電力系統(tǒng)實驗報告暫態(tài)穩(wěn)定分析實驗

1、 Beijing Jiaotong University電力系統(tǒng)分析暫態(tài)穩(wěn)定分析實驗學(xué)院： 電氣工程學(xué)院 班級： xxxxxxxx 學(xué)號： xxxxxxxxx 姓名： xxxxxxxx 實驗3 暫態(tài)穩(wěn)定分析實驗一、 實驗?zāi)康模?）進一步認識電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)過程，學(xué)會繪制搖擺曲線；（2）掌握影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的因素，掌握故障切除時間（角）對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響；（3）掌握提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法。二、實驗內(nèi)容（1）電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實驗；（2） 故障類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響；（3）電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響因素實驗。三、實驗使用工程文件及參數(shù)工程文件名：暫態(tài)穩(wěn)定分析實驗，輸入?yún)?shù)（如圖15-

2、6）：G1：300+j180MVA（PQ節(jié)點）變壓器B1：Sn=360MVA，變比=18/242 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；變壓器B2：Sn=360MVA，變比=220/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定頻率電源S：Un=18 KV（平衡節(jié)點）；線路L1、L2：長度：100km，電阻：0.02/km，電抗：0.3256/km，電納：2.74×10-6S/km。四、實驗方法和步驟1、電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實驗打開名為“暫態(tài)穩(wěn)定分析實驗”的工程文件。該工程中有一個雙回線網(wǎng)絡(luò)，并帶有一個故障點，

3、模擬電力系統(tǒng)發(fā)生故障后的暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖15-6所示，輸入給定參數(shù)，完成實驗系統(tǒng)建立。 圖15-6 帶故障點雙回路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖運行仿真，在輸出圖頁上觀察故障前系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的電壓、電流波形，以及在發(fā)生故障后，系統(tǒng)失穩(wěn)狀態(tài)的電壓、電流波形，并將電壓電流波形記錄到圖15-7和圖15-8(仿真時間：15秒；故障時刻：第5秒；故障持續(xù)時間：0.5秒；故障距離：50；故障類型：三相短路)。建立仿真模型如下圖：各參數(shù)設(shè)定如下：同步發(fā)電機 三相雙繞組變壓器1線路1 線路2 三相雙繞組變壓器2 固定頻率電源仿真參數(shù)設(shè)置故障時間設(shè)置 故障類型：三相短路（1）整體圖：（2）系統(tǒng)失穩(wěn)狀態(tài)（5.5s5.6s

4、）：2、故障類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗?zāi)Ｐ椭?，在故障點設(shè)置不同類型短路，按表15-6運行仿真，觀察結(jié)果，記錄波形。故障跳閘：仿真時間：15秒；故障時刻：第5秒；故障持續(xù)時間：0.5秒；故障距離：50；斷路器第一次動作時間（分閘）：5.5秒；參數(shù)設(shè)置：（1）單相故障：（整體，故障失穩(wěn)（具體放大）（2）兩相故障：（整體，故障失穩(wěn)（具體放大）（3）兩相接地故障：（整體，故障失穩(wěn)（具體放大）（4）三相故障：（整體，故障失穩(wěn)（具體放大）（5）三相接地故障：（整體，故障失穩(wěn)（具體放大）故障不跳閘：仿真時間：15秒；故障時刻：第5秒；故障持續(xù)時間：10秒；故障距離：50；參數(shù)設(shè)定：將故障線路兩端斷路器

5、的動作次數(shù)改為0（1）單相故障：（整體，故障失穩(wěn)（具體放大）（2）兩相故障：（整體）（3）兩相接地故障：（整體）（4）三相故障：（整體）（5）三相接地故障：（整體）結(jié)論：由以上波形可知在各種不同類型情況下，故障時輸出電壓電流和發(fā)電機功率波形不一樣，而故障后單相短路、兩相短路、和兩相接地短路的電壓、電流和發(fā)電機輸出功率波形基本上能夠達到故障前的穩(wěn)定狀態(tài)。只有三相短路時，發(fā)電機的功角會發(fā)生振蕩，并逐漸增大，最終會發(fā)散至接近180°，所以在這種情況下，系統(tǒng)是不能保持暫態(tài)穩(wěn)定的。3、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響因素實驗打開名為“暫態(tài)穩(wěn)定分析實驗”的工程文件，該工程中有一個雙回線網(wǎng)絡(luò)，并帶有一個故障

6、點，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖15-9所示，輸入給定參數(shù)，完成實驗系統(tǒng)建立。將發(fā)電機的有功功率P設(shè)置為0，調(diào)整發(fā)電機電壓為18KV，仿真時間為15秒，故障時刻為第5秒，故障持續(xù)時間為0.5秒，故障距離為50。圖15-9 雙回路帶故障的結(jié)構(gòu)圖a 運行仿真，在監(jiān)控圖頁上不斷改變發(fā)電機的輸出功率，通過短路故障來得出暫態(tài)穩(wěn)定極限功率。分別進行以下類型的故障：單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路，分別求出相應(yīng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限。b 將故障持續(xù)時間改為1.0秒，重復(fù)a的實驗內(nèi)容，并求出各種故障條件下的暫態(tài)穩(wěn)定極限。c 將故障地點改為線路末端，重復(fù)a的實驗內(nèi)容，并求出各種故障條件下的暫態(tài)穩(wěn)定極限。d 將發(fā)電機P為

7、0時的發(fā)電機電壓調(diào)整成17.2KV，重復(fù)a的實驗內(nèi)容，并求出各種故障條件下的暫態(tài)穩(wěn)定極限。將以上實驗a、b、c、d所得的暫態(tài)穩(wěn)定極限填入表15-7中。由于時間關(guān)系，以兩相故障為例，利用二分法通過改變發(fā)電機的輸出功率來求得安泰穩(wěn)定極限功率，并記錄與下表中：a、單相短路兩相短路兩相接地短路三相短路三相接地短路b、單相短路兩相短路兩相接地短路三相短路三相接地短路c、單相短路兩相短路兩相接地短路三相短路三相接地短路d、單相短路兩相短路兩相接地短路三相短路三相接地短路表15-7 暫態(tài)穩(wěn)態(tài)極限值記錄表順序排列單相接地兩相短路兩相接地三相短路a568448367219b508377280131c380377

8、165160d568448367219結(jié)論單相接地短路和兩相相間短路時其暫態(tài)穩(wěn)定極限都達到了發(fā)電機的額定輸出功率，說明通常情況下電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路和兩相相間短路時在0.5s的持續(xù)時間內(nèi)都能夠恢復(fù)到穩(wěn)定運行狀態(tài)。發(fā)電機的極端電壓的大小不影響暫態(tài)穩(wěn)定極限的大小，而兩相接地短路的暫態(tài)穩(wěn)定極限要高于三相短路。五、思考題1、什么叫電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定？暫態(tài)穩(wěn)定極限和哪些因素有關(guān)？答：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大的干擾后，各同步發(fā)電機保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)定運行方式的能力。暫態(tài)穩(wěn)定極限和正常運行情況及擾動情況有關(guān)。正常運行情況包括發(fā)電機向系統(tǒng)輸出的有功功率P0、發(fā)電機暫態(tài)電勢E'。擾動情況包括發(fā)生故障的類型、故障切除時間、故障發(fā)生的地點。2、用實驗結(jié)果說明故障切除時間（角）對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。答：因為a中故障持續(xù)時間為0.5s，b中故障持續(xù)時間為1.0s，通過表15-7中的a、b兩種情況對比可知，b中各種故障類型（兩項接地和三相短路）的暫態(tài)穩(wěn)態(tài)極