電力穩(wěn)定仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析報(bào)告

電力穩(wěn)定仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析報(bào)告摘要隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，近年來世界各地也出現(xiàn)了一些大的電力系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常具有范圍廣、強(qiáng)非線性的特點(diǎn)。隨著電力市場(chǎng)化和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)越發(fā)復(fù)雜多變且接近其極限水平,在運(yùn)行中，由于某種破壞性的原因，有時(shí)會(huì)引起電力系統(tǒng)崩潰的問題。利用MATLAB7.0電力系統(tǒng)工具箱為平臺(tái)，通過SimPowerSystem建立電力系統(tǒng)運(yùn)行中常見的單機(jī)—無窮大系統(tǒng)模型，設(shè)置的是電力系統(tǒng)中常見的單相接地故障，模型中采用快速切除故障、自動(dòng)重合閘、變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地、強(qiáng)行勵(lì)磁等方法進(jìn)行仿真，并證明了上述方法能夠提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。目錄 26501電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述 1306231.1電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其意義 198311.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2223942電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定研究的內(nèi)容 6267312.1電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程的特點(diǎn) 6296402.2大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 7222932.3等面積定則 974792.4極限切除角 10148843電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的研究方法 1259033.1分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的線性方法 1282323.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 14134403.3提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法 15314893.4研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1896164電力系統(tǒng)常用仿真簡(jiǎn)介 20208964.1常用的電力系統(tǒng)仿真軟件 2062474.2MATLAB簡(jiǎn)介 21144934.3MATLAB保存圖形 23148555基于SIMULINK的單機(jī)無窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 2442465.1單機(jī)-無窮大系統(tǒng)的建模 24147705.2采用的模塊及其參數(shù)設(shè)置 25165045.3電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真 311電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性概述1.1電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定及其意義電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題是指電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)之后各發(fā)電機(jī)是否能繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問題。對(duì)于某一特定的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，以及對(duì)于某一特定的擾動(dòng)，如果在擾動(dòng)后系統(tǒng)可以達(dá)到一個(gè)可以接受的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，則對(duì)此初始狀態(tài)及此擾動(dòng)而言，稱之為暫態(tài)穩(wěn)定。引起電力系統(tǒng)大擾動(dòng)的原因主要有以下幾種：(1)負(fù)荷的突然變化，如投入或切除大容量的用戶等；(2)切除或投入系統(tǒng)的主要元件，如發(fā)電機(jī)，變壓器及線路等；(3)發(fā)生短路故障其中以短路故障的擾動(dòng)最為嚴(yán)重，常以此作為檢驗(yàn)系統(tǒng)是否具有暫態(tài)穩(wěn)定的條件。電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)時(shí)，表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各種電磁參數(shù)都要發(fā)生急劇的變化。但是，由于原動(dòng)機(jī)調(diào)速器具有較大的慣性，它必須經(jīng)過一定時(shí)間后才能改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的功率。這樣，發(fā)電機(jī)的電磁功率和原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率之間便失去了平衡，于是產(chǎn)生了不平衡轉(zhuǎn)矩。在不平衡轉(zhuǎn)矩的作用下，發(fā)電機(jī)開始改變轉(zhuǎn)速，使各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)位置發(fā)生變化（機(jī)械運(yùn)動(dòng)）。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)位置，即相對(duì)角的變化，反過來又將影響到電力系統(tǒng)中電流、電壓和發(fā)電機(jī)電磁功率的變化。所以，由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定過程，是一個(gè)電磁暫態(tài)過程和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過程交織在一起的復(fù)雜過程。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，一方面它必須時(shí)刻保證必要的電能質(zhì)量及數(shù)量；另一方面它又處于不斷的擾動(dòng)之中，擾動(dòng)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、類型、嚴(yán)重性均有隨機(jī)性，擾動(dòng)發(fā)生后的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中一旦發(fā)生穩(wěn)定性問題，系統(tǒng)可能在幾秒內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重后果，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。電力系統(tǒng)暫態(tài)分析的主要目的是檢查系統(tǒng)在大的擾動(dòng)下（如故障、切機(jī)、切負(fù)荷、重合閘操作等情況），各發(fā)電機(jī)組間能否保持同步運(yùn)行，如果能同步運(yùn)行，并具有可接受的頻率和電壓水平，則稱此電力系統(tǒng)在這一大擾動(dòng)下是暫態(tài)穩(wěn)定的。在電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等工作中都要進(jìn)行大量的暫態(tài)分析。通過暫態(tài)分析還可以考察和研究各種穩(wěn)定措施的效果以及穩(wěn)定控制的性能，因此通過仿真來驗(yàn)證所求結(jié)果是否正確，即電力系統(tǒng)在某一狀態(tài)時(shí)是否是穩(wěn)定的具有重要意義。 電力線系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的解列和崩潰，造成大面積停電，所以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。判定電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性主要是在大擾動(dòng)下檢查系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組間能否保持同步運(yùn)行水平，并具有可以接受的電壓和頻率水平。對(duì)這項(xiàng)工作已深入多年，并在離線計(jì)算中有成熟的算法取得了良好的成果。然而，隨著電力市場(chǎng)化和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)越發(fā)復(fù)雜多變且接近其極限水平，同時(shí)，近年來國(guó)內(nèi)外時(shí)有發(fā)生由于系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性不足且對(duì)策遲緩引起的大停電事故，造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，這些都提示著我們提高對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性分析的重視。只有更快速更準(zhǔn)確地對(duì)系統(tǒng)處于的穩(wěn)定水平進(jìn)行判斷，找到穩(wěn)定性遭到威脅的環(huán)節(jié)才能進(jìn)而有效地采取措施改善系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。