電力系統(tǒng)畢業(yè)設計論文

第一章概述第1.1節(jié)穩(wěn)定性概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、輸電線路、用電設備組成的網(wǎng)絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網(wǎng)絡中的所有設備。電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)由運行參量來描述。電力系統(tǒng)中同步發(fā)電機只有在同步運行狀態(tài)下，其送出的電磁功率為定值，同時在電力系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓及各支路功率潮流也都是定值，這就是電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行狀態(tài)。反之，如果電力系統(tǒng)中各發(fā)電機不能保持同步，則發(fā)電機送出的電磁功率和全系統(tǒng)各節(jié)點的電壓及支路的功率將發(fā)生很大幅度的波動。如果不能使電力系統(tǒng)中各發(fā)電機間恢復同步運行，電力系統(tǒng)將持續(xù)處于失步運行狀態(tài)，即電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定狀態(tài)。保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)正常運行的必要條件.只有在保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，電力系統(tǒng)才能不間斷的向各類用戶提供合乎質(zhì)量要求的電能.電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定的原因是在運行中不斷受到內(nèi)部和外部的干擾，小的負荷波動，大的如電力元件發(fā)生短路故障等，使電氣連接在一起的各同步發(fā)電機的機械輸入轉矩與電磁轉矩失去平衡。電力系統(tǒng)穩(wěn)定一般按電力系統(tǒng)承受干擾的大小分為靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定兩大類。在大的干擾下電力系統(tǒng)的運行參數(shù)將發(fā)生很大的偏移和振蕩，所以必須考慮電力系統(tǒng)的非線性，從電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)過程來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第1.2節(jié)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定電力系統(tǒng)在某一運行方式下，受到外界大干擾后，經(jīng)過一個機電暫態(tài)過程，能夠恢復到原始穩(wěn)定運行方式，則認為電力系統(tǒng)在這一運行方式下是暫態(tài)穩(wěn)定的。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性與干擾的形式有關，一般有三種形式：1）突然變化電力系統(tǒng)的結構特性，最常見的是短路，無故障斷開線路也屬于這一類十擾。2）突然增加或減少發(fā)電機出力，如切除一臺容量較大的發(fā)電機.3）突然增加或減少大量負荷，如切除或投入一個大負荷。在電力系統(tǒng)受到大的干擾后，其機電暫態(tài)過程是一組非線性狀態(tài)方程式，不能進行線性化，所以一般采用數(shù)值積分的時域分析法,將計算結果繪出運行參數(shù)對時間的曲線，用以判斷電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。第1。3節(jié)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的解決根據(jù)不同的電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題及特點，可以采用不同的研究方法，.目前主要的方法是：1）干擾下的電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題?？蓪㈦娏ο到y(tǒng)的數(shù)學模型進行線性化處理，所以一般用頻率法，即計算電力系統(tǒng)參數(shù)矩陣的特征值和特征相量，可以用來確定靜態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性，設計和整定各種提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施和自動調(diào)節(jié)裝置等。2）對大干擾下的穩(wěn)定問題，由于要求解非線性方程組,目前幾乎無例外地采用時域法即用各種數(shù)值積分的方法.但是，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，運行方式的復雜多變新的機組設備及自動調(diào)節(jié)和控制裝置的投入，各種控制系統(tǒng)和機械-一電氣系統(tǒng)間的相互作用，以及對電力系統(tǒng)供電安全性要求的日益提高，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究提出了一系列新的問題.當今電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題已是一個多元的問題，它涉及不同的網(wǎng)絡結構、運行方式、控制方式及參數(shù)、故障條件、過程的時間跨度等，如加上工程和經(jīng)濟上的考慮，往往是一個十分復雜和得不到一個唯一解決的問題。因此，要求進一步發(fā)展有關研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論及分析方法，以適應不斷變化的需要.應用任何一種方法來研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，都是一種數(shù)學模擬，即用數(shù)學模型來研究物理現(xiàn)象的過程.所以，在研究電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題時，首先要建立電力系統(tǒng)的數(shù)學模型，將表示電力系統(tǒng)特征的主要變量用合適的數(shù)學公式聯(lián)系起來，一般用一組代數(shù)方程和一組微分方程的函數(shù)關系來表示.建立數(shù)學模型不僅是簡單的選擇若干數(shù)學公式，而主要是對電力系統(tǒng)物理過程的正確和抽象化。在以科學研究為目的時常常希望用數(shù)學模擬的方法盡可能準確地再現(xiàn)某一物理過程。這時，在構成數(shù)學模型時不僅要考慮主要因素，也要計及次要因素，最大可能使計算結果與實際過程相符合。但是精確的數(shù)學模型往往導致復雜化.在實際的工作中，人們要求所選擇的數(shù)學模型在一定的范圍內(nèi)再現(xiàn)系統(tǒng)過程的實際變化規(guī)律。所以，要求在保持研究現(xiàn)象的主要方面和其重要規(guī)律的合理精確前提下，忽略一些不重要因素，經(jīng)過合理的假設和簡化，用合適的數(shù)學模型來描述。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中，根據(jù)所研究的目的和要求，以及各個不同元件在整個過程中的作用，可以選擇不同詳盡程度的數(shù)學模型，同時考慮到獲得這些模型相應的設計或實測參數(shù)的可能性。在本次設計中，根據(jù)設計需要我們選擇了簡化模型，其更加詳細的在后面各節(jié)中有詳細的介紹。而本次設計，主要采用了牛頓迭代法,數(shù)值積分法對簡化模型進行了編程計算，并且對結果進行分析，得到提高暫態(tài)穩(wěn)定性的能力的措施和方法。第三章數(shù)學模型的建立第3.1節(jié)發(fā)電機的數(shù)學模型在本次的設計中，對發(fā)電機數(shù)學模型要求了兩個方程式分別為電磁功率方程和轉子運動方程式；在對兩公式進行推導的過程中用到了如下一關系式：（如圖）以上兩式是電機學中DQ軸和XY軸之間的關系。3。1.1.電磁功率（1）發(fā)電機等效電路圖（以凸極機為例）：EUGU(3.4)同樣由圖可得：（3.5）由式（3.4）和（3。