電力系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、公陰與季比電力系統(tǒng)分析綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算和故障分析學(xué)院：電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：_學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)12.1 設(shè)計(jì)要求12.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)22.2.1 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)計(jì)算22.2.2 各元件參數(shù)歸算后的標(biāo)么值：22.2.3 運(yùn)算參數(shù)的計(jì)算結(jié)果：2三、設(shè)計(jì)內(nèi)容33.1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算和故障分析的原理33.1.1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的原理33.1.2 電力系統(tǒng)故障分析的原理43.2 潮流計(jì)算與分析53.2.1 潮流計(jì)算53.2.2 計(jì)算結(jié)果分析83.2.3 暫態(tài)穩(wěn)定定性分析93.2.4 暫態(tài)穩(wěn)定定量分析133.3 運(yùn)行結(jié)果與

2、分析173.3.1 構(gòu)建系統(tǒng)仿真模型183.3.2 設(shè)置各模塊參數(shù)183.3.3 仿真結(jié)果與分析22四、本設(shè)計(jì)改良建議23五、心得總結(jié)24六、主要參考文獻(xiàn)24一、設(shè)計(jì)目的學(xué)會(huì)使用電力系統(tǒng)分析軟件.通過電力系統(tǒng)分析軟件對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)例分析,加深和穩(wěn)固課堂教學(xué)內(nèi)容.根據(jù)所給的電力系統(tǒng),繪制短路電流計(jì)算程序,通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)試,最后成一個(gè)切實(shí)可行的電力系統(tǒng)計(jì)算應(yīng)用程序,通過自己設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)計(jì)算程序不僅可以加深學(xué)生對(duì)短路計(jì)算的理解,還可以鍛煉學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用水平.熟悉電力系統(tǒng)分析綜合這門課程,復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算和故障分析的方法.了解Simulink在進(jìn)行潮流、故障分析時(shí)電力系統(tǒng)各元件所用

3、的不同的數(shù)學(xué)模型并在進(jìn)行不同的計(jì)算時(shí)加以正確選用.學(xué)會(huì)用Simulink,通過圖形編輯建模,并對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算分析.二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)2.1 設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性是系統(tǒng)受到大干擾后如短路等,系統(tǒng)能否恢復(fù)到同步運(yùn)行狀態(tài).圖1為一單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng),分析在f點(diǎn)發(fā)生短路故障,通過線路兩側(cè)開關(guān)同時(shí)斷開切除線路后,分析系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性.假設(shè)切除及時(shí),那么發(fā)電機(jī)的功角保持穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速也將趨于穩(wěn)定.假設(shè)故障切除晚,那么轉(zhuǎn)速曲線發(fā)散.發(fā)電機(jī)的參數(shù)：_SGN=352.5MWA,PGN=300MW,UGN=10XdKv1,4=0.25,x*=0.252,Xq=0.6,x=0.18,Td=1.01,Td=0.0

4、53,Tqo=0.1,Rs=0.0028,H(s)=4s;TJN=8s,負(fù)序電抗：X2=0.2.變壓器T-1的參數(shù):STN1=360MVA,UST1%=14%,KT1=10.5/242;變壓器T-2的參數(shù):STN2=360MVA,UST2%=14%,KT2=220/121;線路的參數(shù)：l=279km,UN=220K,XL=0.41歐/km,rL=0.07歐/km,線路的零序電抗為正序電抗的5倍.運(yùn)行條件如下：Uo=115KVP0=250W功率因數(shù)為0.95.當(dāng)0.029s發(fā)生單相故障時(shí),斷路器0.29s動(dòng)作切除故障,判定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否到達(dá)穩(wěn)定？系統(tǒng)是否穩(wěn)定？2.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)2.2.1 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