為此，進(jìn)一步深入研究改進(jìn)原有暫態(tài)穩(wěn)定分析方法，開拓新的創(chuàng)造性的方法，解決其在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用的難題，仍然是我們面對(duì)的重要課題。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)電力系統(tǒng)的互聯(lián)，可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但是電力系統(tǒng)的規(guī)模越大，引起系統(tǒng)事故的可能性也越大，系統(tǒng)中任一元件發(fā)生故障都有可能引起事故擴(kuò)大。如果電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不夠強(qiáng)壯，或者安全自動(dòng)裝置不夠健全，或者管理失當(dāng)，都有可能使系統(tǒng)陷入穩(wěn)定危機(jī)，甚至大面積停電，乃至全網(wǎng)崩潰，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。因此國(guó)內(nèi)外大型電力系統(tǒng)的運(yùn)行與規(guī)劃都把電力系統(tǒng)的安全評(píng)定置于重要地位。隨著“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的全面實(shí)施，到2020年左右，我國(guó)將建成世界上罕見的跨區(qū)域和遠(yuǎn)距離傳輸巨大功率的超高壓交、直流混合輸電系統(tǒng)。其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，不僅可以優(yōu)化能源布局，充分利用西部地區(qū)豐富的水力資源，還可以減少備用容量，進(jìn)行區(qū)域間的相互功率支援和實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰效益。另一方面，互聯(lián)電網(wǎng)的缺點(diǎn)是，由于對(duì)事故的連鎖反應(yīng)，可能出現(xiàn)大面積停電。1996年7月2日和8月l0日美國(guó)西部大面積停電事故的關(guān)鍵特征是，解除一條線路后，其余線路被迫承擔(dān)被解列線路的負(fù)荷，而失去一條線路的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步過載，從而引起連鎖反應(yīng)和導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的重構(gòu)和解除管制，在主網(wǎng)基礎(chǔ)上建立起來的現(xiàn)代互聯(lián)電網(wǎng)在區(qū)域間傳輸?shù)墓β蕦⑷找嬖鲩L(zhǎng)。這種需求進(jìn)一步增加了輸電系統(tǒng)的壓力。因此，估計(jì)大面積停電事故的幾率還將增長(zhǎng)。穩(wěn)定破壞是電網(wǎng)中較為嚴(yán)重的事故之一，大電力系統(tǒng)的穩(wěn)定破壞事故，往往引起大面積停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。在我國(guó)，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱，重負(fù)荷長(zhǎng)距離線路較多，因而穩(wěn)定事故的發(fā)生較為頻繁。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均全國(guó)每年有4.7次穩(wěn)定事故，總損失電量為280.31萬kWh，社會(huì)上由于停電造成的損失就更大了。我國(guó)即將形成的大型互聯(lián)混合輸電系統(tǒng)在世界上是舉世無雙的，如何保證該系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一個(gè)極其重大和迫切的研究課題。在電力系統(tǒng)中，隨著偶然事故的發(fā)生，電力系統(tǒng)能否經(jīng)受住隨后發(fā)生的暫態(tài)過程并過渡到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，是電力系統(tǒng)安全評(píng)定的主要內(nèi)容。用暫態(tài)分析方法去評(píng)定系統(tǒng)能否經(jīng)受住這種過渡過程屬于動(dòng)態(tài)安全分析的范疇。國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故統(tǒng)計(jì)表明，暫態(tài)穩(wěn)定破壞的事故率居于首位，從而暫態(tài)穩(wěn)定分析組成動(dòng)態(tài)安全評(píng)定的主體。對(duì)于我國(guó)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，而電源又往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，單位裝機(jī)容量分?jǐn)偟綐?biāo)準(zhǔn)輸電線長(zhǎng)度比發(fā)達(dá)國(guó)家的少得多。由于長(zhǎng)期以來輸電線路總長(zhǎng)度年增長(zhǎng)率只是總裝機(jī)容量年增長(zhǎng)率的40%左右，其累積效應(yīng)進(jìn)一步惡化了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。三峽工程標(biāo)志著全國(guó)性跨地區(qū)聯(lián)網(wǎng)的開始，高效的遠(yuǎn)方大機(jī)組越來越重要，聯(lián)絡(luò)線的作用從緊急支援延伸到經(jīng)濟(jì)換電而接近穩(wěn)定極限。人區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)在經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定性之間的最佳協(xié)調(diào)問題對(duì)有關(guān)算法的需求迫在眉睫。因此，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題不但在非線性理論方面，也在非線性系統(tǒng)的實(shí)踐方面具有代表性。開發(fā)有量化和在線能力的TSA和VSA工具，以及相應(yīng)的控制決策支持工具就顯得非常迫切。當(dāng)前的中國(guó)已步入大電網(wǎng)、高電壓和大機(jī)組的時(shí)代。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的日益發(fā)展和擴(kuò)大，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問題己成為最重要的問題，越來越突出。解決好電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)安全分析方法和安全穩(wěn)定控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，已成為電力生產(chǎn)、運(yùn)行、科研和制造部門的重要任務(wù)，不管在任何情況下，電力調(diào)度運(yùn)行部門都要把電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行放在首位。國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)分析組成動(dòng)態(tài)安全評(píng)定的主體，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析有著重要的實(shí)際意義。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，近年來世界各地也出現(xiàn)了一些大的電力系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常具有范圍廣、強(qiáng)非線性的特點(diǎn)。隨著電力市場(chǎng)化和區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的不斷推進(jìn)，電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)越發(fā)復(fù)雜多變且接近其極限水平,在運(yùn)行中，由于某種破壞性的原因，有時(shí)會(huì)引起電力系統(tǒng)崩潰的問題，如發(fā)生在2003年8月14日的美加大停電，2012年7月30日的印度電網(wǎng)大停電。這都給我國(guó)的電網(wǎng)的運(yùn)行帶來了很多啟示。我們知道，美國(guó)的電網(wǎng)是錯(cuò)綜復(fù)雜的，以前曾經(jīng)認(rèn)為電網(wǎng)越復(fù)雜就越安全，可是美加大停電告訴我們事實(shí)并非如此。實(shí)際上，美國(guó)電網(wǎng)的每段輸電線比較短，這就導(dǎo)致了有很多節(jié)點(diǎn)；另外，美國(guó)是個(gè)資本主義國(guó)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(guó)電網(wǎng)中存在有比較破舊的設(shè)備。諸多因素導(dǎo)致了美加大停電，其實(shí)這也不是偶然現(xiàn)象了，在此之前美國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)過兩次規(guī)模較大的停電了。印度電網(wǎng)，印度同中國(guó)一樣都是大的發(fā)展中國(guó)家。印度的裝機(jī)容量和電壓水平發(fā)展的也很迅速，但和我國(guó)還有較大的差距。印度發(fā)電量世界排名第五，僅次于美國(guó)，中國(guó)，日本和俄羅斯，但印度的電力供應(yīng)嚴(yán)重不足。2012年7月印度兩天之內(nèi)連續(xù)發(fā)生大面積停電事故，是有史以來影響人口最多的電力系統(tǒng)事故，超過6.7億人口受到了停電的影響。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。電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定MATLAB仿真在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)很成熟，但是，無論我們?cè)趺纯紤]暫態(tài)穩(wěn)定性都不為過。