5）聯(lián)立有：（3.6）上式即為發(fā)電機電磁功率方程式。然而在本次設計中多機系統(tǒng)，假設發(fā)電機以一個等值電抗和該電抗后的電動勢來表示和。假定除了發(fā)電機節(jié)點外，已消去了網(wǎng)絡中其他的中間節(jié)點，則任一發(fā)電機的電磁功率為：式中為發(fā)電機電動勢節(jié)點I和j之間的互導納，為的模值。G為發(fā)電機的臺數(shù)；為和相量之間的夾角，即。和為電動勢的相對于某一相對向量的夾角；為。上式表明，任一發(fā)電機發(fā)出的電磁功率是該發(fā)電機電動勢相對于其他發(fā)電機電動勢向量的相角差的函數(shù)。3。1。2.轉子運動方程根據(jù)旋轉物體力學可以直接寫出發(fā)電機的轉子關系式：式中：——轉子的轉動慣量一-原動機轉矩，-一發(fā)電機電磁轉矩——轉子機械角加速度，轉子軸/同步參考軸空間固定參考軸由左圖可以得到：A（3。8）所以：（3。9）（3.10）若的單位為電孤度則：（3。7）式應為：（3.11）式中P為電機機對數(shù)。取轉矩基準值，為基準功率值（KVA）以去除（3。10）式兩邊，得出以標么值表示的運動方程式為：上式由此可以寫成為：其中：假設在轉子旋轉上施以一個單位標么值的轉矩，，則：（3.12）M是以秒為單位的慣性常數(shù).它表示在發(fā)電機轉子上施以一個單位標么值的轉矩，將轉子有靜止（w=0）拖動到同步轉速（）所需的時間為式中：—-電機轉子轉動慣量電機的額定轉速，于是，發(fā)電機轉子運動方程可以表示為：（3.13）式中：的單位是電孤度；值是以電機額定功率為基準的。如果計算中不以電機額定功率為基準，則應根據(jù)所取得基準進行換算.對以上所推得的轉子運動方程利用分段計算法可以求得計算機程序得以實現(xiàn)的方法為：（3.14）（3。15）第3.2節(jié)負荷數(shù)學模型在本次設計中，負荷采用恒定阻抗表示，分為正序阻抗和負序阻抗。3。2。1,正序阻抗因為所以（3--16）3。2。2.負序阻抗負序阻抗用一個經(jīng)驗公式來表示：（3——17）第3。3節(jié)網(wǎng)絡的數(shù)學模型3。3.1.導納矩陣的形成電力網(wǎng)絡是一個線性網(wǎng)絡.線性網(wǎng)絡可以進行線形變換.利用對稱分量法，abc三相電力網(wǎng)絡可以變換為120三序網(wǎng)絡。設三相網(wǎng)絡導納型網(wǎng)絡方程為式中網(wǎng)絡節(jié)點三相電壓列向量———網(wǎng)絡節(jié)點三相電流列向量-一網(wǎng)絡節(jié)點三相導納列向量設網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)為n。每個節(jié)點都有abc三相，因此，和均為3n維向量，為維矩陣。網(wǎng)絡節(jié)點三相電壓列向量、注入電流列向量分別與節(jié)點三序電壓列向量，注入電流列向量有如下關系：其中是三相量和三序量的變換矩陣，維數(shù)是，它是對角元素為T的對角矩陣。其中；。導納型三序網(wǎng)絡方程有兩種排列方式.一是按節(jié)點塊排列，即式中-—-一i節(jié)點三序電壓列向量—i節(jié)點三序電流列向量---——i節(jié)點三序互導納i節(jié)點三序自導納二是按序網(wǎng)塊排列，即式中：--正序網(wǎng)節(jié)點電壓列向量-一負序網(wǎng)節(jié)點電壓列向量一-零序網(wǎng)節(jié)點電壓列向量正序網(wǎng)節(jié)點電流列向量——負序網(wǎng)節(jié)點電流列向量一-零序網(wǎng)節(jié)點電流列向量——正序網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣——負序網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣——零序網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣其余的導納為耦合導納。在正常的情況下，一般假定網(wǎng)絡是對稱的，耦合導納為零矩陣。只有故障時，網(wǎng)絡結構才會出現(xiàn)不對稱。，即各序間出現(xiàn)耦合導納。即需要修改導納矩陣。3。3.2.導納矩陣的修改當電網(wǎng)發(fā)生故障時，每重故障都可以找到一個修改的導納矩陣。修改導納矩陣取決于故障點和故障類型。它是反映故障情況的導納矩陣。短路故障時的現(xiàn)以節(jié)點的b相發(fā)生接地短路故障為例，闡述如何求得短路故障的.短路故障相當于原網(wǎng)絡中故障點增加一條對地支路，當發(fā)生三相短路時，該支路是對稱的;當發(fā)生非三相短路時，該支路是不對稱的。為闡述方便，稱該支路為修改支路，意為修改網(wǎng)絡的支路。短路修改支路的三相電路下圖所示。圖中z是b相接地電阻。當發(fā)生金屬性短路時，z取一個最小值，它不影響計算結果。修改支路的一相導納.根據(jù)圖，可以寫出修改支路三相電壓和三相電流的關系式：（1）三相電壓、電流和三序電壓，電流有如下關系：（2）其中，。上標1,2，0分別表示正，負，零序.將式（2）代入（1），得修改支路對稱分量方程：或寫成：其中：即為短路修改的導納矩陣。短路修改支路是一條對地支路。在按節(jié)點塊排列的網(wǎng)絡節(jié)點三序導納矩陣中，它將使i節(jié)點的自導納矩陣增加。在按序網(wǎng)塊排列的網(wǎng)絡節(jié)點三序導納矩陣中，其相應的修改導納矩陣為：中有九個非零元素，用叉表示，為標出的元素均為0。非零的九個元素為：（2）斷線故障時的下面以a相斷線為例，說明如何求得斷線故障的修改導納矩陣，如下圖：斷線處用很小的一個阻抗z表示.z很小，對計算結果不會有影響。是斷線支路的一相導納.斷線支路由正常支路和修改支路迭加而成。正常支路已在形成導納矩陣時記及。所以修改導納矩陣只反映修改支路的情況。由圖（C）可以寫出修改支路三相電壓和三相電流之間的關系式利用式（2）可以得出斷線支路對稱分量方程或寫為是斷線修改支路的導納矩陣.斷線修改支路是一條非對地支路.增加一條斷線修改支路，不僅影響斷線支路兩端節(jié)點的自導納矩陣，還影響節(jié)點之間的互導納矩陣，也就是，兩節(jié)點的自導納矩陣各自增加-。按序網(wǎng)塊排列，相應的修改導納矩陣為：矩陣中有三十六個非零元素，用叉表示，未標出元素均為零.3。3.3網(wǎng)絡模型的建立暫態(tài)穩(wěn)定計算中，一般不計網(wǎng)絡的暫態(tài)過程，即網(wǎng)絡的電氣特性用代數(shù)方程描述。網(wǎng)絡方程為：（3。18）上標t表示隨時間而變化.且在（3.18）式中：（3.19）其中n（t）表示t時刻故障重數(shù)。將方程（3.18）展開；（3.20）當m=0、1、2時，為，，，它們是i節(jié)點的零序，正序，負序的注入電流.當s=0，1,2時，為,，，表示j節(jié)點的零序，正序，負序的電壓。當m=0，1，2，s=0，1，2時，分別為,,，，，,,,,分別是,，,,,，,，導納矩陣的第i行第j列元素。式（3。20）用直角坐標表示可寫為：（3.21）由于在暫態(tài)穩(wěn)定計算中，發(fā)電機定子回路采用矩陣形式為了與注入電流相匹配，因此將（3。21）式改為：（3。22）且由于在正序網(wǎng)中，發(fā)電機定子回路為；（3.23）由式（3.1）和（3.2）式可得：（3.24）由（3.24）代入（3。22）可得到對應于正序網(wǎng)中發(fā)電機節(jié)點g的方程：（3。25）以上（3。22）和（3.25）式是本次設計中所用的網(wǎng)絡方程，對應于正序網(wǎng)的發(fā)電機節(jié)點用方程（3.25）.對應于正序網(wǎng)非發(fā)電機節(jié)點的，負序網(wǎng)的所有節(jié)點的，采用方程（3。22）.第四章電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析計算的方法和內(nèi)容第4.1節(jié)數(shù)值法和直接法的簡介電力系統(tǒng)受到大的干擾后能否保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)，還需要進一步的研究才能得到回答，目前暫態(tài)穩(wěn)定性分析的基本方法可分為兩類：一類是數(shù)值計算法，在列出描述系統(tǒng)暫態(tài)過程的微分方程和代數(shù)方程組后，應用各種數(shù)值積分法進行計算求解，然后根據(jù)發(fā)電機轉子之間的相對角的變化情況來判別穩(wěn)定性。