的磁鏈方程（ 21）和經(jīng)過 park 變化后的電壓方程可用（ 24）變?yōu)? d d ad dq q Qf ad f fd d d qq q Q df f f fψ XXψ Xψ XXri ψri ψri ψ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?iiiuuu 公式 （ 242） 計算后 保留定子 側(cè)的 變量 .dqu 、 .dqi ，轉(zhuǎn)子變量 .fu 、 .fi 、 .fψ 用 .fE 、 Eq. 、.qE? 代替，然后用 3 個磁鏈方程消去 .dψ 、 .qψ 、 Eq. 。 同步發(fā)電機的 三階 模型 推導(dǎo) 三階模型 狀態(tài)量：（ .qE? 、 .rω 、 δ ）： . . . .. . . . ..0. . . . . .. . . . . . . . . ...()( 1 ) ( )1d q d q q dq q d d qqd f q d d dJ m e m q q d q d qu ψ r i x i riu E x i ridET E E x x idtd ωTD ω T T T E i x x i idtd δωdt??? ? ? ? ? ????? ? ?????? ? ?? ? ? ????? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ???????? 公式 （ 242） 若計及反映 q軸瞬變過程中的 g繞組的四階模型 狀態(tài)量（ .dE? 、 .qE? 、 .rω 、δ ）： . . . .. . . . ..0. . . . . ..0. . . . .. . . . . . . . . .()()( 1 ) ( )1d q q dq q d d qqd f q d d ddq d q q qJ m e m q q d q d qu x i riu E x i ridET E E x x idtdET E x x idtd ωTD ω T T T E i x x i idtd δωdt??????? ? ??? ?? ? ? ?? ? ? ??? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ????????? 公式 （ 243） 同步發(fā)電機的 二階 模型 推導(dǎo) 二階模型 導(dǎo)出思路 ： （ 1） 39。qE保持不變對以上的模型進(jìn)行簡化得到以下方程 。39。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。當(dāng)要求勵磁系統(tǒng)動態(tài)時，可采用三階或五階，弱對實心轉(zhuǎn)子要及其 q 軸轉(zhuǎn)子的 g 繞組，則要才用四階或者六階。根據(jù)方程，并給次相應(yīng)的 d 軸、 q 軸等值電路。所有的模型中均假設(shè)：令定子電壓微分方程中的. . . .0dqpp????并且一個重要的前提是在理想的電機出發(fā)。本次 畢業(yè) 設(shè)計的 涉及主要內(nèi)容是電力系統(tǒng)功角穩(wěn)福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 分析和影響。 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 15 第 3 章 BPA 的介紹和穩(wěn)定性分析 BPA 概述 BPA 的介紹 首先 BPA 軟件是由美國研發(fā)， 1984 年以來我國電科院過通過對這個版本吸收和創(chuàng)新，順利的誕生 中 國版的 BPA 程序 。目前主要以微機為主，它包括潮流程序、暫態(tài)穩(wěn)定程序、人機界面及圖形輔助計算分析程序等軟件。它經(jīng)過近些年投入大量的人力物力，增加了很多新的功能，例如新的勵磁模型，更多的負(fù)荷類型，增加對不對稱故障的處理能力，滿足實際現(xiàn)場工作的需求。其中 BPA 潮流計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，為用戶帶來很大的便利。軟件 計 算 范圍 大、速度快、穩(wěn)定性 高 、 仿真功能 功能強 等 優(yōu)點。 BPA 的功能 (1) 基本功能 ： 潮流計算，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算。 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]。 自動發(fā)電控制功能 也稱 AGC[12]。不僅能控制 PQ、 PV 和 緩沖節(jié)點， 它還具備同步發(fā)電機遠(yuǎn)距離遙控高壓母線 。 (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 各個元件發(fā)生故障福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 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)的各個參數(shù)，制定補償和解決方案。 (6) 系統(tǒng) 靈敏度分析 ： 找出電力 系統(tǒng)的 擾動量 參數(shù) ， 通過軟件得到關(guān)于 線路損耗、 電機 功角、 節(jié)點電壓 靈敏度 和 線路功率、網(wǎng) 絡(luò)損耗 等靈敏度分析 報表 。 (8) 多形式系統(tǒng)參數(shù) 分析報告 ： 用戶通過編寫潮流程序 .dat 文件，應(yīng)用控制語句填寫 full，這樣可以在程序運行后的到多種類型的報告。 (9) 系統(tǒng) 負(fù)荷靜特性模型 ：用戶 可以建立一個關(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 對負(fù)荷的影響 和作用 。例如卡片不能識別，線路不存在等等。 BPA 部分使用介紹 首先是 BPA 的系統(tǒng)和個文件運行的流程圖 31。輸入部分可以分為程序控制語句，和節(jié)點數(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)點分類有不同的節(jié)點卡片。第一個是節(jié)點數(shù)據(jù)卡。節(jié)點卡片為 B 卡。結(jié)合電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中 36 的例子。第 7~18 列填寫節(jié)點的名稱和基準(zhǔn)電壓，第 19 到 20 列填寫分區(qū)名。第 31~38 分別填寫并聯(lián)有功負(fù)荷和并聯(lián)無功負(fù)荷。 線路是連接節(jié)點所必須的 ， 在 BPA 仿真軟件中 線路卡片為 L 卡。