因?yàn)閺娜騺砜?，大面積停電并不罕見。所以電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定依然是個(gè)重要的課題。電力系統(tǒng)的互聯(lián)，可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但是長(zhǎng)期以來，“分省平衡”的策略成為我國(guó)電力發(fā)展的重要弊端，嚴(yán)重地制約著我國(guó)電力資源的優(yōu)化配置，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程明顯滯后。同時(shí)，電網(wǎng)的互聯(lián)使得電力系統(tǒng)的規(guī)模變大，從而引起事故的可能性也越大。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。以廠網(wǎng)分開為主要內(nèi)容的電力體制改革實(shí)施后，我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的步伐明顯加快，并且根據(jù)我國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，制定了“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”的電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)跨區(qū)輸電、跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)，其目標(biāo)就是為了促進(jìn)電力資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。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。以北、中、南三大西電東送通道為主體南北網(wǎng)間多點(diǎn)互聯(lián)、縱向通道聯(lián)系較為緊密的全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)的格局已基本形成預(yù)計(jì)到2010年，西電東送的規(guī)模將達(dá)到5500萬kW；2020年將再增加到1億kW以上?！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)?！笆晃濉蹦┢?，配合三峽地下電站開發(fā)，建設(shè)向華北送電的支流輸電工程，南北之間將形成以三峽為支撐的主干通道。目前我國(guó)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá)10.6億千瓦，居世界第二；年發(fā)電量達(dá)4.8億千瓦時(shí)，居世界第一，即便如此，我國(guó)的發(fā)電量還是不足的。近日，浙江三門核電站的建造也取得了重大進(jìn)展。目前，我國(guó)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(guó)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。如此大規(guī)模的全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)的形成將大大有利于電力資源在全國(guó)范圍內(nèi)的優(yōu)化配置。但是由于我國(guó)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。因此，如何保證這樣一個(gè)超大規(guī)模電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，成為擺在我們面前的一個(gè)巨大的難題。若能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全國(guó)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。由于機(jī)電暫態(tài)仿真的計(jì)算量非常大，依據(jù)現(xiàn)有的條件，要對(duì)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真目前還無法實(shí)現(xiàn)。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。

2電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定研究的內(nèi)容2.1電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)過程的特點(diǎn)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定問題是指電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)之后各發(fā)電機(jī)是否能繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問題。當(dāng)電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)時(shí)，表征系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的各種電磁參數(shù)都要發(fā)生急劇的變化。但是，由于原動(dòng)機(jī)調(diào)速器具有較大的慣性，它必須經(jīng)過一定時(shí)間后才能改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的功率。這樣，發(fā)電機(jī)的電磁功率與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率之間就失去了平衡，于是產(chǎn)生了不平衡轉(zhuǎn)矩。在不平衡轉(zhuǎn)矩作用下，發(fā)電機(jī)開始改變轉(zhuǎn)速，使各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)位置發(fā)生變化（機(jī)械運(yùn)動(dòng)）。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)位置，即相對(duì)角的變化，反過來又將影響到電力系統(tǒng)中電流、電壓和發(fā)電機(jī)電磁功率的變化。所以，由大擾動(dòng)引起的電力系統(tǒng)暫態(tài)過程，是一個(gè)電磁暫態(tài)過程和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間機(jī)械運(yùn)動(dòng)暫態(tài)過程交織在一起的復(fù)雜過程。精確地確定所有電磁參數(shù)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)在暫態(tài)過程中的變化是很困難的，對(duì)于解決一般的工程實(shí)際問題往往也是不必要的。通常，暫態(tài)穩(wěn)定分析計(jì)算的目的在于確定系統(tǒng)在給定的大擾動(dòng)下發(fā)電機(jī)能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行。因此，只需要研究表征發(fā)電機(jī)是否同步運(yùn)行的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性，即功角隨時(shí)間變化特性便可以了。據(jù)此，我們找出暫態(tài)過程中對(duì)轉(zhuǎn)子機(jī)械運(yùn)動(dòng)其主要影響的因素，在分析計(jì)算中加以考慮，而對(duì)于影響不大的因素，則予以忽略或作近似考慮。所以做出以下基本假設(shè)：（1）忽略發(fā)電機(jī)定子電流的非周期分量和與它相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流的周期分量我們知道，在大擾動(dòng)，特別是發(fā)生短路故障時(shí)，定子非周期分量電流將在定子回路電阻中產(chǎn)生有功損耗，增加發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的電磁功率，在某些情況下（在發(fā)電機(jī)空載或輕載時(shí)），附加了非周期分量電流的損耗后，可能使發(fā)電機(jī)的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)的功率，從而使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生減速運(yùn)動(dòng)。然而，一方面由于定子非周期分量電流衰減時(shí)間常數(shù)很小，通常只有百分之幾秒，另一方面，定子非周期分量電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在空間是靜止不動(dòng)的，它與轉(zhuǎn)子繞組直流（包括自由電流）所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以同步頻率作周期變化，其平均值很小，由于轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性較大，因而對(duì)轉(zhuǎn)子整體相對(duì)運(yùn)動(dòng)影響很小。采用這個(gè)假設(shè)后，發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組的電流、系統(tǒng)的電壓及發(fā)電機(jī)的電磁功率等，在大擾動(dòng)的瞬間均可以突變。同時(shí)，這一假定也意味著忽略電力網(wǎng)絡(luò)中各元件的電磁暫態(tài)過程。（2）發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，不計(jì)零序和負(fù)序電流對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的影響對(duì)于零序電流來說，一方面，由于聯(lián)接發(fā)電機(jī)的升壓變壓器絕大多數(shù)采用三角形-星形接法，發(fā)電機(jī)都接在三角形側(cè)，如果故障發(fā)生在高壓網(wǎng)絡(luò)中（大多數(shù)是這樣），則零序電流并不通過發(fā)電機(jī)；另一方面，即使發(fā)電機(jī)流通零序電流，由于定子三相繞組在空間對(duì)稱分布，零序電流所產(chǎn)生的合成氣隙磁場(chǎng)為零，對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)也沒有影響。