主要步驟是：（1）、建立一表示電力系統(tǒng)及其各種元件動態(tài)行為的數(shù)學模型；（2）、設置初始運行方式和要研究的干擾（類型、地點等）；（3）、通過建立電力系統(tǒng)各種狀態(tài)下的時域解，確定電力系統(tǒng)的暫態(tài)響應；（4）、分析所得的時域解,判斷是否在干擾后可達一新的和可接受的穩(wěn)定運行方式，或者判斷是否失去穩(wěn)定.（5）、重復對別的初始運行條件和干擾下的電力系統(tǒng)動態(tài)行為進行計算分析。具體的流程圖見大圖紙。另一類是直接法,其中有些方法是關于李雅普諾夫直接法進行近似處理后發(fā)展而成的實用的方法，有的則是將簡單系統(tǒng)中的穩(wěn)定判別方法推廣應用于多機系統(tǒng)。根據(jù)暫態(tài)穩(wěn)定性的定義，在遭受擾動后如果系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則它最終過渡到一個穩(wěn)定運行狀態(tài)，那時各發(fā)電機之間的轉子角度、轉速和其他所有狀態(tài)變量將重新保持不變，即到達一個平衡狀態(tài)。這個平衡狀態(tài)是靜態(tài)穩(wěn)定的，否則這種穩(wěn)定運行情況是不可能存在的。對于故障后穩(wěn)態(tài)運行情況下各個變量的取值，可以用狀態(tài)空間來表示,并稱為平衡點（SFP，StableEquilibriumPoint）。直接法的基本方法是，在狀態(tài)空間中找出一個包圍穩(wěn)定平衡點的區(qū)域，凡是屬于這一區(qū)域的任何擾動，系統(tǒng)以后的運行都趨于穩(wěn)定運行平衡點。然而，直接法所選取的數(shù)學模型比較粗略,其計算結果的精確性尚不另人滿意.但是數(shù)值

計算法是目前廣泛應用的分析方法，已發(fā)展的比較成熟，并基本上能滿足電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設計和運行中進行的離線暫態(tài)穩(wěn)定分析計算的速度和精確度的要求.第4.1節(jié)插值法簡介插值的目的就是根據(jù)給定的數(shù)據(jù)表，尋找一個解析函數(shù)，近似的代替.用代數(shù)多相式作為研究插值的工具，就是所謂的代數(shù)插值，對代數(shù)插值而言問題的提法是這樣的，當給出了個點上的函數(shù)表如下圖：xy要構建一個多項式，應滿足以下兩個條件:1）是一個不超過n次的多項式;2）在給定的點上與取相同值，即我們稱為的插值函數(shù)，點插值點.4。2.1線性插值給出函數(shù)表xy如何構造一個插值函數(shù)，使?jié)M足上面兩個條件呢？簡單的就是過兩點，作一條直線，把直線方程表示為（4.1）為確定a、，（把兩點代入方程（5。1）中，得為確定a、，（把兩點代入方程（5。1）中，得4.2.2二次插值線形插值是用兩個點和來構造的插值函數(shù)。下面我們用三個點，，來構造過三點的插值函數(shù).過三點可以做出一條拋物線，假設其方程為為確定系數(shù)將三點代入M得：（4.2）當，，互異時，方程組（4。2）的存在唯一解，且可以求出系數(shù)。從而可以進行插值。4.2.3。分段線性插值1概念：設在區(qū)間上，給定n+1個插值節(jié)點和相應的函數(shù)值，求作一個插值函數(shù)具有下列性質(zhì)：（1）.（2）在每個小區(qū)間上是線性函數(shù)。插值函數(shù)叫做區(qū)間上對數(shù)據(jù)（i=0，1,2,…，n）的分段線性插值函數(shù)。2用分段線性插值法計算轉子運動方程這種方法計算步驟簡單，尤其適用于簡單系統(tǒng)的手算.在計算中，常用度數(shù)來表示，另外將換成轉差（與同步角速度之差），則轉子運動方程可改寫為：（4.3）式中為標幺值.分段計算法的基本出發(fā)點是將轉子運動方程分為一系列很小的時間段，并且假定：（1）從一個時間段的中點至下一個時間段的中點的一段時間內(nèi)，過剩功率保持不變，并等于下一個時間段開始時的過剩功率。（2）每個時間段內(nèi)的相對角速度不變，就等于這個時間段中點的相對角速度。這種假設與實際情況是不一致的，把連續(xù)變化的量用階梯變化的量代替了。但如果時段取得足夠小，誤差是不大的。一般可取0.05—0.10S.以下介紹應用分段計算法計算曲線的具體步驟。若已知n-1時段結束時的角度，則這時的電磁功率和過剩功率均可求得。由式（4.3）的第二式可得相對角速度的變化量為：（4。4）由式（4.3）的第一式，每個時間段內(nèi)角度的變化量等于這個時段內(nèi)的相對角速度乘以。對于n—1時間段：（4.5）對于第n時段：（4.6）從式（4。6）中減去（4.4）得：將式（4。3）代入得：式中、為度數(shù)；為標幺值;、的單位均為秒（s）；K為常數(shù).其值為。求得第n時段的角度增量后，第n時段末的角度為：（4。8）而求得后又可求、以及.繼續(xù)這樣一點一點地計算下去。最后可做出曲線。遞推計算公式即為式（4。7）和（4.8）。在發(fā)生故障或切除故障的瞬間，由于運行點躍變.計算這個瞬間相對角速度的變化量時，應當用躍變前后的兩個過剩功率的平均值。式中為突變前的過剩功率，為突變后的過剩功率第五章上機程序簡介本次設計為分析110千伏電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析，根據(jù)前幾章討論的數(shù)學模型和計算方法，可以編制簡化模型暫態(tài)穩(wěn)定計算的原理框圖。框圖見附錄六：框（1）?（8）為暫態(tài)穩(wěn)定計算做好準備，這些內(nèi)容將在下面進一步說明.框（7）計算發(fā)電機暫態(tài)電動勢和轉子位置角，它們是暫態(tài)穩(wěn)定的初值。在簡化模型中保持不變?？颍?）中t是暫態(tài)時間，k是時段數(shù)，也就是迭代次數(shù)，開始時均置0.框（10）判別t時刻是否有故障或操作。是有無故障的操作單元。有故障或操作，置1。無故障和操作，置0。框（10）解網(wǎng)絡方程：和框（12）是判別t時刻運行點的性質(zhì).如果t時刻發(fā)生故障或操作，系統(tǒng)運行點發(fā)生突變?yōu)榇艘鈨纱尉W(wǎng)絡方程，計算突變前后兩次發(fā)電機的電磁功率。若是突變前先執(zhí)行框（16），將電磁功率存于P數(shù)組。在計算故障修改支路的導納矩陣并將置2,返回框（11）再解一次網(wǎng)絡方程，計算突變后的電磁功率，由框（14）將突變前后兩次的電功率存于P數(shù)組。如果t時刻無故障或操作,則執(zhí)行框（16）將發(fā)電機的電磁功率存于P數(shù)組，轉至框（21）?？颍?1）將暫態(tài)時間和時間段往前推移。框（22）按式：計算k時發(fā)電轉子位置角.框（23）判別暫態(tài)時間t是否到達給定的計算時間TM,若未到達，則轉至框（10）計算下一時段的轉子位置角。如此反復計算就可以求得轉子位置角的搖擺曲線。框（24）輸出發(fā)電機轉子相對位置角的搖擺曲線和轉子位置角的數(shù)值。下面將介紹潮流，故障和暫態(tài)穩(wěn)定計算程序。第5.1節(jié)潮流程序簡介5。1。1潮流程序概述潮流程序主程序名稱為LAP主程序中共有8個子程序構成，分別為LGP，LOP，LKP,LDP,LIP，LJP，LRP，LSP其中：LGP子程序的功能是從磁盤中調(diào)用原始數(shù)據(jù)到計算機內(nèi)存，在對其進行上級機調(diào)試是，計算機提示輸入網(wǎng)絡中各部分的原始數(shù)據(jù)，包括：支路參數(shù)，發(fā)電機參數(shù)，負荷參數(shù)PV節(jié)點及平衡節(jié)點:經(jīng)過此程序將各數(shù)據(jù)存于不同文件，以備以后計算機中應用；LOP子程序的功能是進行節(jié)點編號優(yōu)化，它是利用半動態(tài)優(yōu)化法，進行節(jié)點優(yōu)化編號GP程序中的舊節(jié)點更改為計算機所用的新節(jié)點號；LDP子程序的功能是正序網(wǎng)導納矩陣，它是用支路追加法形成導納矩陣的自導納不規(guī)則的非零互導納，并將不規(guī)則存于Y1、Y2數(shù)組中的非零互導納變成有規(guī)則地排列在Y1,Y2數(shù)組中，其列號存在IY數(shù)組，每行非零互導納元素的存于IN數(shù)組。LIP子程序的功能是給節(jié)點電壓賦初值，確定節(jié)點給定的負荷和發(fā)電機功率給PV節(jié)