5、及運(yùn)行參數(shù)計(jì)算取Sb=250MV,A,Ubw=115kV.為使變壓器不出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)變比,各段基準(zhǔn)電-220壓為UBuuUxk=115父kV=209.1kV,Ubi=Ub父k=9.07kV1212.2.2 各元件參數(shù)歸算后的標(biāo)么值如下：._,_Xd=0.95,Xq=0.57,Xd=0.238,Rl=0.1,Xl=0.586,XL0=5XL=2.93XT1-0.13,XT2u0.108,X2=0.19,-11.28s11XTL=XT1XLXT2=0.130.5860.108=0.53122Xd=XdXtl=0.950.531=1.481Xq：,=XqXtl=0.570.531=1.101XdXdXT

6、L=0.2380.531=0.7692.2.3運(yùn)算參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下：U0U0UBin115d二1115R_250SBQ二Etan0=0.329E.'、2U+QX21+0U0、o二arctan10.76910.3290.769=31.54三、設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算和故障分析的原理3.1.1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的原理電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中的一種最根本的計(jì)算,是對(duì)復(fù)雜電力系統(tǒng)正常和故障條件下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算.潮流計(jì)算的目標(biāo)是求取電力系統(tǒng)在給定運(yùn)行狀態(tài)的計(jì)算,即節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布,用以檢查系統(tǒng)各元件是否過負(fù)荷.各點(diǎn)電壓是否滿足要求,功率的分布和分配是否合理以及功率損耗等.

7、對(duì)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的運(yùn)行和擴(kuò)建,對(duì)新的電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)以及對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析都是以潮流計(jì)算為根底.潮流計(jì)算結(jié)果可用如電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)研究,安全估計(jì)或最優(yōu)潮流等對(duì)潮流計(jì)算的模型和方法有直接影響.實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流技術(shù)那主要采用牛頓一拉夫遜法.運(yùn)行方式治理中,潮流是確定電網(wǎng)運(yùn)行方式的根本出發(fā)點(diǎn)；在規(guī)劃領(lǐng)域,需要進(jìn)行潮流分析驗(yàn)證規(guī)劃方案的合理性；在實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境,調(diào)度員潮流提供了多個(gè)在預(yù)想操作情況下電網(wǎng)的潮流分布以及校驗(yàn)運(yùn)行可靠性.在電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的多個(gè)領(lǐng)域問題是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)問題的根底和前提.潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析最根本的計(jì)算.除它自身的重要作用之外,潮流計(jì)算還是網(wǎng)損計(jì)算、靜態(tài)平安分析、

8、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、小干擾靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算、短路計(jì)算、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)等值計(jì)算的根底.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算也分為離線計(jì)算和在線計(jì)算兩種,前者主要用于系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式,后者那么用于正在運(yùn)行系統(tǒng)的經(jīng)常監(jiān)視及實(shí)時(shí)限制近20多年來(lái),潮流算法的研究非常活潑,但是大多數(shù)研究都是圍繞改良牛頓法和P-Q分解法進(jìn)行的.止匕外,隨著人工智能理論的開展,遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法也逐漸被引入潮流計(jì)算.但是,到目前為止這些新的模型和算法還不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位.由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,對(duì)計(jì)算速度的要求不斷提升,計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算技術(shù)也將在潮流計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用,成為重要的研究領(lǐng)域.3.1.2 電力系

9、統(tǒng)故障分析的原理電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運(yùn)行狀態(tài)下受到某種擾動(dòng)后,能否經(jīng)過一定的時(shí)間后恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者過渡到一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài).如果能夠回到原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)或者建立一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),那么認(rèn)為系統(tǒng)在該運(yùn)行狀態(tài)下是穩(wěn)定的.反之,假設(shè)系統(tǒng)不能夠回到原來(lái)運(yùn)行狀態(tài)或者不能建立一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),那么說明系統(tǒng)的狀態(tài)變量沒有一個(gè)穩(wěn)態(tài)值,而是隨時(shí)間不斷增大或振蕩,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性被破壞后,將造成大量用戶供電中斷,甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的瓦解,后果極為嚴(yán)重.因此,保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,對(duì)于電力系統(tǒng)平安可靠運(yùn)行,具有非常重要的意義.電力系統(tǒng)穩(wěn)定性可分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定：