負(fù)序電流在氣隙中產(chǎn)生的合成電樞反應(yīng)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。它與轉(zhuǎn)子繞組直流電流相互作用，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是以近兩倍同步頻率交變的轉(zhuǎn)矩，其平均值接近于零，對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的總趨勢(shì)影響很小。加之轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性較大，所以，對(duì)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度的影響也不大。不計(jì)零序和負(fù)序電流的影響，就大大地簡(jiǎn)化了不對(duì)稱故障時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定的計(jì)算。此時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率，僅由正序分量確定。不對(duì)稱故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)中正序分量的計(jì)算，可以應(yīng)用正序等效定則和復(fù)合序網(wǎng)。故障時(shí)確定正序分量的等值電路與正常運(yùn)行時(shí)的等值電路不同之處，僅在于故障處接入由故障類型確定的故障附加阻抗.應(yīng)該指出，由于與負(fù)序及零序參數(shù)有關(guān)，故障時(shí)正序電流、電壓及功率，除與正序參數(shù)有關(guān)外，也與負(fù)序及零序有關(guān)。所以，網(wǎng)絡(luò)的負(fù)序及零序參數(shù)，也影響系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。（3）忽略暫態(tài)過程中發(fā)電機(jī)的附加損耗這些附加損耗對(duì)轉(zhuǎn)子的加速運(yùn)動(dòng)有一定的制動(dòng)作用，但其數(shù)值不大，忽略它們使計(jì)算結(jié)果略偏保守。（4）不考慮頻率變化對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的影響在一般暫態(tài)過程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏離同步轉(zhuǎn)速不多，可以不考慮頻率變化對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的影響，各元件參數(shù)值都按額定頻率計(jì)算。2.2大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在正常運(yùn)行情況下，若原動(dòng)機(jī)輸入功率為（在圖2-1中用一橫線表示）,發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)位點(diǎn)，與此對(duì)應(yīng)的功角為。短路瞬間，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)應(yīng)在短路時(shí)的功率特性上。由于轉(zhuǎn)子具有慣性，功角不能突變，發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率（即工作點(diǎn)）應(yīng)由上對(duì)應(yīng)于的點(diǎn)確定，設(shè)其值為。這時(shí)原動(dòng)機(jī)的功率仍保持不變，于是出現(xiàn)了過剩功率>0，它是加速性的。圖2-1轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)及面積定則在加速性的過剩功率作用下，發(fā)電機(jī)獲得加速，使其相對(duì)速度>0，于是功角開始增大。發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)將沿著由向移動(dòng)。在變動(dòng)過程中，隨著的增大，發(fā)電機(jī)的電磁功率也增大，過剩功率則減小，但過剩功率仍是加速性的，所以，不斷增大（見圖2-1）。如果在功角為時(shí)，故障線路被切除，在切除瞬間，由于功角不能突變，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)便轉(zhuǎn)移到上對(duì)應(yīng)于的點(diǎn)。此時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)的功率，過剩功率<0，變成減速性的了。在此過剩功率作用下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始降低，雖然相對(duì)速度開始減小，但她仍大于零，因此功角繼續(xù)增大，工作點(diǎn)將沿由向變動(dòng)。發(fā)電機(jī)則一直受到減速作用而不斷減速。如果達(dá)到點(diǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī)恢復(fù)到同步速動(dòng)，即=0，則功角抵達(dá)它的最大值。雖然此時(shí)發(fā)電機(jī)恢復(fù)了同步，但由于功率平衡尚未恢復(fù)，所以不能在點(diǎn)確立同步運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)。發(fā)電機(jī)在減速性不平衡轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降而低于同步速度，相對(duì)速度改變符號(hào)，即<0，于是功角開始減小，發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)將沿由點(diǎn)向點(diǎn)、變動(dòng)。以后的過程，如果不計(jì)能量損失，工作點(diǎn)將沿曲線在點(diǎn)和點(diǎn)之間來回變動(dòng)，與此相對(duì)應(yīng)，功角將在和之間變動(dòng)（見圖2-1虛線）?？紤]到過程中的能量損耗，震蕩將逐漸衰減，最后在點(diǎn)上穩(wěn)定地運(yùn)行。也就是說，系統(tǒng)在上述大擾動(dòng)下保持了暫態(tài)穩(wěn)定性。2.3等面積定則當(dāng)不考慮震蕩中的能量損耗時(shí)，可以在功角特性上，根據(jù)等面積定則確定最大搖擺角，并判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。從前面的分析可知，在功角由變到的過程中，原動(dòng)機(jī)輸入的能量大于發(fā)電機(jī)輸出的能量，多余的能量將使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高并轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的能量而存在于轉(zhuǎn)子中；而當(dāng)功角由變到時(shí)，原動(dòng)機(jī)輸入的能量小于發(fā)電機(jī)輸出的能量，不足部分由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低而釋放的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電磁能來補(bǔ)充。轉(zhuǎn)子由到移動(dòng)時(shí)，過剩轉(zhuǎn)矩所做的功為（2-1）用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，因發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏離同步速度不大，，于是（2-2）公式（2-2）右邊的積分，代表平面上的積分，對(duì)于圖的情況為畫著陰影的面積。在不計(jì)能量損失時(shí)，加速期間過剩轉(zhuǎn)矩所作的功，將全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子動(dòng)能。在標(biāo)幺值計(jì)算中，可以認(rèn)為轉(zhuǎn)子在加速過程中獲得的動(dòng)能增量就等于面積。這塊面積稱為加速面積。當(dāng)轉(zhuǎn)子由變動(dòng)到時(shí)，轉(zhuǎn)子動(dòng)能增量為（2-3）由于<0，公式（2-3）積分為負(fù)值。也就是說，動(dòng)能增量為負(fù)值，這意味著轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存的動(dòng)能減小了，即轉(zhuǎn)速下降了，減速過程中動(dòng)能增量所對(duì)應(yīng)的面積稱為減速面積，就是減速面積。顯然，當(dāng)滿足（2-4）的條件時(shí)，動(dòng)能增量為零，即短路后得到加速使其轉(zhuǎn)速高于同步速的發(fā)電機(jī)重新恢復(fù)了同步。應(yīng)用這個(gè)條件，并將，以及和的表達(dá)式代入，便可求得。式(2-4)也可寫成（2-5）即加速面積和減速面積大小相等，這就是等面積定則。同理，根據(jù)等面積定則，可以確定搖擺的最小角度，即（2-6）由圖2-1可以看到，在給定的計(jì)算條件下，當(dāng)切除角一定時(shí)，有一個(gè)最大可能的減速面積。如果這塊面積的數(shù)值比加速面積小，發(fā)電機(jī)將失去同步。因?yàn)樵谶@種情況下，當(dāng)功角增至臨界角時(shí)，轉(zhuǎn)子在加速過曾中所增加的動(dòng)能未完全耗盡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速仍高于同步速度，功角繼續(xù)增大而越過點(diǎn)，過剩功率變成加速性的了，使發(fā)電機(jī)繼續(xù)加速而失去同步。顯然，最大可能的減速面積大于加速面積，是保持暫態(tài)穩(wěn)定的條件。2.4極限切除角當(dāng)最大可能的減速面積小于加速面積時(shí)，如果減小切除角，由圖2-2可知，這既減小了加速面積，又增大了最大可能減速面積。這就有可能使原來不能保持暫態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)變成能保持暫態(tài)穩(wěn)定了。如果在某一切除角時(shí)，最大可能的減速面積與加速面積大小相等，則系統(tǒng)將處于穩(wěn)定的極限情況，大于這個(gè)角度切除故障，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定。這個(gè)角度稱為極限切除角。圖2-2極限切除角的確定由圖2-2可得（2-7）求出公式（2-7）的積分并經(jīng)整理后可得（2-8）式中所有的角度都是用弧度表示的。臨界角（2-9）為了判斷系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，還必須知道轉(zhuǎn)子抵達(dá)極限切除角所用的時(shí)間，即所謂切除故障的極限允許時(shí)間（簡(jiǎn)稱為極限切除時(shí)間）。為此，可通過求解故障時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程來確定功角隨時(shí)間變化的特性，如圖2-3所示。圖2-3極限切除時(shí)間的確定當(dāng)已知切除角時(shí)，可以由曲線上找出對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)和斷路器切除故障的時(shí)間。比較與由面積定則確定的極限切除角，若<,系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，反之則不穩(wěn)定。也可以比較時(shí)間，由面積定則確定的極限切除角，在上求出相對(duì)應(yīng)的極限切除時(shí)間<,系統(tǒng)是暫態(tài)穩(wěn)定的，反之是不穩(wěn)定的。