第 7 到 18 列和 B 卡一樣也是填寫節(jié)點的名稱和基準(zhǔn)電壓。第 20~31 填寫它所接的另一節(jié)點名稱和基準(zhǔn)電壓。第 39~50 填寫線路的阻抗標(biāo)幺值。第 63~66 填寫線路的長度。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，填寫卡片的類型。第 20 到 27 列填寫 變壓器一側(cè) 名稱。第 45到 50 列填寫漏抗標(biāo)幺值 。第 68 到 72 填寫分接頭 2 的電壓值。拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更改 文 本 塊 的 寬度 。135420 . 4 5 + j 0 . 0 50.06+j0.18 ( 0 . 2 + j 0 . 2 )0 . 0 4 + j 0 . 1 20 . 0 1 + j 0 . 0 30 . 0 8 + j 0 . 2 40.08+j0.240.06+j0.18 圖 31 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 36系統(tǒng)圖 圖 33 例題 36 BPA仿真結(jié)果 例題 81 穩(wěn)定性分析 本次 畢業(yè) 論文的 研究的功角 穩(wěn)定性分析 是 結(jié)合 《 電力系統(tǒng)暫態(tài)分析 》書中 例子 81 進(jìn)行分析。 故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 19 ~521 13 0 0 M V1 8 k VC o s θ = 0 . 8 5X d = X q = 2 . 3 6X 2= 0 . 2 3T j = 6 s3 6 0 M V A1 8 / 2 4 2 k VU s ( % ) = 1 42 0 0 k mX 1 = 0 . 4 1 / k mX 0 = 4 X 1P 0 = 2 2 0 M VC o s θ = 0 . 9 81 1 5 k V3 6 0 M V A2 2 0 / 1 2 1U s ( % ) = 1 4 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，方便對等面積法則的理解，將系統(tǒng)圖分別簡化為為發(fā)生故 障時，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。1 1 22 Ld T TXX X X X? ? ? ? 公式 (31) 由短路后的系統(tǒng)圖 34，短時增加一個附電抗，電勢 E 與無窮大的阻抗為 ? ?39。2 1 222Ld T TLd T TXX X XXX X X X X????????? ? ? ? ? ? 公式 (32) 通過上式分析的出短路后電抗總是比系統(tǒng)正常運行的時候小，還有另外一種情況是如果發(fā)生的是三相短路，那么 X? 為零，這是發(fā)電機就無法與系統(tǒng)無法聯(lián)系，我們可以認(rèn)為發(fā)電機沒有輸出功率。1 1 sinqEP X ?? 39。 拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更 改 文 本 塊 的 寬 度 。拖 動 側(cè) 邊 手 柄 更 改 文 本 塊 的 寬 度 。 整個電力系統(tǒng)正常運行原 動機的機械功率 表故障類型對電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定的影響分析 21 示為 0P 。 當(dāng)系統(tǒng)正常運行的時候存在 0 TPP? 。 這時運行點由 a 變化到 d，隨時間的變化，轉(zhuǎn)子加速，功角 ? 變大， 運行點由 d 向 k 點移動，如果線路不存在繼電保護(hù)裝置，那么轉(zhuǎn)子會不斷的加速，直到與系統(tǒng)失去聯(lián)系。這當(dāng)中也存在另外一種情況，就是繼電保護(hù)裝置延時動作，隨著時間的推移，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速已經(jīng)非常之大，當(dāng)運行點到達(dá) f 點時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速還是 超過同步轉(zhuǎn)速，過了 f 點后原動機的機械的功率將永遠(yuǎn)大于發(fā)電機的機械功率，功角 ? 會不停的增大 ，導(dǎo)致發(fā)電機與系統(tǒng)失去聯(lián)系。 電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的源頭都是由于過剩轉(zhuǎn)矩這一塊引起的，學(xué)者根據(jù)能量守恒，就是過剩轉(zhuǎn)矩對相對功角做的功在理想的環(huán)境下，不及損耗，一定會等于轉(zhuǎn)子前后運動所產(chǎn)生的能量，簡單的表達(dá)如下 ，轉(zhuǎn)子加速階段 2320j TT d ppdt ?? ?? 公式 (34) 經(jīng)過積分化 為 ? ?2 30012 j kkTT PP?? ?? ??? 公式 (35) 同理轉(zhuǎn)子減速階段 2220j TT d ppdt ?? ?? 公式 (36) 經(jīng)過積分變化為 福州大學(xué) 至誠 學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 ? ?2 20202 j kkTT PP?? ?? ??? 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)立上面兩個方程就能求出極限切除角。? ?0 2 3 023c o s c o sc o s T f m k mkm mmP p ppp? ? ? ?? ? ? ?? ? 公式 (38) 將題 81的各個參數(shù)代入以上 ? ? ? ?B B 1 1 0 B 2 2 0S 2 5 0 , U 1 1 5 , U 1 1 5 * 2 2 0 / 1 2 1 2 0 9M V A k v? ? ? ? 各 個 元 件 標(biāo) 幺 值 ： 22 5 0 * 0 . 8 5 2 4 22 . 3 6 * * 2 . 2 4 13 0 0 2 0 9dX ???????? 21 2 4 2 2 5 00 . 1 4 * * 0 . 1 32 0 9 3 6 0TX ???????? 22 2 4 2 2 5 00 . 1 4 * * 0 . 1 82 0 9 3 6 0TX ???????? 2500 . 5 * 0 . 4 1 * 2 0 0 * 0 . 2 3 52 0 9 * 2 0 9LX 根據(jù)公式 (31) ， 1 ? 12q0 .4 7 32 .7 4 1e T T LeddX X X XX X X X? ? ? ?? ? ? ?總 總 22002239。233