10、1電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到小干擾后,不發(fā)生非周期性的失步,自動(dòng)恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的水平.2電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定指的是電力系統(tǒng)受到大干擾后,各發(fā)電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢得到原來(lái)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的水平,通常指第一或第二擺不失步.3電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)受到干擾后,不發(fā)生振幅不斷增大的振蕩而失步.在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中,時(shí)常會(huì)發(fā)生故障,其中大多數(shù)是短路故障簡(jiǎn)稱短路.所謂短路,是指電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況以外的相與相之間或相與地或中性線之間的連接.在三相供電系統(tǒng)中,可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、二相短路、兩相接地短路和單相接地短路,三相短路屬對(duì)稱短路,其余三種為不對(duì)稱短路.在四種短路故障中,出

11、現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大,三相短路故障的機(jī)率最小.發(fā)生短路時(shí),由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少,因而短路電流可能到達(dá)很大數(shù)值幾萬(wàn)安至十幾萬(wàn)安.這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；同時(shí)短路點(diǎn)的電壓降到零,短路點(diǎn)附近的電壓也相應(yīng)地顯著降低,使此處的供電系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；假設(shè)在發(fā)電廠附近發(fā)生短路,還可能使整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行解列,引起嚴(yán)重后果.3.2 潮流計(jì)算與分析3.2.1 潮流計(jì)算上述單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)保持不變的條件下的潮流計(jì)算如下:EQ0Uo/十信Xq/20=arctanUo11.101Uo.二38.9510.3291.101Eq0二EQ0Eq0=EqoUG0二,10.

12、3291.101211.1012=1.752籍1一蜉0“1.752黑,1.481'白+1|M1"os38.95=2.088<1.101)Xd,U°cos、°=1.752XqqXq,2UoQ°XTLUo1.101<0.7691cos38.95=1.4581.101+0.329父0.531f+(儼0.531f=1.2910.531tlo=arctan=24.3210.3290.531當(dāng)保持Eq=Eq°=常數(shù)時(shí)Eq°U°.sin、XdUlXd-X;sin2一型竺2XdXqV1.481sin、1/1.4811.1

13、01)受-sin262<1.4811.101J=1.41sin、0.117sin2dPEq=1.41cos、20.117cos2、：=0d、._2_2_1.41cos0.2342cos、-1j,：0.468cos、1.41cos：-0.2340-1.41.1.41240.4680.234cos、=20.468取正號(hào)得、：Eqm=80.93Rqm=1.41sin、EqmO117sin2、Eqm=1.41sin80.930.117sin280.93=1.429Qu,Eq0Uocos；Xd2.0881=cos、1.4812Xd-Xq<XdZXqZcos26-U-02Xd£+Xq

14、£'工Xd£Xq£皿os21gg1.4811.1012d.481M1.101J=1.41cos、0.117cos2、-0.792Eq=Eq0Xd%1-d-U0cosXd-0.769=2.088-1.48100.769、-+1icos6=1.084+0.481cos5<1.481)2'2*QuuX2JFUXdZU0)IU0=JA2+Bi2+C2+2B1(A+C1)cos6+2AGcos26人印.*1'J2VXdZXqZJj-0.391_'Eq0_B1=Xd<"-1.084Xd-'1C1=U0Xd%3XdX

15、q%Xd"Xq%=0.09=0.062PEq=Eq0Uosin、.Ul2Xd：X4sin2、Xd%Xq%1.4581sin、一0.7690.7691.101、.isin2a<0.769x1.101J=1.896sin0.196sin2,.、Eqm=101.05出=1.896cos、.-20.196cos2、.=0d、PEqm=1.896sin101.05-0.196sin(2父101.05>1.935Eq=Eq0也1一也U°cos、'Xd-d1.4814=1.458父+10.769I14811481cos、=2.808-0.925cos、0.769E&#