3電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的研究方法3.1分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的線性方法分析電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的線性方法主要有三類，即：時(shí)域仿真法（也稱為逐步積分法）、直接法、人工智能法。此外，不少學(xué)者將小波變換用于電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析，并取得了一定成果。目前，在電力系統(tǒng)中取得實(shí)際應(yīng)用的暫態(tài)穩(wěn)定分析方法主要有兩類，即時(shí)域仿真法和直接法。下面簡(jiǎn)單介紹其中幾種。（1）時(shí)域仿真判定法時(shí)域仿真法是利用某種數(shù)值解法，以系統(tǒng)的潮流解為計(jì)算初值，對(duì)電力系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)過程進(jìn)行數(shù)值仿真，然后根據(jù)仿真結(jié)果來分析在指定擾動(dòng)下的系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。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。它是求解電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題的主要方法。時(shí)域仿真法具有數(shù)學(xué)模型詳盡、能提供系統(tǒng)狀態(tài)變量隨時(shí)間相應(yīng)的特點(diǎn)，所以適應(yīng)于各種復(fù)雜模型和各種復(fù)雜擾動(dòng)方式，但是計(jì)算量大、耗費(fèi)機(jī)時(shí)、不適應(yīng)于實(shí)時(shí)穩(wěn)定控制，并且不能提供系統(tǒng)穩(wěn)定程度的信息。為了彌補(bǔ)以上的缺點(diǎn)，現(xiàn)今正在研究一種超快速的時(shí)域仿真法，即借助于新的計(jì)算硬件包括并行處理機(jī)的方法。此法在計(jì)算方法上要求并行發(fā)電機(jī)方程、控制器方程及網(wǎng)絡(luò)方程，對(duì)中等規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的仿真可達(dá)到實(shí)時(shí)的效果。這種方法的限制是不易給出穩(wěn)定的定量信息和對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的靈敏度分析信息。（2）直接法直接法在電力系統(tǒng)的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代末期，早期引入電力系統(tǒng)中的等面積定則也屬于直接法的一種。從50年代到70年代末研究者們致力于數(shù)學(xué)上構(gòu)造一種能反映電力系統(tǒng)暫態(tài)特征的嚴(yán)格的利亞普諾夫函數(shù)。其中，在忽略轉(zhuǎn)移電導(dǎo)的情況下，采用波波夫準(zhǔn)則構(gòu)造的Lure型比Lyapunuov函數(shù)得到較大發(fā)展，但由于在確定臨界切除時(shí)間過于保守，在模型方面，由于采用經(jīng)典模型，負(fù)荷以恒定阻抗表示，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)時(shí)，負(fù)荷阻抗被吸收到導(dǎo)納矩陣中。因此當(dāng)忽略轉(zhuǎn)移電導(dǎo)時(shí)，會(huì)帶來很大誤差。由于這些問題未得到解決，直接法的發(fā)展一度處于低潮。70年代末到80年代初，Athay和Kakimo等人的工作為直接法的發(fā)展開創(chuàng)了一個(gè)新局面。在確定穩(wěn)定域方面，涉及了故障的實(shí)際軌跡和轉(zhuǎn)移電導(dǎo)的影響，并構(gòu)造了一個(gè)更能反映系統(tǒng)物理性的暫態(tài)能量函數(shù)，極大地克服了早期直接法的保守性。隨后，直接法的研究進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展階段，產(chǎn)生了很多新方法。直接法的分支結(jié)構(gòu)分為復(fù)雜模型和經(jīng)典模型兩種。經(jīng)典模型有Lyapunuov函數(shù)和能量函數(shù)法兩種，能量函數(shù)法又可分為全局能量函數(shù)法（RUEP法、PEBS法、BCU法、加速度法等），局部能量函數(shù)法（單機(jī)能量函數(shù)法IMEF，擴(kuò)展等面積法EEAC、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展等面積法DEEAC，時(shí)間尺度解耦法TSD等）。下面簡(jiǎn)單介紹其中幾種方法擴(kuò)展等面積法（EEAC）是由我國(guó)學(xué)者薛禹勝博士于1986年提出來的，此方法將現(xiàn)代電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析的思想與古典的等面積定則結(jié)合，具有快速、直觀的特點(diǎn)。作者在研究失穩(wěn)模式后指出，對(duì)于一個(gè)給定的擾動(dòng)，可以把多機(jī)系統(tǒng)分解為臨界機(jī)群和剩余機(jī)群兩部分，然后按部分角度中心概念變換為一個(gè)等值的兩機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步又可以將這個(gè)等值的兩機(jī)系統(tǒng)變換為一個(gè)等值的單機(jī)無窮大系統(tǒng)，從而可以使用等面積定則來求取臨界切除時(shí)間。EEAC法引入如下假設(shè)：，，式中：S代表臨界機(jī)群：A代表剩余機(jī)群。這個(gè)假設(shè)的實(shí)質(zhì)是認(rèn)為機(jī)組的失穩(wěn)只與兩群之間的群際能量有關(guān)，而與各群之間的群內(nèi)動(dòng)能和勢(shì)能無關(guān)。各群的群內(nèi)能量與群際能量之間不會(huì)產(chǎn)生能量交換。EEAC法對(duì)于兩群失穩(wěn)模式較明顯的情況能夠得到非常精確的結(jié)果，而且由于避免了數(shù)值積分，因此計(jì)算速度很快，但對(duì)于兩群模式不明顯的情形，則往往會(huì)引起較大的誤差。其誤差的原因就在于忽略了群際能量與群內(nèi)能量之間的轉(zhuǎn)化。2）加速度法加速度法基于這樣一個(gè)假設(shè)：在故障初期加速度與慣性常數(shù)之比最大的機(jī)組最容易失去穩(wěn)定，從這個(gè)假設(shè)出發(fā)，可求出近似的UEP：（3-1）然后以近似的UEP處的能量作為臨界能量：（3-2）在故障期間，還可以通過對(duì)臨界機(jī)組的辨識(shí)對(duì)進(jìn)行必要的修正。但由于機(jī)組失穩(wěn)模式的復(fù)雜性，在故障初始時(shí)加速度最大的機(jī)組不一定失穩(wěn)，因此要對(duì)臨界機(jī)組群進(jìn)行修正。隨著故障的發(fā)展及故障切除后，到底哪些機(jī)組最終變成臨界機(jī)組群，加速度法不能確定。所以，加速度法只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的粗略方法，現(xiàn)在一般將它作為判別候選臨界機(jī)群的“過濾器”。（3）人工智能判定法人工智能方法可進(jìn)行非模型的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定判別，具有在線計(jì)算速度快、容易生成決策用的啟發(fā)規(guī)則等優(yōu)點(diǎn)，因此與傳統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法構(gòu)成了良好的互補(bǔ)。目前，人工智能方法主要有：模式識(shí)別、專家系統(tǒng)法、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)法?，F(xiàn)將幾種常用的人工智能方法簡(jiǎn)要介紹如下：模式識(shí)別法通過離線計(jì)算各種運(yùn)行方式在預(yù)想事故下的暫態(tài)穩(wěn)定性從而獲取知識(shí)樣本，并通過對(duì)樣本的“學(xué)習(xí)”，選取有用的知識(shí)，直接建立適應(yīng)于在線應(yīng)用的簡(jiǎn)單計(jì)算器模型，即分類器。然后，將待分析的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的特征送入分類器，即可“識(shí)別”該運(yùn)行狀態(tài)是暫態(tài)穩(wěn)定的，還是不穩(wěn)定的。分類器在使用過程中可不斷地被修改，使識(shí)別錯(cuò)誤率不斷減少。模式識(shí)別法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度很快，其存在的主要問題是如何合理選擇樣本集和識(shí)別函數(shù)，以保證足夠的精度。