點加標志，是在解修正方程前先對節(jié)點電壓賦初值，在解修正方程時，要計算每一個節(jié)點的功率誤差。計算節(jié)點功率誤差，要查找節(jié)點是否接有負荷和發(fā)電機。LJP子程序的功能是反復求解修正方程，通過對修正方程的規(guī)格化運算及反復回代運算逐漸減小計算中的各節(jié)點電壓值的誤差，以得到最佳的結果。LRP子程序的功能是輸出潮流計算結果，輸出的結果包括兩方面：一是有節(jié)點信息;二是有關支路信息。LSP子程序的功能是保存潮流計算后的有關數(shù)據(jù)，將結果存于SFDATAoDAT文件中保存的信息有:1）支路信息；2）負荷數(shù)據(jù)；3）發(fā)電機參數(shù)，在此中節(jié)點號為舊節(jié)點號。5。1.2對于程序中LDP子程序的編譯思路：由于在不記及發(fā)電機和符合阻抗時，正序導納和負序導納矩陣完全一樣.形成正序導納矩陣和零序導納矩陣的原理框圖基本一樣?，F(xiàn)先討論形成正序導納矩陣，形成導納矩陣分為兩大部分。第一部分其功能是采用支路追加法，形成導納矩陣的自導納和不規(guī)則的非零互導納。第二部分功能是將不規(guī)則存放在YZ1、YZ2數(shù)組中的非零互導納變成有規(guī)則地排列在Y1、Y2數(shù)組中，其列號存于IY數(shù)組，每行非零互導納元素的個數(shù)存于IN數(shù)組。其（1）（4）（7）

(10)TOC\o"1-5"\h\z二；〉(11)G1=GIJ:GJ=GIJ:BJ=BIJ+B/2:BJ=BI（1）（4）（7）IG=2:IG=3)(13)GJ=GIJ:BJ=BIJ:GIJ=GIJ/BBIJ=BIJ/B:GI=GIN/B:BI=BIJ/B(14)D11(I)=D11(I)+GIJ:D12(I)=D12(I)+BIJD11(I)=D11(I)+G1:D12(I)=D12(I)+BJD11(J)=D11(J)+G1:D12(J)=D12(J)+BJL=L+1:YZ1(L)=-GIJ:YZ2(L)=-BIJIY1(L)=I:IY2(L)=JL=L+1:YZ1(L)=-GIJ:YZ2(L)=-BIJ(15)(16(15)(16)(17)(18)(20)(22)由于導納矩陣的自導納是在追加支路的過程中累加而造成的，所以儲存自導納的D11、D12數(shù)組要預先置零?？颍?）（2）是完成這一工作的.框（3）中L是非零互導納元素的記數(shù)單元，開始置零?？颍?）K循環(huán)表示逐次追加一條支路?？颍?）中IG是當前支路狀態(tài)數(shù)的臨時記存單元.框（6）判別當前支路是否處于停運狀態(tài),停運狀態(tài)不影響導納矩陣.框（7）中I、J分別為當前支路兩端節(jié)點號的臨時記存單元,R、X分別為當前支路正序電阻、電抗的臨時記存單元,B為當前支路正序電納或非標準變比的臨時記存單元。有時會出現(xiàn)這樣的支路，只有零序阻抗，而無正序阻抗，即正序支路斷開，框（9）A單元為0,就是正序支路情況.框（10）計算支路導納.它等于支路阻抗的倒數(shù)。其實部存于GIJ單元虛部存于BIJ單元。框（11）到（14）分別計算輸電線支路或變壓器支路I節(jié)點自導納，J節(jié)點自導納和它們之間的互導納。I節(jié)點自導納的實部與虛部分別存于GI和BI單元.J節(jié)點；；自導納實部虛部分別記存與GJ與BJ單元，互導納的實部與虛部去負號分別記存于GIJ、BIJ單元.如果當前支路是對地支路，則執(zhí)行框（15），將當前支路導納累加到I節(jié)點的自導納上?？颍?6）將當前非對地支路導納累加到I、J節(jié)點的自導納上.每增加一條非對地支路，在導納矩陣中要增加兩個非零互導納元素。每增加一個非零互導納，非零互導納元素的記數(shù)單元L增一。框（17）記存互導納，框（18）記存導納互.導納互的實部、虛部分別記存于YZ1、YZ2數(shù)組，其行號和列號分別記存于IY1、IY2數(shù)組.對所有的支路掃描一遍，便形成正序自導納和不規(guī)則的互導納。應注意,L單元存放的是非互導納元素的總個數(shù).框(19)中J是有規(guī)則非零互導納元素的記事單元.它是逐個累加的。K0也是有規(guī)則非零互導納的記數(shù)單位，但它是逐個累加的。它們開始均置零.框(20)-—(30)1循環(huán)實現(xiàn)按行號由小到大將非零互導納元素排列在Y1、Y2數(shù)組中.具體做法如下：框(21)中JI是當前行I非零互導納元素的記數(shù)單元，開始置零?？?22)、(23)K循環(huán)逐個檢查不規(guī)則非零互導納,其行號IY1(K)是否等于當前行號I.若等于，則表明該非零互導納YZKK)是第I行的元素.框(24)將該非零互導納的列好從IY2(K)單元取出，存于J3單元。框(25)、(27)KI循環(huán)對當前行I已有規(guī)則排列在Y1、Y2數(shù)組中的互導納元素(它在Y1、Y2數(shù)組中的位置為K0+K1)逐個進行檢查，是否有列號等于J3的元素.若有，就是前述并列支路的情況，執(zhí)行框(29)將非零互導納YZ1(K)、YZ2(K)累加到Y1(K2)、Y2(K2)單元中.若對當前行I已有規(guī)則排列在Y1、Y2數(shù)組中的所有元素掃描一遍，都找不到列號等于J3的元素，則表明YZ1(K)、YZ2(K)非并聯(lián)支路產(chǎn)生的互導納，執(zhí)行框(28)?？?28)首先使用規(guī)則排列的非零互導納元素總個數(shù)增加一個，即J=J+1.然后將非零互導納YZ1(K)、YZ2(K)存入Y1(J)、Y2(J)單元，其列號存于IY(J)單元。同時，使當前行I非零互導納元素的個數(shù)增加一個，即J1=J1+1.對不規(guī)則存放在YZ1、YZ2數(shù)組的非零互導納掃描一遍,便找出當前行I所有的非零互導納，且有規(guī)則的排列在Y1=Y2數(shù)組中?？?30)先將當前行I非零元素的個數(shù)J1存于IN數(shù)組。IN數(shù)組是用來存放正序導納矩陣每行非零互導納元素的個數(shù)的。然后按行累計有規(guī)則排列的非零互導納元素的總個數(shù)，即K0=K0+J1.用K0=J語句代替也行。對所有的行掃描一遍，便得到導納矩陣有規(guī)則排列的非零互導納元素。。第5.2節(jié)故障程序簡介5.2。1短路電流計算原理短路電流計算是電力系統(tǒng)最常用的計算之一。分單相接地短路，兩相短路，兩相接地短路和三相短路四種.根據(jù)電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程可知，故障計算是用對稱分量法進行的。首先，假設網(wǎng)絡是線性的，即系統(tǒng)各元件的參數(shù)是恒定的。應用迭加原理，將三相網(wǎng)絡分解為正負零序三個網(wǎng)絡。并假定正常情況下網(wǎng)絡是對稱的，即三個網(wǎng)絡是各自獨立的。再應用迭加原理，將各序網(wǎng)的電壓，電流分解為正常分量和故障分量。最后根據(jù)故障點故障類型的邊界條件，將三個序網(wǎng)連成一個完整的網(wǎng)絡，應用線性交流電路理論，計算三個序網(wǎng)電壓電流的故障分量，在與正常分量相加，便求得三序電壓電流的實際值。由三序電壓和電流就可計算出三相電和電流。故障點三序電流：單相接地電流：（5。1）兩相短路：（5.2）三相短路：（5.3）三序網(wǎng)各節(jié)點的實際電壓（5.4）實用短路計算有下列基本假設：1）不計系統(tǒng)元件的電阻，只計元件的電抗，或用阻抗的模替代電抗。2）不計輸電線對地電納。3）不壓器的非標準變比。4）不計負荷，或負荷用恒定電抗表示。5）發(fā)電機次暫態(tài)電動勢的幅值標么均為一，幅角均為零.所以正序網(wǎng)所有節(jié)點正常電壓均為一。5。2。2短路電流計算程序說明短路電流計算主程序SCP包括九個子程序，SCGP、SCOP、SCKP、SCDP、SCCP、SCJP、SCWP、SCRP、SCOM.（1）SCGP子程序的功能是輸入原始數(shù)據(jù)。實用短路計算程序需要的原始數(shù)據(jù)有：支路參數(shù)；發(fā)電機參數(shù)。建立一個數(shù)據(jù)文件，名為SCDATADAT。該數(shù)據(jù)文件第一行有三個數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)N，網(wǎng)絡支路數(shù)M，發(fā)電機臺數(shù)IQ.第三行開始為支路數(shù)據(jù)。每條支路占據(jù)一行，每行有五個數(shù)據(jù):1）支路狀態(tài)數(shù)IZA;2）支路一端的節(jié)點號IZ1；3）支路另一端的節(jié)點號IZ2；4）支路正序電抗Z2；5）支路零序電抗Z5.緊接著是發(fā)電機數(shù)據(jù)，每臺發(fā)電機占一行。每行有四個數(shù)據(jù)：1發(fā)電機狀態(tài)數(shù)IWGA；2發(fā)電機連接的節(jié)點號IWG;3發(fā)電機的負序電抗W3；4發(fā)電機的次暫態(tài)電抗W4。