16、39;=.a2琮C；2B3A3c3cos、2A3c3cos2、A3=U0h-Xd£Jj"'J-21Xd£Xq£/=0.151B3L'Eq0d'Xd%1.458C3Xd-XqqIXdZXqZ)=0.151Ug.A2B：C：2B4AC4cos、2A4C4cos2、A4=U°1-XtlXd-Xqx2IXd£Xq£J=0.414_Eq0B4=Xtl-=1.007Xd%C,=U；£-0.104當(dāng)保持E'=E0=常數(shù)時(shí)Pe'=EU華sin?arcsin忤-1|sin6+6二l恒IXqZ)

17、.Xd,=1.912sin'arcsinL0.250sinLJE'm=101.5dP,1匚=0arcsinL0.205sin/、-90d、PE,m小麗90=1.912Eq=E0cosjarcsind-1-X-U0cos,Xd-=2.831cosbrcsin0.205sin-0.926cosl'l'.I|U0E=E0cosarcsiniJE01Xq£-1sin61=1.47cosbrcsin(0.205sin6)JjC.=arcsin-|E0-1sin、=arcsin-0.205sin、廠3UG=1A2+B；2+C/+2A5C5cosJarcsinU0-

18、d-1sind+dIE耳/jj1E.A5=Uo1-Xtl=0.309B5=XtlT-=1.015IXdjJXd£當(dāng)保持UG0=U0=常數(shù)時(shí)PUgUG0U0XtlUG0sin?arcsin認(rèn)2.427sintarcsiM-0.402sincI：dPUGd、=0arcsinl-0.402sinJ90“-112Pg=2.427Eq=UG0cos一arcsin-U-1sinb)+1-dU0cos6、JG0(Xq£)XXtl<XtlJ=3.595cosbrcsin0.402sin1-1.789cosEq=Ug0cosarcsinUUG0=1.867cosbrcsin0.402s

19、in、匚0.448cos、sin6+6JJA2+B2+2A6B6cosarcsin,UiB6=Xd、詠=1.868Xtl1；A=U01-XdZ-=-0.448XXTLf3.2.2 計(jì)算結(jié)果分析由上述計(jì)算結(jié)果可作出圖2功率特性圖和圖3電勢(shì)變化特性圖.計(jì)算結(jié)果說明PE和Pe的差異是很小的.同時(shí),E和Eq在各種計(jì)算條件下Eqq的差異也是很小的.從Eq的變化可以看到,保持常數(shù)的電勢(shì)不同,調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)也不同.UG0=U0=常數(shù)£口=£口.=常數(shù)Eq=Eq0=常數(shù)(b)(c)圖3各電勢(shì)變化特性3.2.3 暫態(tài)穩(wěn)定定性分析如圖4所示為一正常運(yùn)行是的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路,發(fā)電機(jī)經(jīng)過

20、變壓器和雙回路向無(wú)限大系統(tǒng)送電.發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行、故障以及故障切除后3種狀態(tài)下的功角特性曲線如圖5所示)r,FJ圖4簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路a正常運(yùn)行方式及其等值電b故障情況及其等值電路c故障切除后及其等值電路簡(jiǎn)單系統(tǒng)正常運(yùn)行、故障及故障切除后的功率特性正常運(yùn)行正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的功率特性曲線為P,此時(shí)向無(wú)窮大系統(tǒng)輸送的功率P.與原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率R相等假設(shè)擾動(dòng)后R保持不變,圖5中的a點(diǎn)即正常運(yùn)行發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn),此時(shí)功角為不.故障階段發(fā)生短路后功率特性立即降為R,但由于轉(zhuǎn)子的慣性,轉(zhuǎn)子角度不會(huì)立即變化,發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)由a點(diǎn)突變至b點(diǎn),輸出功率顯著減少,而原動(dòng)機(jī)機(jī)械功率P不變,故產(chǎn)生較大的過剩功