此外離線計(jì)算量很大，而且識(shí)別函數(shù)受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響。專家系統(tǒng)法電力系統(tǒng)運(yùn)行中的很多問題，或由于計(jì)算量太大，或由于缺乏完善的數(shù)學(xué)模型，或由于缺乏必要的狀態(tài)量，使單純的數(shù)值方法難以勝任或不能滿足實(shí)時(shí)要求。通過專家系統(tǒng)，可以模擬人類專家思維和求解問題的方法，以知識(shí)作為信息處理的對(duì)象，從而更好地解決問題。目前，專家系統(tǒng)的理論與技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但許多明顯的缺陷也日益顯露出來，如知識(shí)自動(dòng)獲取的困難、自學(xué)能力差等。3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法目前提出的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）模型有50多種。 ANN是通過模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（人腦）所具有的大規(guī)模并行處理、分布式存儲(chǔ)、強(qiáng)的容錯(cuò)性、聯(lián)想能力、自組織和學(xué)習(xí)能力等。有多個(gè)人工神經(jīng)元相互連接而成的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)通常分為單層和多層兩類。人工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最基本的功能是分類和聯(lián)想，某一特定的功能是由網(wǎng)絡(luò)中各連接系數(shù)及各神經(jīng)元的激活函數(shù)決定的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于暫態(tài)穩(wěn)定分析時(shí)，一般作為穩(wěn)定與不穩(wěn)定模式的分類器或作為產(chǎn)生穩(wěn)定指標(biāo)的函數(shù)模擬器。為了對(duì)某一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型賦予特定的功能，必須經(jīng)歷學(xué)習(xí)和記憶兩個(gè)階段。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是不需建立數(shù)學(xué)模型，不需求解非線性方程，回憶速度快，可以模擬任意復(fù)雜的非線性關(guān)系，因而其訓(xùn)練精度較高，而且可以進(jìn)行自學(xué)，因而能彌補(bǔ)專家系統(tǒng)的不足。其存在的主要問題是如何合理選擇有限數(shù)量的樣本構(gòu)成樣本集，以便概括引出所需結(jié)果。3.3提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法由于大擾動(dòng)后，發(fā)電機(jī)機(jī)械功率和電磁功率的差額，即加速功率是導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞的主要原因。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。根據(jù)這種原則，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的措施從兩方面來考慮，增加發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率和減小原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。（1）增加發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率的方法主要有以下幾種：1）自動(dòng)重合閘裝置：重合閘成功可以增加減速面積，從而提高暫態(tài)穩(wěn)定。電力系統(tǒng)中架空輸電線路的短路故障，大多數(shù)是由閃絡(luò)放電造成的，再切斷線路，經(jīng)過一段電弧熄滅和空氣去游離的時(shí)間后，短路故障便完全消除了。這時(shí)，如果再把線路重新投入系統(tǒng)，它便能繼續(xù)正常工作。若重新投入輸電線路是由開關(guān)設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行的，則稱之為自動(dòng)重合閘。自動(dòng)重合閘成功，對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定和事故后的靜態(tài)穩(wěn)定，都有很好的作用。圖3-1用等面積定則說明了自動(dòng)重合閘對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響。當(dāng)線路不重合時(shí)，系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定。如果在瞬間將線路重合上去，恢復(fù)雙回路運(yùn)行，則可保持暫態(tài)穩(wěn)定。沒有重合閘重合閘成功圖3-1自動(dòng)重合閘對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響電力系統(tǒng)中瞬時(shí)性短路故障比例很大，重合閘成功率可達(dá)到90%以上。因此，采用重合閘措施，可顯著提高系統(tǒng)的供電可靠性和暫態(tài)穩(wěn)定性。當(dāng)然，不成功的重合閘，則不利于系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。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，又增大了減速面積，對(duì)于提高暫態(tài)穩(wěn)定起著決定作用。應(yīng)該指出的是，切除故障時(shí)間是繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間和開關(guān)接到跳閘脈沖到觸頭分開后電弧熄滅為止的時(shí)間總和。圖3-2快速切除故障對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響應(yīng)該指出的是，減少故障切除時(shí)間對(duì)提高暫態(tài)穩(wěn)定的效果，與短路故障的類型有很大關(guān)系。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。變壓器中性點(diǎn)接地的情況，對(duì)發(fā)生接地短路時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定有著重大的影響。對(duì)于中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)，為了提高接地短路（兩相短路接地、單相接地）時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定，變壓器中性點(diǎn)可經(jīng)過小電阻再接地。從物理概念上來說，短路時(shí)零序電流通過接地電阻時(shí)消耗有功功率，其中的一部分由發(fā)電機(jī)來負(fù)擔(dān)，因而使發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率增加，從而減小了加速功率，提高暫態(tài)穩(wěn)定。如何選擇中性點(diǎn)接地電阻值，是應(yīng)用中的一個(gè)重要問題。電阻值過小，電阻上消耗的功率過小，作用不大；電阻過大，消耗功率太大，有可能使發(fā)電機(jī)在第二個(gè)搖擺周期失去穩(wěn)定。對(duì)典型系統(tǒng)計(jì)算表明，電阻值以4%（以變壓器額定容量為基準(zhǔn)）左右為宜。發(fā)電機(jī)采用電氣制動(dòng)：電氣制動(dòng)就是當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障后，在送端發(fā)電機(jī)上迅速投入電阻，以消耗發(fā)電機(jī)輸出的有功功率（增大電磁功率），減小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的過剩功率，其接線圖如圖3-3。投入的電阻稱之為制動(dòng)電阻。制動(dòng)電阻有兩種接入方式（如圖3-4），當(dāng)電阻串聯(lián)接入時(shí)，斷路器正常時(shí)是閉合的，投入制動(dòng)電阻時(shí)將斷路器斷開；并聯(lián)接入時(shí)，開關(guān)正常時(shí)是斷開的，投入制動(dòng)電阻時(shí)將其閉合。圖3-3電氣制動(dòng)接線圖R×××G×××R 圖3-4制動(dòng)電阻接入方式圖3-5用等面積定則來說明電氣制動(dòng)的作用。是系統(tǒng)正常運(yùn)行是的功角特性曲線，是發(fā)生故障時(shí)有電氣制動(dòng)的功角曲線圖，是發(fā)生故障時(shí)無電氣制動(dòng)的功角曲線圖。那么，從圖3-5中易得，無電氣制動(dòng)時(shí)，加速面積是，減速面積是；有電氣制動(dòng)時(shí)，加速面積是，減速面積仍然是。由于>，所以采用電氣制動(dòng)，減少了加速面積，提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。圖3-5電氣制動(dòng)功角特性圖制動(dòng)電阻的大小及其投切時(shí)間對(duì)電氣制動(dòng)提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性作用的發(fā)揮非常重要。合適的制動(dòng)電阻和投切時(shí)間，則可顯著提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，否則，存在欠制動(dòng)和過制動(dòng)。欠制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻太大，會(huì)使制動(dòng)作用不足，系統(tǒng)照樣失步；過制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻太小，發(fā)電機(jī)雖在第一次振蕩中沒有失步，但在故障切除和切除制動(dòng)電阻之后的第二次振蕩中失步了。欠制動(dòng)和過制動(dòng)都不能保持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。