（2）SCOP子程序的功能是節(jié)點優(yōu)化，目的是尋找一種節(jié)點編號方式，使在解網(wǎng)絡方程中注入新的非零元素最少，能夠節(jié)省內(nèi)存的開銷和提高計算速度。本程序采用的是半動態(tài)優(yōu)化程序。這種方法的基本思想是將連接支路最少的節(jié)點先編號，然后消去該節(jié)點，每消一個節(jié)點，尚未編號的節(jié)點所連接支路數(shù)就隨之變化，再在未編號的節(jié)點中查找連接之路數(shù)最少的節(jié)點挨編號，如此反復，直至消去所有節(jié)點。（3）SCKP子程序的功能是將支路兩端舊節(jié)點號轉換為新節(jié)點號.（4）SCDP子程序的功能是形成正序導納矩陣，SCCP子程序的功能是形成零序導納矩陣，這兩個子程序與LDP和LCP子程序基本一樣，不同之處是，這里不計電阻，所以導納只有虛部，無實部.還有不計輸電線的對地電納和變壓器的非標準變比。（5）SCJP子程序的功能是形成導納矩陣因子表.計算三個序網(wǎng)阻抗矩陣第f列元素.因子表的下三角矩陣的元素可以由上三角矩陣的元素求得，所以在形成因子表時，只需要貯存因子表的上三角矩陣的非零元素。對角元素與非對角元素分開存放.同時要記存非對角非零元素的列號和每行非對角非零元素的個數(shù)。三個序網(wǎng)的導納矩陣都要形成因子表。并編成程序供各程序調(diào)用。（6）SCWP子程序的功能是對常數(shù)項向量進行前代和回代運算.（7）SCRP子程序的功能是輸出短路電流計算結果。短路電流計算結果有四部分：1短路點電壓；2分量，即正，負，零序分量和a，b,c三相量，且輸出其幅值.如何判斷短路電流計算結果是否正確，從三方面校驗：1）是否滿足故障點的邊界條件；2）檢查三序電壓分布情況。正確的分布是，正序網(wǎng)故障電壓最低,越靠近電源，電壓越高;負序網(wǎng)與零序網(wǎng)故障點電壓的幅值最高，離開故障點越遠的，電壓越低。3）不論是序電流還是相電流，流入一個節(jié)點的電流之和應等于零。第5.3節(jié)復雜故障計算的主要程序及其實現(xiàn)復雜計算的主程序FAP有十一個子程序，現(xiàn)將各個子程序的功能及具體容敘述如下。（1）FGP子程序的功能是輸入原始數(shù)據(jù)。復雜故障計算所需要的原始數(shù)據(jù)包括支路參數(shù),發(fā)電機參數(shù)和，正常運行狀態(tài)下發(fā)電機的有功、無功功率和節(jié)點電壓，負荷的有功、無功功率和節(jié)點電壓。這些數(shù)據(jù)在潮流計算后以保存在SFDATA.DAT數(shù)據(jù)文件中.（2）FBP子程序的功能是輸入故障信和分解故障線路故障信息輸入方式有兩種：一是調(diào)用磁盤中的數(shù)據(jù)文件。二是人機對話輸入故障信息。不論選用那種方式，故障信息輸入后都可以進行修改。屏幕上提問修改哪一重故障后，若鍵入2，則表示要修改2重故障的信息。若鍵入0,則表示修改結束。（3）FOP子程序的功能是節(jié)點編號優(yōu)化，與潮流計算程序中的子程LOP子程序基本一樣.（4）FKP子程序的功能是將舊節(jié)點號轉換為新節(jié)點號.（5）FDP子程序的功能是形成正序導納矩陣，與潮流計算中的子程序LDP基本一樣。（6）FCP子程序的功能是形成零序導納矩陣。（7）FIP子程序的功能是進行出值計算。（8）FYP子程序的功能是計算修改導支路納矩陣IV=1：B=SQRT（3）/216

(4)N按IG轉向(11<A=0(15)17(3)(13)(14)(17)(2)IV=「IGN7"IGW0(5)(7)NN(8)<[.IGN10TGW15(9)(12)(10)NYIG=FA(K、1)：R=FA(K(4)N按IG轉向(11<A=0(15)17(3)(13)(14)(17)(2)IV=「IGN7"IGW0(5)(7)NN(8)<[.IGN10TGW15(9)(12)(10)NYIG=FA(K、1)：R=FA(K、4)：X=FA(K、5)R=0：X1.0E-8：A=3*(R*R+X*X)R2=B*X1-0.5*R1：X2=-0.5*X1-B*R1R3=-0.5*R1-B*X1：X3=B*R1-0.5*X1(16)(1)從K=1步長1到N5作R1=R/A：X1=—X/AA=3*(R*F+X*X)調(diào)用AYP子程序YIV=3<fIGN「IGW6(6)*IV=2IV=3框（1）中IV是故障類型的標志單元，只有對稱故障；IV=1；只有對稱故障和兩相短路，IV=2；否則IV=3?？颍?）K循環(huán)表示逐次計算一重故障的Y矩陣的元素，并調(diào)用AYP子程序，存入AY數(shù)組.框（3）從FA數(shù)組取出部分故障信息,IG單元存放故障類型，R,X單元分別存放故障處的電阻和電抗?？颍?）一（9）根據(jù)故障類型確定IV的值.輸入故障信息時，對于金屬性短路和斷線故障，故障處的電阻和電抗均為零。在計算機中，不允許有零阻抗，因為零阻抗的導納變?yōu)闊o窮大。為此，用的阻抗值代替零阻抗.這么小的阻抗值對計算結果不會產(chǎn)生明顯的影響。這個阻抗值要與開關支路的阻抗值一致。如果取值不一致，將會導致計算結果不正確?？颍?2）就是取故障處的阻抗值為?？颍?3）計算Y中的第一組數(shù)據(jù)，其實部與虛部分別存于R1，X1單元.框（14）計算中的第二組數(shù)據(jù)，其實部與虛部分別存于R2,X2單元.框（15）計算中的第三組數(shù)據(jù)，其實部與虛部分別存于R3,X3單元。框（16），（17）按故障類型IG調(diào)用AYP子程序。（9）FNP子程序的功能是解網(wǎng)絡方程，求得網(wǎng)絡節(jié)點的三序電壓.（10）FRP子程序的功能是輸出計算結果。包括三部分：1）輸出故障處的電流；2）輸出網(wǎng)絡節(jié)點電壓；3）輸出支路電流。不論電壓還是電流，緊輸出正、負、零序分量的實部與虛部，。非故障點的電流電壓沒有考慮非故障點與故障點之間變壓器接線方式的影響。（11）FOR文件是定義公共變量，復雜計算中各個子程序開頭均差入FCOM。FOR文件的語句。為了提高計算精度，故障計算中的實型變量均采用雙精度.這十二個文件都是在計算機處于編輯狀態(tài)系，各自輸入計算內(nèi)存，然后存入磁盤。計算結果是否正確，跟短路電流計算程序一樣，從三方面進行檢查：1）是否滿足故障點的邊界條件。2）檢查三序電壓分布情況。正確的電壓分布是：正序網(wǎng)故障點電壓最低，越靠近電源處，電壓越高.負序網(wǎng)和零序網(wǎng)故障點電壓的幅值最高，離開故障點越遠的地方電壓越的低。3）不論是序電流，還是相電流，流入一個節(jié)點的電流之和應等于零.第5。4節(jié)暫態(tài)穩(wěn)定計算程序簡介5.4。1暫態(tài)穩(wěn)定計算程序概述暫態(tài)穩(wěn)定計算程序名為BAP，主程序包括14個子程序,分別為BGP、BBP、BOP、BKP、BDP、BCP、BIP、BHP、BYP、BNP、BMP、BRP和定義公共變量文件BCOM.FOR.其中：BGP為原始數(shù)據(jù)輸入子程序。子程序是將簡化模型原始數(shù)據(jù)輸入并存于固定數(shù)組以備后面進行暫態(tài)穩(wěn)定計算時調(diào)用，需要的數(shù)據(jù)包括：支路參數(shù)，發(fā)電機參數(shù)和潮流計算求的系統(tǒng)正常運行狀態(tài)。BBP為輸入故障操作信息和分解線路子程序是由于故障操作信息均用數(shù)字描述，才可使計算機得以以程序的形式實現(xiàn)，而在輸入的故障信息，每重故障用7個數(shù)據(jù)描述：（故障類型）；（2）故障線路首端節(jié)點號；（3）故障線路末端節(jié)點號；（4）故障開始時間；（5）故障結束時間；（6）故障地點；（7）附加信息。而在故障信息輸入時與兩種方法。一是調(diào)用磁盤FBDATA.DAT數(shù)據(jù)文件；二是人機對話輸入故障信息。此外，此程序還將故障線路進行分解以為計算機使用.BOP為節(jié)點編號優(yōu)化子程序他同LOP基本一樣。BKP為舊節(jié)點轉換為新的節(jié)點好子程序，他同LDP子程序基本一樣。BDP為形成正續(xù)導納陣，他同LDP子程序基本一樣；BCP為形成零續(xù)導納陣子程序，而形成導納矩陣分為兩大步；第一步形成零續(xù)導納陣零續(xù)導納陣的子導納和不規(guī)則的非零互導納。自導納存放在D01、D02數(shù)組。不規(guī)則的互導納存放在YZ1、YZ2數(shù)組，其行、列號存放在IY1、IY2數(shù)組。FCP子程序標號280以前的語句就是完成該功能的.