21、率.故障情況愈嚴(yán)重,P：功率曲線幅值愈低三相短路時(shí)為零,那么過剩功率愈大.在過剩轉(zhuǎn)矩的作用下發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將加速,其相對(duì)速度相對(duì)于同步轉(zhuǎn)速和相對(duì)角度6逐漸增大,使運(yùn)行點(diǎn)由b點(diǎn)向c點(diǎn)移動(dòng).如果故障一直存在,那么始終存在過剩轉(zhuǎn)矩,發(fā)電機(jī)將不斷加速,最終與無(wú)限大系統(tǒng)失去同步.故障及時(shí)切除實(shí)際上,短路故障后繼電保護(hù)裝置將迅速動(dòng)作切除故障路線.假設(shè)在c點(diǎn)時(shí)將故障切除,那么發(fā)電機(jī)的功率特性變?yōu)镻w,發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)從c點(diǎn)忽然變至e點(diǎn)同樣由于a不能突變.這時(shí),發(fā)電機(jī)的輸出功率比原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率大,使轉(zhuǎn)子受到制動(dòng),轉(zhuǎn)子速度逐漸減慢.但由于此時(shí)的速度已經(jīng)大于同步轉(zhuǎn)速,所以相對(duì)角度還要繼續(xù)增大.假設(shè)制動(dòng)過程延續(xù)到f點(diǎn)時(shí)

22、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速才回到同步轉(zhuǎn)速,那么6角不再增大.但是,在f點(diǎn)是不能持續(xù)運(yùn)行的,由于這時(shí)機(jī)械功率和電磁功率仍不平衡,前者小于后者.轉(zhuǎn)子將繼續(xù)減速,6開始減小,運(yùn)行點(diǎn)沿功率特性Pm由f點(diǎn)向e、k點(diǎn)轉(zhuǎn)移.在到達(dá)k點(diǎn)以前轉(zhuǎn)子一直減速,轉(zhuǎn)子速度低于同步轉(zhuǎn)速.在k點(diǎn)雖然機(jī)械功率與電磁功率平衡,但由于這時(shí)轉(zhuǎn)子速度低于同步轉(zhuǎn)速,6繼續(xù)減小.但越過k點(diǎn)以后機(jī)械功率開始大于電磁功率,轉(zhuǎn)子又加速,因而6一直減小到轉(zhuǎn)速恢復(fù)同步轉(zhuǎn)速后又開始增大.此后運(yùn)行點(diǎn)沿著Pm開始第二次振蕩.如果振蕩過程匯總沒有任何能量損耗,那么第二次6又將增大至f點(diǎn)的對(duì)應(yīng)角度與,以后就一直沿著Pw往復(fù)不已的振蕩.實(shí)際上,振蕩過程中總有能量損耗,或者說總

23、存在著阻尼作用,因而振蕩逐漸衰弱,發(fā)電機(jī)最后停留在一個(gè)新的運(yùn)行點(diǎn)k上持續(xù)運(yùn)行.K點(diǎn)即故障切除后功率特性Pw與P的交點(diǎn).圖6畫出了上述振蕩過程中負(fù)的過剩功率,轉(zhuǎn)子角速度和相對(duì)角度6隨時(shí)間變化的情形.圖中考慮了阻尼作用圖6振蕩工程故障切除過晚如果故障線路切除得過晚,如圖7所示.這時(shí)在故障線路切除前轉(zhuǎn)子加速已比擬嚴(yán)重,因此當(dāng)故障線路切除后,在到達(dá)與圖5中相應(yīng)的f點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍大于同步轉(zhuǎn)速.甚至在到達(dá)h點(diǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速還未降至同步轉(zhuǎn)速,因此6就將越過h點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度餌.而當(dāng)運(yùn)行點(diǎn)越過h點(diǎn)后,轉(zhuǎn)子又立即承受加速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速又開始升高,而且加速度越來(lái)越大,6將不斷增大,發(fā)電機(jī)和無(wú)限大系統(tǒng)之間最終失去同步.失步過程如圖