因此，要通過認(rèn)真計(jì)算后，確定出合適的制動(dòng)電阻數(shù)值。制動(dòng)電阻的切除時(shí)間，也要通過詳細(xì)的計(jì)算，求出不同輸送功率下制動(dòng)電阻數(shù)值的上下限和投切時(shí)間，然后選擇一個(gè)合理的時(shí)間。5）強(qiáng)行勵(lì)磁一般的發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)都具有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置。當(dāng)由于外部短路而使發(fā)電機(jī)端電壓低于額定電壓的85%時(shí)，低電壓繼電器動(dòng)作，并通過一中間繼電器將勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)電阻強(qiáng)行短接，使勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流大大增加，提高了發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)。增加了發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率，減小了轉(zhuǎn)子的不平衡功率，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。減少原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率對(duì)于汽輪機(jī)采用快速的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)或者快速關(guān)閉氣門。聯(lián)鎖切機(jī)，即在切除故障的同時(shí)，聯(lián)鎖切除送端發(fā)電廠中的一臺(tái)或兩臺(tái)發(fā)電機(jī)。采用機(jī)械制動(dòng)，即采取轉(zhuǎn)子直接制動(dòng)的方法。以上三種方法，都是利用當(dāng)發(fā)生故障電磁功率減小時(shí)，通過減少原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率減少作用在轉(zhuǎn)子上的剩余功率，提高其暫態(tài)穩(wěn)定性。3.4研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)用MATLAB進(jìn)行電力系統(tǒng)仿真的主要步驟是：（1）建立系統(tǒng)模型：建立的是單機(jī)無窮大系統(tǒng)（SIMB）。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(jiǎn)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(jiǎn)化模型，更有利于得出結(jié)論，簡(jiǎn)化計(jì)算過程。圖3-6無輸電線的單機(jī)—無窮大系統(tǒng)原理圖假定聯(lián)絡(luò)阻抗為純電感，則由發(fā)電機(jī)向無窮大系統(tǒng)送出去的有功功率的P為：（3-3）式中—包括發(fā)電機(jī)阻抗在內(nèi)的發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)到無窮大系統(tǒng)母線的總阻抗；—功角；—發(fā)電機(jī)電勢(shì)；—系統(tǒng)母線電壓。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）ElectricalSources中的Three-PhaseSource（三相電源）模塊2）Elements中的Three-PhaseParallelRLCLoad（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，Three-PhaseFault（三相故障整流器）模塊用來仿真短路故障，Three-PhaseTransformer（TwoWindings）（三相變壓器繞組）模塊用來仿真變壓器，Machines里SynchronousMachinepuStandard（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。（4）結(jié)果分析仿真之后，分析所得的圖形。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。

4電力系統(tǒng)常用仿真簡(jiǎn)介4.1常用的電力系統(tǒng)仿真軟件電力系統(tǒng)分析軟件用數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行研究，可用來確定規(guī)劃設(shè)計(jì)報(bào)告、擬定運(yùn)行方式、整定自動(dòng)裝置的控制參數(shù)、進(jìn)行事故分析和輔助運(yùn)行人員作出正確的決策。此外，還可用于教學(xué)和培訓(xùn)?，F(xiàn)代化的電網(wǎng)迫切需要現(xiàn)代化的分析手段，對(duì)軟件的功能、精度、規(guī)模和速度提出了更高的要求，期望充分利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的最新成就分析和處理電網(wǎng)的實(shí)際問題。目前，國(guó)際上有多種電力系統(tǒng)分析軟件包，在各國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)踐和研究中發(fā)揮了很大的作用。目前常用的電力系統(tǒng)仿真軟件有：MATLAB產(chǎn)品族它們的一大特性是有眾多的面向具體應(yīng)用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數(shù)集應(yīng)用來對(duì)圖像信號(hào)處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等特殊應(yīng)用進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。它具有數(shù)據(jù)采集、報(bào)告生成和MATLAB語言編程產(chǎn)生獨(dú)立C/C++代碼等功能。MATLAB產(chǎn)品族具有下列功能：數(shù)據(jù)分析，數(shù)值和符號(hào)計(jì)算，工程與科學(xué)繪圖，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)字圖像信號(hào)處理，財(cái)務(wù)工程，建模、仿真、原型開發(fā)、應(yīng)用開發(fā)和圖形用戶界面設(shè)計(jì)等。MATLAB產(chǎn)品族被廣泛地應(yīng)用于信號(hào)與圖像處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、通訊系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。開放式的結(jié)構(gòu)使MATLAB產(chǎn)品族很容易針對(duì)特定的需求進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對(duì)問題的認(rèn)識(shí)的同時(shí)，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）是由美國(guó)加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，是20世紀(jì)80年代世界上應(yīng)用最廣的電路設(shè)計(jì)軟件，1998年被定為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1984年，美國(guó)MicroSim公司推出來基于SPICE的微機(jī)版PSPICE(Personal-SPICE)?，F(xiàn)在用得較多的是PSPICE6.2，可以說在同類產(chǎn)品中，它是功能最為強(qiáng)大的模擬和數(shù)字電路混合仿真EDA軟件，在國(guó)內(nèi)普遍使用。最近推出了PSPICE9.1版本。它可以進(jìn)行各種各樣的電路仿真、激勵(lì)建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出，并在同一窗口同時(shí)顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果。無論對(duì)哪種器件哪些電路進(jìn)行仿真，都可以得到精準(zhǔn)的仿真結(jié)果，并可以自行建立元器件和元器件庫(kù)。EWB（ElectronicWorkbench）軟件是InteractiveImageTechnologiesLtd在20世紀(jì)90年代初推出的電路仿真軟件。目前普遍使用的是EWB5.2，相對(duì)其它EDA軟件，它是較小巧的軟件。但它對(duì)模擬電路的混合仿真功能卻十分強(qiáng)大，幾乎100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果，并且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀，易學(xué)易用。它的很多功能模仿了SPICE的設(shè)計(jì)，但分析功能比PSPICE稍少一些。Protel是PROTEL公司在20世紀(jì)80年代末推出的CAD工具，是PCB設(shè)計(jì)者的首選軟件。它較早在國(guó)內(nèi)使用，普及率最高，有些高校的電路專業(yè)還專門設(shè)有Protel課程，幾乎所有的電路公司都要用到它。早期的Protel主要作為印刷版自動(dòng)布線工具使用，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE，它是個(gè)完整的全方位電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)（包含印刷電路板自動(dòng)布局布線），可編程邏輯器件設(shè)計(jì)，圖標(biāo)生成，支持宏操作等功能，并具有Client/Server(客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等)。使用多層印刷線路板的自動(dòng)布線，可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。Protel軟件功能強(qiáng)大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的功能是電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。