第二步將不規(guī)則的存放在YZ1、YZ2數(shù)組中的非零互導納變成有規(guī)則的排列在Y01、Y02數(shù)組，其列號存于IY0數(shù)組，每行非零互導納元素的個數(shù)存于IN0數(shù)組。BIP為故障操作辨別子程序。其主要功能是形成故障操作時刻表，計算發(fā)電機交軸暫態(tài)電動勢和轉子位置的初值，修改發(fā)電機節(jié)點的負續(xù)自導納，修改負續(xù)節(jié)點的正、負續(xù)自導納。BIP子程序中有另一個子程序XZ。他的功能是將直角坐標的實部與虛部轉換為極坐標的幅值與相角，供計算E的幅值與相角調(diào)用。BYP為計算故障修改支路的導納矩陣子程序.假如系統(tǒng)發(fā)生故障或操作，網(wǎng)絡的導納矩陣要按式進行修改。也就是要計算修改導納矩陣。要計算修改導納矩陣，首先要計算故障修改支路的導納矩陣。BYP子程序就是完成該功能的.BNP為解網(wǎng)絡方程子程序。是根據(jù)式：其中：i=1，2，…，n=1,2，0和進行程序編譯。BMP為解轉子運動方程子程序.是根據(jù)和BRP為暫態(tài)穩(wěn)定計算結果輸出子程序。其功能有：（1）輸出任意兩臺發(fā)電機轉子位置角之間的搖擺曲線：（2）輸出暫態(tài)過程所有發(fā)電機的轉子位置角。運行BRP子程序，便提問：輸出兩臺發(fā)電機的順序號和屏幕上一個表示的角度數(shù)。隨后鍵入這三個數(shù)據(jù)，在屏幕上立即顯示出這兩臺發(fā)電機之間的搖擺曲線.根據(jù)搖擺曲線變化的情況，就可以判別系統(tǒng)運行的攢態(tài)穩(wěn)定性.若鍵入三個零，則表示輸出兩臺發(fā)電機之間的搖擺曲線結束。最后輸出所有機組在攢態(tài)過程的位置角的數(shù)值。應該注意，程序使用者輸入的發(fā)電機順序號是GLPV.DAT書記文件中發(fā)電機排列的序號.在BIP子程序中已提到，為了提高計算速度，壓縮儲存發(fā)電機參數(shù)，即去掉停運機組。因此，程序內(nèi)部發(fā)電機的順序號，根據(jù)輸入的原始數(shù)據(jù)中發(fā)電機的序號和IM數(shù)組儲存的內(nèi)容就可以找到程序內(nèi)部發(fā)電機的序號。BRP子程序中的循環(huán)語句170就是完成該任務的。判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，除了發(fā)電機之間的搖擺曲線外，還有中樞點電壓的變化曲線。若中樞點電壓長時間太低，也有可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。這里沒有輸出節(jié)點的電壓值和其他狀態(tài)的變化值。如果需要輸出其他變量的數(shù)值，可以在程序中增加一些語句?？梢允菚r顯示，在內(nèi)存容量允許的條件下，也可以集中輸出BCOM。FOR為定義公共變量文件。5。3。2BNP子程序編譯思路對網(wǎng)絡方程求解的過程框圖如圖一?？颍?）IS循環(huán)表示序循環(huán)。IS=1時，對于網(wǎng)絡方程（3。22）正序部分，即m=1的情況；對于發(fā)電機節(jié)點采用方程（3.25）；IS=2時，對應網(wǎng)絡方程（3.2）的負序部分，即m=2的情況；IS=3時，對應于網(wǎng)絡方程（3。2）的零序部分，即m=0的情況?？颍?）I循環(huán)表示節(jié)點循環(huán)?？颍?）到（20）將正常網(wǎng)絡接點三序導納矩陣的一行非零元素填入AKI、AK2、AK3、AK4數(shù)組，其列號填入JK數(shù)組.網(wǎng)絡方程（3.22）稀疏矩陣的元素是2*2維分塊矩陣。其中存于AK1數(shù)組，存于AK2數(shù)組，存于AK3數(shù)組，存于AK4數(shù)組.框（20）、（36）判別當前運算行對應的節(jié)點是否故障修改支路兩端的節(jié)點。若是，則將故障修改支路導納矩陣Y中相應的一行元素添入AK1、AK2、AK3、AK4數(shù)組。框（37）、（38）判別當前運算行是否正序網(wǎng)發(fā)電機對應的節(jié)點，對應于正序網(wǎng)有連接發(fā)電機節(jié)點，IGM數(shù)組相應的填發(fā)電機的順序號,對應于正序網(wǎng)非發(fā)電機節(jié)點，負序網(wǎng)和零序的所有節(jié)點，IMG數(shù)組相應的填0。如果當前運算是對應于正序網(wǎng)發(fā)電機的節(jié)點，那么執(zhí)行框（39）、（40）。按式：計算發(fā)電機的注入電流，填入CK1、CK2數(shù)組,按式：計算發(fā)電機自導納，累加到對角元素上。應該注意，這里不記發(fā)電機定子電阻，發(fā)電機轉子位置角存放于AC2數(shù)組交軸暫態(tài)電動勢存放在W2數(shù)組，交軸同步電抗存放在W6數(shù)組，直軸暫態(tài)電抗存放在W5數(shù)組CK1、CK2數(shù)組用來存放網(wǎng)絡方程的常數(shù)項，即節(jié)點注入電流的實部和虛部.在框（5）中，這兩個數(shù)組第L單元已置0，只有正序網(wǎng)發(fā)電機節(jié)點對應的單元才不為0。框（51）到（60）進行規(guī)格化運算，并將網(wǎng)絡方程系數(shù)矩陣消去規(guī)格化后上三角非對角非零元素存于AJ1、AJ2、AJ3、AJ4數(shù)組，其列號存于IJ數(shù)組。每行非對角非零元素存于JF數(shù)組?？颍?1）到（60）進行回代運算。求的各節(jié)點的三序電壓存于CK1、CK2數(shù)組。5.3。3BMP子程序編譯思路運用分段計算法解轉子運動方程框圖如圖二。

框（1）判別運行點性質(zhì).如果運行點處于突發(fā)后的狀態(tài)，則轉至框（5）。否則執(zhí)行框（2）、（3）.框（2）、（3）先按式（3.1）（3.2）計算發(fā)電機電壓的q、d軸分量，從1=1步長1到IQ作二^C1=W2(I):J=IWG(I)：D3=AG2(I)X1=W5(I)：X2=W6(I)；C4=COS(D3)D4=SIN(D3)：E=CK1(J)：F=CK2(J)A1=C4*E+C4*F：B1=D4*E—C4*F框（2）、（3）先按式（3.1）（3.2）計算發(fā)電機電壓的q、d軸分量，從1=1步長1到IQ作二^(5)(6)卜二二*從i=1步長1到iq作_二：二*(8)A=(W1(I)-P(I))*H5/W7(I)AG1(I)=AG1(I)+A分別存于A1、B1A=(W1(I)-P(I))*H5/W7(I)AG1(I)=AG1(I)+A分別存于A1、B1單兀.然后(I按式(i)+A6)計算發(fā)電框（4）判別t時刻是否有故障或操作。若無故障或操作，進行點不會發(fā)生突變，轉至框（8）|.如果有故障或操作，進行點將發(fā)生變化，轉至框（10），將IA0置2,返回主程序，再計算一次網(wǎng)絡方程。IA0=2算發(fā)框（5）、（6）先式（3.1）（3.2）計算發(fā)電機的q、d軸分量，分別存于A1、B1單元.再取突變前后兩個電磁功率的平均值，存于P數(shù)組。算發(fā)框（7）將IAO置0。從而使運行突變點與無突變一樣。框（8）、（9）先按式（3.4）計算發(fā)電機轉子位置角的增量，存于AG1數(shù)組。然后按式（3。15）計算發(fā)電機轉子位置角，存于AG2數(shù)組。第六章110KV電力網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析在前面已經(jīng)對電力系統(tǒng)分析方法和一些計算方法進行了介紹，本章即是利用前面部分內(nèi)容進行穩(wěn)定性分析。在對本次設計網(wǎng)絡圖進行分析就是用的數(shù)值計算法，通過計算機的幫助，由程序得出結果。電力系統(tǒng)在受到干擾后的暫態(tài)過程可能有兩種不同的結果。一種是各發(fā)電機轉子間相對角隨時間的變化呈搖擺狀態(tài)。如下圖所示:且振蕩幅度逐漸減小，各發(fā)電機之間的相對轉速最終衰減到零，使得系統(tǒng)回到擾動前的穩(wěn)定運行情況,或者過渡到一個新的穩(wěn)定運行情況。在此運行情況下，所有發(fā)電機仍然保持同步運行.對于這種結局,稱電力系統(tǒng)是穩(wěn)定的。另一種結局是暫態(tài)穩(wěn)定過程中別些發(fā)電機轉子之間的相對角隨時間不斷增大，如下圖所示：t他們之間始終存在著相對轉速，使得這些發(fā)電機之間失去同步.對于這種結局，稱電力系統(tǒng)是暫態(tài)不穩(wěn)定的，或稱電力系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定。