24、8所示.圖7故障切除過晚的情形圖8失步過程由上可見,快速切除故障是保證暫態(tài)穩(wěn)定的有效舉措.,-.一、,-、.'-由以上分析可知,系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定與否是和正常運(yùn)行的情況決定閆和E大小以及擾動(dòng)情況發(fā)生什么故障、何時(shí)切除緊密相關(guān).為了準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行方式下受到某種擾動(dòng)后能否保持暫態(tài)穩(wěn)定,必須通過定量的分析計(jì)算.3.2.4 暫態(tài)穩(wěn)定定量分析系統(tǒng)轉(zhuǎn)移阻抗和功率特性計(jì)算,在圖1單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)中,當(dāng)f點(diǎn)發(fā)生兩相短路時(shí)的負(fù)序和零序等值網(wǎng)絡(luò)如圖9ab所示圖9序網(wǎng)及短路時(shí)的等值電路圖a)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)b零序網(wǎng)絡(luò)c短路是的等值電路11-XL+X<2M+Xt2X2,=1X2Xt1XlX2T20.190.13

25、/1i父0.586+0.108121=0.1781T20.190.130.5860.1082Xt11XLXt2y2X01XT1-XLXT2210.130.5860.1082=二0.1210.130.5860.1082兩相接地時(shí)的短路附加電抗為X0%X2VX=-0-=0.072X.：X2短路時(shí)的等值電路如圖c所示,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗和功率特性分別為1XdXtiXn=XdXti=XlXt221XlXt2i:2.82r=EoUosin.=0.52sin、Xn故障切除后系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗和功率特性分別為Xm=Xd+XT1+XL+XT2=1.062Pw=EoUosin、=1.384sin、Xm系統(tǒng)極限切除角計(jì)算

26、應(yīng)用等面積定那么,可求的極限切除角%.lim為妥Po包r一匹+PnmCOsdcr-Pmn儂樂、ciim=arccos=1.1102Pmrn-Pmn式中,臨界角-cr-二-arcsin-P-=2.334Pnrn以上的角度都是用弧度表示的,換算成度數(shù)為6c.im=63.6102r=133.73口根據(jù)分段計(jì)算法計(jì)算極限切除時(shí)間發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)Tj=TJNSGN-=8352=11.28sSB25oAt取為o.o5s,N.218ooo2KNt2o.o52=3.99TJ11.28第一個(gè)時(shí)間段Po=RPniisin、.=1o.52sin31.54=o.728111=&KPo=3.990.728=1

27、.45、1=o1；=31.541.45=32.99第二個(gè)時(shí)間段P1=Po-PmIIsin、.1=1-0.52sin32.99=0.717.：、2=：、1KP1=1.453.990.717=4.31、.2=.-=32.994.31=37.3第三個(gè)時(shí)間段開始瞬間,故障被切除,故._'_,_oP2=P0-PmIIsin2=1-°.52sin37.3=0.685''-P2=P0-PmIIIsin2=1-1.384sin37.3=0.161 1.：C.3=.：c.2K-P2P2=4.313.99-0.6850.16=6.0、.3=、.2=37.36=43.3在上述簡(jiǎn)單系

28、統(tǒng)中,短路故障期間發(fā)電機(jī)搖擺曲線6t即轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程為上二,-1.°dtdtTjFT-EUsin：.Xn這是兩個(gè)一階的非線性常微分方程,它們的起始條件是的,即,4Ptt=0；o=1；6=d0=sinRm當(dāng)計(jì)算出故障期間的6-t曲線后,就可由曲線找到與極限切除角相應(yīng)的極限切除時(shí)間.如果問題是切除時(shí)間,而需要求出5-t曲線來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,那么當(dāng)6-1曲線計(jì)算到故障切除時(shí),出于系統(tǒng)參數(shù)改變,以致發(fā)電機(jī)功率特性發(fā)生變化,必須開始求解另一組微分方程,即d、d一二-1-0dtd1dtTjPT-EUsin,Xm式的起始條件為t=tc;6=2；其中,tc為給定的切除時(shí)間,第、以為與tc時(shí)刻對(duì)應(yīng)的