以上各個(gè)電力系統(tǒng)仿真軟件的結(jié)構(gòu)和功能不同，它們各自的應(yīng)用領(lǐng)域也有所側(cè)重。4.2MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB一詞是MatrixLaboratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的縮寫。20世紀(jì)70年代后期，時(shí)任美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的CleveMoler教授為減輕學(xué)生編程負(fù)擔(dān)，為學(xué)生設(shè)計(jì)一組調(diào)用LLINPACK庫(kù)程序的“通俗易用”的接口，此即用Fortran編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。此后，MATLAB軟件的功能不斷得到豐富和發(fā)展。MATLAB是美國(guó)MATHWORK公司1984年開始推出的一種簡(jiǎn)潔的工程計(jì)算語言，它是以矩陣計(jì)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合到一個(gè)交互的工作環(huán)境中。在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。MATLAB將數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理、圖形功能和系統(tǒng)仿真融為一體，使用戶在易學(xué)易用的環(huán)境中解決問題，如同書寫數(shù)學(xué)公式一樣，避免了傳統(tǒng)的復(fù)雜專業(yè)編輯。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。該軟件有兩個(gè)特別明顯的功能：仿真與鏈接。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來對(duì)控制系統(tǒng)直接進(jìn)行模擬，很明顯，這可以將一個(gè)原本很復(fù)雜的系統(tǒng)變得相當(dāng)容易輸入。SIMULINK是一種強(qiáng)有力的仿真工具，它能讓使用者在圖形方式下以最小的代價(jià)來模擬真實(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)行。SIMULINK準(zhǔn)備有數(shù)百種預(yù)定義系統(tǒng)環(huán)節(jié)模型、最先進(jìn)有效的積分算法和直觀的圖示化工具。依托SIMULINK強(qiáng)健的仿真能力，用戶在原型機(jī)制造之前就可建立系統(tǒng)的模型，從而評(píng)估設(shè)計(jì)并修補(bǔ)瑕疵。SIMULINK具有如下特點(diǎn)：（1）建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的模型并進(jìn)行仿真。SIMULINK是一種圖形化的仿真工具，用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和控制規(guī)律的研究制定，SIMULINK幾乎可分析任何一種類型的真實(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。（2）以直觀的方式建模。利用SIMULINK可視化的建模方式，可迅速地建立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的框圖模型。只需在SIMULINK元件庫(kù)中選出合適的模塊并拖放到SIMULINK建模窗口，鼠標(biāo)點(diǎn)擊連接就可以了。（3）增添定制模塊元件和用戶代碼。SIMULINK模塊庫(kù)是可定制的，用戶也可以修改已有模塊的圖標(biāo)，允許用戶把自己編寫的C、FORTRAN、Ada代碼直接植入SIMULINK模型中。（4）快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬。SIMULINK優(yōu)秀的積分算法給非線性系統(tǒng)仿真帶來了極高的精度。SIMULINK的求解器能確保連續(xù)系統(tǒng)或離散系統(tǒng)的仿真高速、準(zhǔn)確的進(jìn)行。（5）分層次地表達(dá)復(fù)雜系統(tǒng)。根據(jù)需要，各種模塊可以組織成若干子系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，整個(gè)系統(tǒng)可以按照自頂向下或自底向上的方式搭建。（6）交互式的仿真分析。這種交互式的特征可幫助用戶快速評(píng)估不同的算法，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。SimPowerSystems庫(kù)是SIMULINK下面的一個(gè)專用模塊庫(kù)，是在SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行電力、電子系統(tǒng)建模和仿真的先進(jìn)工具。SimPowerSystems庫(kù)提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前自動(dòng)將仿真系統(tǒng)圖變化為狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后在SIMULINK下進(jìn)行仿真分析。它為電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電、輸變電系統(tǒng)和配電計(jì)算提供了強(qiáng)有力的解決方法，尤其是當(dāng)設(shè)計(jì)開發(fā)內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)勢(shì)更為突出。PSB（PowerSystemBlocket）是一個(gè)圖編輯器，在Simulink環(huán)境下能建立系統(tǒng)原理并進(jìn)行仿真計(jì)算。PSB庫(kù)提供了電力系統(tǒng)仿真通用的原件和裝置，包括RLC支路和負(fù)載、變壓器、傳輸線、避雷器、電機(jī)、電力電子裝置等。只需通過點(diǎn)擊和拖放PSB庫(kù)內(nèi)的模型即可建立用戶所需要的電力系統(tǒng)仿真原理圖，并利用模型元件的對(duì)話框來設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使用Simulink提供的示波器模型，可現(xiàn)實(shí)仿真結(jié)果及其波形。4.3MATLAB保存圖形模型圖的保存模型圖建立完后，點(diǎn)擊Edit,出現(xiàn)下拉菜單，選擇CopyModelToClipboard,就將模型圖復(fù)制成功了，在建立的文檔中粘貼即可。波形圖的保存運(yùn)行之后，打開scope，得到圖形，在matlab指令窗口輸入：>>set(0,'ShowHiddenHandles','on')>>set(gcf,'menubar','figure')然后按下回車，則在scope窗口會(huì)出現(xiàn)菜單欄。點(diǎn)擊Edit,選擇下拉菜單中的AxesProperties,即可修改圖形的背景顏色和波形的顏色等其它屬性：選擇下拉菜單中的CopyFigure,即把整個(gè)波形圖和坐標(biāo)復(fù)制成功，只需在建立的文檔中粘貼即可。

5基于SIMULINK的單機(jī)無窮大系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性仿真5.1單機(jī)-無窮大系統(tǒng)的建模單機(jī)無窮大系統(tǒng)原理圖如圖5-1.GTS圖5-1單機(jī)無窮大系統(tǒng)原理圖根據(jù)圖5-1建立的單機(jī)無窮大系統(tǒng)仿真原理圖如圖5-2.圖5-2單機(jī)無窮大仿真原理圖圖中使用到的基本模塊有：示波器scope，邏輯加，增益gain，電機(jī)測(cè)量模塊MachinesMeasurementDemux，同步電機(jī)（標(biāo)幺值單位）模塊SynchronousMachinepuStandard，勵(lì)磁系統(tǒng)ExcitationSystem，通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器GenericPowerSystemStabilizer，三相并聯(lián)RLC負(fù)載ThreePhaseParallelRLCLoad，雙繞組三相變壓器Three-PhaseTransformer(TwoWindings)，電壓測(cè)量模塊VoltageMeasurement，分布參數(shù)線路模塊DistributedParametersLine，三相電源Three-PhaseSource，三相故障Three-PhaseFault，POWERGUI運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在110KV及以上的大接地電流系統(tǒng)的高壓架空線路上，短路故障中70%以上短路故障都是接地短路，尤其在220-500KV的架空線路上，由于線間距離大，其中單相接地短路故障的幾率高達(dá)90%以上，所以仿真時(shí)的故障采取的是單相接地短路。仿真模型中，發(fā)電機(jī)采用的是標(biāo)幺制的同步電機(jī)，設(shè)置的有功是900MW；變壓器采用的是雙繞組三相變壓器，有功也是900MW，頻率均設(shè)置為我國(guó)電力的工頻50Hz。5.2采用的模塊及其參數(shù)設(shè)置MachinesMeasurementDemux(電機(jī)測(cè)量模塊)圖5-3電機(jī)測(cè)量模塊參數(shù)設(shè)置窗口SynchronousMachinepuStandard(同步電機(jī)（標(biāo)幺值單位）模塊)圖5-4同步電機(jī)（標(biāo)幺值單位）模塊參數(shù)設(shè)置窗口3.ExcitationSystem(勵(lì)磁系統(tǒng))圖5-5勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置窗口4.GenericPowerSystemStabilizer(通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)圖5-6通用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)設(shè)置窗口ThreePhaseParallelRL