顯然，電底統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性不但與擾動的性質(zhì)有關，而且.與擾動前系統(tǒng)的運行情況有關。因此，通常要針對不同的運行情況以及各種不同的擾動分別進行系統(tǒng)性分析。在本次設計中對單相接地短路、兩相短路、兩相斷線故障在不考慮重合閘情況下的擾動進行暫態(tài)穩(wěn)定分析，在后面將對附錄三至附錄五的搖擺曲線進行詳盡的分析。第6.1節(jié)單相接地短路故障搖擺曲線的分析附錄三中所示的是單相接地短路故障分別發(fā)生在首端、中間、末端三個不同地點時，對系統(tǒng)不同擾動后所得到的三類搖擺曲線。附錄3。1，3.2,3。3分別為A相中間，首端和末端接地短路的搖擺曲線。由圖中三條搖擺曲線及數(shù)據(jù)可知隨時間的增加,發(fā)電機4、7,3、8,1、5之間的搖擺曲幅值越來越大可以判斷在此種擾動下系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。但是單純從搖擺曲線上看起,從發(fā)電機間的搖擺曲線上可以明顯看到在相對角一1511。60度和一734.68度，三條搖擺曲線都將出現(xiàn)直線的趨勢，但是這并不能說系統(tǒng)是穩(wěn)定的因為從數(shù)據(jù)可以看相對角的絕對值都是一直變大的,這就說明曲線不可能出現(xiàn)直線段，那么為什么會在輸出的曲線上出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢這要從計算機本身的有限性說起，原因之一:屏幕的有限性，由于計算機屏幕只能顯示有限的部分，所以當曲線到達屏幕極限將自動被屏幕限制成為一條沿角度數(shù)據(jù)一側的直線，因此在顯示出的曲線有一部分是直線段，因此造成誤解。另外由于屏幕的有限性和操作人員選擇輸入“計算時間、步長，屏幕每一格表示的度數(shù)”上的不同造成這樣的結果是完全有可能的.原因之二:參加設計的人員對計算機知識的匱乏，不能對所有功能熟練應用。在對程序進行調(diào)試和編譯的時候，出某些漏洞，但是不能找出.也是造成這種圖形的可能性之一。但是從對程序的調(diào)試過程中已經(jīng)證明程序在運行時和運行后的結果正確的。因此可以大膽的根據(jù)搖擺曲線推測系統(tǒng)在這三種擾動下是不穩(wěn)定的。且發(fā)生線路末端A相短路時的情況更嚴重.將圖附3.1和附3。3進行比較，附錄中選發(fā)電機1、5之間轉子相對位置角的曲線.由圖，當t在0。3?1。4s時，圖3.1即線路首端發(fā)生A相接地短路時，轉子相對角的變化率要比圖3.3即線路尾端發(fā)生A相接地短路時轉子相對角的變化率小，且可以推測出，線路末端發(fā)生A相接地短路時對系統(tǒng)的沖擊會更大，對系統(tǒng)的破壞性更大.第6。2節(jié)兩相短路故障搖擺曲線的分析附錄四中所示的是兩相短路故障分別發(fā)生在首端、中間、末端三個不同地點時，對系統(tǒng)不同擾動后所得到的三類搖擺曲線。附錄4.1，4。2,4。3分別為BC相首端，中間和末端短路的搖擺曲線。通過對三個曲線的分析可以看到，當BC相首端故障時，相角差在很短的時間內(nèi)變化的很快，且變化的幅度很大。而其余兩種曲線也是隨時間的增大，相角差也在增大.但相對于BC相首端變化要略小一些.可以得出結論，在首端發(fā)生故障時，對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響稍大.對附圖4。2和4.3A中發(fā)電機1、5進行研究可知，在t=2。1s時，中間短路相角差為一1287.98度，而末端短路時為-1287。56，從數(shù)值上可以看出，中間短路時要比末端短路時嚴重。第6。3節(jié)兩相斷線故障搖擺曲線的分析附錄五中所示的是兩相斷線故障分別發(fā)生在首端、中間、末端三個不同地點時，對系統(tǒng)不同擾動后所得到的三類搖擺曲線.附錄5。1，5.2,5。3分別為BC相首端，中間和末端斷線的搖擺曲線.從曲線和相對角的變化趨勢可以看出，在這三種擾動下，系統(tǒng)是不能穩(wěn)定的.其分析過程和單相接地短路、兩相短路相似，這里不在重復。綜上可知，此系統(tǒng)是不穩(wěn)定的系統(tǒng)。第6.4節(jié)系統(tǒng)失去穩(wěn)定性的變化通過以上的分析,可以得出最終的結論：當此系統(tǒng)發(fā)生斷線過程時，不論故障發(fā)生在首端、中端后者末端，電力系統(tǒng)都將失去穩(wěn)定，也即電力系統(tǒng)在次種情況下失去同步，系統(tǒng)最終失去狀態(tài).現(xiàn)將發(fā)電機從失步到再同步的三個階段簡介如下：（1）故障使發(fā)電機失步。在這個階段原動機輸入的功率一部分消耗在發(fā)電機和變壓器的損耗中，而其大部分則轉化為轉子加速的動能。這時平均轉速增大，原動機的調(diào)速系統(tǒng)也開始運動，使輸入的功率逐漸減小。（2）失步運動。轉速增大后發(fā)電機向系統(tǒng)發(fā)出相應的異步功率，同時由于勵磁的存在,出現(xiàn)振幅很大的功率振蕩。調(diào)速系統(tǒng)的動作使原動機的功率減小。這時制動作用有三個原因：1）異步轉矩，這種轉矩的大小取決于發(fā)電機的特性及系統(tǒng)的參數(shù)。當發(fā)電機經(jīng)過很長的輸電線路向系統(tǒng)供電時，由于電抗的增大，使異步轉矩大大的減小。在失步過程中，當轉差越過相應異步轉矩的轉差值時，異步轉矩會隨著轉差的增大而減小.2）定子回路中有效電阻的功率損耗，它們?nèi)Q于線路、變壓器及地區(qū)負荷的參數(shù)和發(fā)電機的勵磁狀態(tài),線路和變壓器的電阻越大，則相應的制動作用越大。發(fā)電機具有勵磁時，由于很大的振蕩電流,在電阻中將引起很大的附加損耗，這時線路和變壓器中總的功率損耗甚至會大于發(fā)電機發(fā)出的異步功率。所以，具有勵磁調(diào)節(jié)時，能減小失步運行時的平均轉差，并使這一制動階段的時間減小。但是，很大的功率和電流波動往往會影響電力系統(tǒng)其他部分的正常工作和發(fā)電機的過熱。一般空冷和氫冷發(fā)電機在十幾秒的失步過程中不會使溫度上升的很高，但在氫內(nèi)冷和水內(nèi)冷發(fā)電機中由于正常電流密度已較大，所以需檢測此時的溫升。因此，有時也要在失步運行時開斷勵磁回路，待發(fā)電機牽入同步前再將勵磁投入。失步發(fā)電機端地區(qū)負荷的存在相當于發(fā)電機少甩了負荷，所以它的作用也是使失步過程縮短.3）機組的機械阻尼轉矩，除了機組轉動時的空氣摩擦及軸承等阻尼外，特別重要的是原動機葉片與周圍介質(zhì)間的摩擦。發(fā)電機失步后，由于調(diào)速系統(tǒng)的慣性，原動機的轉速并不按靜態(tài)特性變化的，而滯后轉差的變化.開始時由于原動機的轉矩大于制動轉矩，所以機組不斷加速。一直到原動機轉速于制動轉矩相等，轉差達到最大。原動機的轉速進一步減小機組開始減速。根據(jù)初始條件及調(diào)速系統(tǒng)整定的不同，也有可能使原動機的氣門關閉而使原動機的轉速減小到零,并在轉差減小到一定程度后重新開啟，增大原動機的轉矩.如果不考慮發(fā)電機在同步轉矩作用下的再同步，那么最后達到穩(wěn)態(tài)異步運行。由于發(fā)電機勵磁而產(chǎn)生的脈動轉矩，使實際的轉差在一平均值周圍脈動，因此相應的異步轉矩也是脈動的。（3）牽入同步.當發(fā)電機的轉速趨于同步時，由于同步轉速的作用，發(fā)電機有可能牽入同步，恢復正常工作。由失步過程曲線可以看出，牽入同步的標志是出現(xiàn)功率的“雙峰"波形，這是由于轉差為零時大幅度同步振蕩。在大幅度同步振蕩衰減后，即進入正常狀態(tài)。由于在整個非同步運行過程中調(diào)速系統(tǒng)的作用，恢復同步以后的發(fā)電機功率一般比故障前小一些，這也是非同步所需要的。再同步的成功率與轉差等于零時的角度、調(diào)速系統(tǒng)工作的正確性、在調(diào)速系統(tǒng)作用下原動機轉速的增長速度、異步功率特性等因素有關.在不利的情況下，有可能出現(xiàn)同步后又失去同步的現(xiàn)象。第6.5節(jié)自動重和閘對穩(wěn)定性的影在電力系統(tǒng)故障過程中，大多數(shù)是由于雷擊閃絡等原因造成的瞬時性故障，當故障線路兩側快速斷開，使電弧消失，絕緣恢復，即經(jīng)過一定時間的無電壓間隔時間后，可以重新將斷開的線路投入運行，恢復正常供電。如果重合后，故障沒有消失（如重復雷擊、熄弧時間較長的故障等），或者由于短路器及重合閘裝置的缺陷，則重合閘不成功,線路將重新斷開。