29、6和.,可由故障期問的6t曲線和1Ht曲線求得6和8都是不能突變的.這樣,由式可繼續(xù)求得6和8隨時(shí)間變化的曲線.一般講,在計(jì)算幾秒鐘內(nèi)的變化過程時(shí),如果5始終不超過180而且振蕩幅值越來(lái)越小,那么系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的.求解式的微分方程組,得到系統(tǒng)故障期間的6-1曲線如圖10所示.從圖中可查得對(duì)應(yīng)的極限切除角aiim=63.61口的極限切除時(shí)間為0.2416s*9DMCTt電北01DU111圖10系統(tǒng)故障期間的6-1曲線求解式的微分方程組,得到故障切除后系統(tǒng)的6t曲線如圖11所示.從圖中可以看出,至U0.52s時(shí)即開始減少,最大角度為6=72.51°,系統(tǒng)是穩(wěn)定的.通|1.r11Ri向后c

30、i*氨"由瑞£圖11故障切除后系統(tǒng)的S-1曲線在圖1單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)中,當(dāng)f點(diǎn)在0.014s發(fā)生單相短路時(shí)X2X=X2XT20.190.13r1一父0.586+0.108<21X2XT1XT2一一1一一0.190.130.5860.1082=0.17811X*=XLXT2=0.5860.108=0.40122單相短路時(shí)的短路附加電抗為X,=X2%X00.1780.401=0.579短路時(shí)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗和功率特性分別為一1、(Xd+X-Xl+Xt2JXn=Xd+XT1+1XL+XT2+=0.952XB=E0U°sE.=1.55sin、Xn故障切除后系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移電抗

31、和功率特性分別為Xm=Xd+XT1+XL+XT2=1.062Pm=E0U0sin、=1.384sin、Xm由于PmU>PmW,故無(wú)法確定極限切除角.而在故障不切除時(shí),其臨界角為P0、cr=-arcsin-0-=2.334、cr=133.73Pnrn對(duì)應(yīng)的、0-90-、cr_f-90=90-133.73-90>46.27不切除故障時(shí)的面積|xPnnsin26+用jPmnsin26=?MBSsin6d6+133273*1.55sind531.5446.27=I33.731.55sind31.54-2.39X0即可能的減速面積大于可能的加速面積,系統(tǒng)不切除故障也能保持暫態(tài)穩(wěn)定,故無(wú)法也沒

32、有必要確定極限切除角.所以斷路器在0.14s時(shí)故障切除與否,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速都能到達(dá)穩(wěn)定,系統(tǒng)都能保持暫態(tài)穩(wěn)定.3.3運(yùn)行結(jié)果與分析3.3.1構(gòu)建系統(tǒng)仿真模型口片口國(guó)弘餐小白際三厘臼圖海用國(guó).第圖12電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性Simulink仿真模型圖3.3.2設(shè)置各模塊參數(shù)圖13無(wú)窮大系統(tǒng)電源模塊的參數(shù)設(shè)置早BlockParanneters:Three-PhiasePlSection_ne2圖14線品&L1、L2的參數(shù)設(shè)置TOLLAConnfectthisblockinlerieawiththethzee-haseeSenentyouanttoswitch.Youcandefinethebreak

33、ertiainedirectly：Ju巨耳一Ph且回餐Breaker.ask*linkfroathedi&loEboxorapplyan«tftrnallogicalsipial.ch=«ktheExternalcontrolLds,theKternalccntTD*input貨ill電口口號(hào)且匚；r0BlockParameters:Three-PhaseBreakerlITwoWin于自圖15斷路器模塊B1、B2的參數(shù)設(shè)置圖16變壓器T-1的參數(shù)設(shè)置圖17變壓器T-2的參數(shù)設(shè)置3.3.3仿真結(jié)果與分析開始仿真,得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線如圖18所示.潮流計(jì)算結(jié)果如圖20所示.改變斷路器模塊的設(shè)置,使故障后0.55s切除線,得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線如圖19所示圖18故障0.14s后切除線路,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線