重合閘時間取決于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求故障點的去游歷時間、故障形式（單相或三相）、短路器的性能、自然條件（如風速）等多方面的因素.無電壓時間間隔一般最短為0。3秒左右，最長為1—2秒?？焖僦睾祥l由于很快恢復故障發(fā)生前的系統(tǒng)運行條件，所以可以提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，是目前應用的比較多的提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施之一。自動重合閘根據(jù)起作用的相數(shù)可分為三相自動重合閘和單相自動重合閘。三相自動重合閘是當線路發(fā)生任意故障（單相、兩相或三相）時，是故障線路三相同時斷開經(jīng)無電壓時間間隔后，就可三相重新投入.三相自動重合閘因為要同時切除三相，所以在開斷和重合時對系統(tǒng)的沖擊都較大。但是，這種重合閘裝置簡單可靠，繼電保護的整定配合比較方便。在單回輸電線與系統(tǒng)聯(lián)系時，當三相斷開后，線路兩側將不同步運行，所以在重合閘時一般可選擇對系統(tǒng)影響較小的一側先重合，重合成功后再由對側檢驗同步后合閘，或者采用非同步合閘，這是對系統(tǒng)及發(fā)電機將有很大的沖擊。在接有大機組的超高壓線路出口處發(fā)生三相短路而且重合不成功，是對機組最危險的沖擊，嚴重情況下的一次事故就能使發(fā)電機軸的疲勞壽命損失達100%。因此，總的發(fā)展趨勢是在有大機組接入輸電線路時不使用三相快速重合閘，而采用下述的單相重合閘。

在有雙回或多回線路與系統(tǒng)相連時，切除一回三相線路并不會使電力系統(tǒng)解列，但這時應考慮由于切除一回線路而使負荷突然轉移的影響。在中性點直接接地的高壓電力系統(tǒng)中，極大部分的故障是單機接地故障（一般占總故障數(shù)的80%以上），所以在應用單相自動重合閘時可以只切除故障相，而使健全的其它兩相線路仍保持與系統(tǒng)的聯(lián)系，這樣可以大大減輕切除和重合故障線路對電力系統(tǒng)的沖擊，特別是在電網(wǎng)結構薄弱和單回路輸電線路的情況下，對提高暫態(tài)穩(wěn)定性有較大的作用。但是，由于單相線路切除后，另外兩相仍有電壓，并有電流通過，所以經(jīng)過切除相與另外兩相線路間的分布電容和電耦合，將在故障相感應電勢，通過故障點的弧道產(chǎn)生潛供電流，阻礙弧道的去游離。這樣將使電弧在故障相斷開后才能熄滅，熄弧的時間在很大程度上取決于潛供電流的大小，并與風速等周圍環(huán)境也有很大關系，所以熄弧有一定的分散性。單相自動重合閘僅在電弧熄滅，弧道恢復電氣強度后才能成功。所以，單相自動重合閘的無電壓間隔時間應大于潛供電弧熄滅時間加上弧道去游離時間.潛供電流的大小與線路電壓、線路結構、線路結構、通過健全相的電流值以及故障地點有關。線路越長，潛供電流越大;通過健全相的電流越大，潛供電流也越大.在選用單相自動重合閘時，由于潛供電流而使熄弧時間延長，要增大間隔時間到1秒，甚至更長，所以在快速性上不及三相自動重合閘.同時，在單相斷開情況下電力系統(tǒng)成不對稱運行方式，有負序電流出現(xiàn)，會在發(fā)電機轉子引起局部過熱。另外，需要在保護裝置上設立選相元件，用以判別故障相。在有并聯(lián)高壓電抗器的線路上，為了減小潛供電流，可使三相電抗器的中性點經(jīng)小電流接地。這樣，在單相斷開時，將有感性電流通過弧道，補償通過弧道的容性電流。為了保證可靠的熄弧，也有快速和慢速混和的準則方案，即在單相重合閘不成功后，慢速的三相自動重合閘經(jīng)同步校核，進行動作。估計這種重合閘方式的成功率比常規(guī)的要高，因為在慢速三相重合過程中有足夠的無電壓間隔時間來消除故障.對于變壓器和電纜線路內(nèi)部故障而引起的斷開現(xiàn)象,一般不能用重合閘，應該在排除故障后才能工作。只有確認完全是由外部故障引起的斷開（如后備保護動作），才能將變壓器或電纜線路重合，使其恢復工作.第七章提高暫態(tài)穩(wěn)定性的能力第7.1第7.1節(jié)增加附加設備以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性i=i7。1。1串聯(lián)電容補償裝置在送端和受端都比較強的電力系統(tǒng)中，為了補償輸電線路的電抗,提高輸電線路的極限輸電功率，采用串聯(lián)電容器來補償線路的電抗是一種有效的措施。一般在確定高電壓輸電線路的實際輸送容量時，決定性的條件往往是各種故障和切換操作時的暫態(tài)穩(wěn)定極限。在裝設串聯(lián)電容器的輸電線路上，當發(fā)生短路故障時，由于很大的短路電流通過故障相的電容器，造成電容器兩端很大的過電壓。為了保護電容器，一般與電容器并接有保護間隙，是電容器上的壓降達到保護間隙擊穿電壓的正定值時，電容器立即因保護間隙的擊穿而被短接.但是這樣就使發(fā)生短路故障后的線路電抗突然增大，因而不能在故障期間利用串聯(lián)電容器的補償作用，這當然對暫態(tài)穩(wěn)定是不利的。因此，在高壓輸電線路上要求在故障切除后，能盡快的恢復串聯(lián)電容的作用，以利于提高穩(wěn)定性.為了充分的發(fā)揮串聯(lián)電容器在提高輸電線路暫態(tài)穩(wěn)定的作用，在切除故障后，應盡量縮短電容器退出工作的時間。采用壓縮空氣來滅弧的氣吹間隙就是適應這種要求的一種例子。這種間隙能在間隙擊穿后幾個周波內(nèi)使壓縮空氣吹氣滅弧。在一定的氣壓下，當電流流過零值時，電弧就被吹滅。但是在短路故障未被切除前,間隙滅弧的每半個周波內(nèi)，電容器兩端的電壓將重新升高，使間隙重新?lián)舸＿@種斷續(xù)弧的現(xiàn)象一直存在到故障切除后，差不多在短路切除的同時使間隙滅弧，快速的恢復串聯(lián)電容器的作用。近年來開發(fā)的氧化鋅閥片是一種簡化結構的串聯(lián)電容器過電壓保護措施，也能比較好的發(fā)揮串聯(lián)電容器在故障切除后加強電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的作用。在發(fā)生不對稱故障時，非故障相串聯(lián)電容器的保護間隙有可能不擊穿，因此在不對稱故障情況下，即使在故障期間，串聯(lián)電容器對提高暫態(tài)穩(wěn)定還是有作用的。在某些情況下，例如事故后切除雙回線路中的一回，或者具有單相自動重合閘的一回線路上，為了充分利用串聯(lián)電容器來提高暫態(tài)穩(wěn)定性，在發(fā)生故障后，可借切除部分并接的串聯(lián)電容器，利用串聯(lián)電容器的短時間過負荷能力，來增加串聯(lián)電容器的容抗，呆故障消除系統(tǒng)恢復正常工作后，再將切除的電容器重新投入。這種措施稱為串聯(lián)電容器強補償，在采用強補償時，必須記及電容器的短時間過負荷能力、增加容抗后對繼電保護的影響、接線方式的復雜化及附屬設備的增加等因素，然后確定是否使用強補償?shù)某潭取?.1.2中間變電所中的同步調(diào)相和靜止補償器在輸電線路沿線的中間變電所中設置同步調(diào)相機或靜止補償器，可以以無功功率和支撐中間變電所母線的電壓.它的作用相當于將線路分成若干段兩端電壓維持恒定的線路。如果調(diào)相機有足夠的容量來維持中間變電所的電壓為恒定，則在理論上可以使整個輸電線路的極限功率取決于傳輸功率最小的那一段線路的極限功率。（1）調(diào)相機的作用一般調(diào)相機的標么值電抗很大（1。7—1。8），大容量的可達2-3,為了充分利用調(diào)相機作用,應使其設置沒有死區(qū)的自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一般調(diào)相機的容量約為傳輸功率的60%一80%,在經(jīng)濟上勝過串聯(lián)電容裝置。當運行裝置發(fā)生劇烈變動時，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的響應一般不足以保證暫態(tài)過程中間變電所的電壓為恒定，這就限制了傳輸功率的值.因為串聯(lián)電容器的作用能夠通過它的電流變化瞬時反應出來，影響電力系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性。調(diào)相機在暫態(tài)穩(wěn)定過程有失步的可能，這主要取決于故障的地點及故障持續(xù)時間。但是由于調(diào)相機的軸上沒有其他機械負載，所以慣性常數(shù)比較小，在有干擾情況下，在有干擾情況下，它既易于失步又易于同步。所以，只要在調(diào)相機附近