電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算

1、<p>　　電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算</p><p><b>　　設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 11電氣（2）班 </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　2014-1-5</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目：電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算</p><p>　　一個220kV分網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)如

3、下：</p><p>　　500kV站（#1）的220kV母線視為無窮大母線，電壓恒定在230kV。</p><p>　　圖中，各變電站參數(shù)如下表：</p><p>　　各線路長度如圖所示。所有線路型號均為LGJ-2*300，基本電氣參數(shù)為：</p><p>　　正序參數(shù)： r = 0.054Ω/km, x = 0.308Ω/km, C =

4、0.0116 µF/km；</p><p>　　零序參數(shù)： r0 = 0.204Ω/km, x0 = 0.968Ω/km, C0 = 0.0078 µF/km；</p><p>　　40ºC長期運(yùn)行允許的最大電流：1190A。</p><p>　　燃煤發(fā)電廠G有三臺機(jī)組，均采用單元接線。電廠220kV側(cè)采用雙母接線。發(fā)電機(jī)組主要參數(shù)如下

5、表：</p><p>　　當(dāng)發(fā)電機(jī)采用三階模型時，勵磁環(huán)節(jié)（含勵磁機(jī)和勵磁調(diào)節(jié)器）模型如下（不考慮PSS）:</p><p><b>　　上圖中參數(shù)如下：</b></p><p>　　TR=0，KA=20， TA=0.1，Te=0.1，KE=1， KF=0.05，TF=0.7 </p><p>　　發(fā)電廠升壓變參數(shù)均為V

6、s%=10.5%，變比10.5kV/242kV。不計(jì)內(nèi)阻和空載損耗。</p><p>　　發(fā)電廠按PV方式運(yùn)行，高壓母線電壓定值為1.05VN?？紤]該電廠開機(jī)三臺，所有發(fā)電機(jī)保留10%的功率裕度。發(fā)電廠廠用電均按出力的7%考慮。</p><p>　　穩(wěn)定仿真中不考慮發(fā)電廠的調(diào)速器和原動機(jī)模型。負(fù)荷采用恒阻抗模型。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

7、：</b></p><p>　　1、進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和標(biāo)幺化，形成潮流計(jì)算參數(shù)；</p><p>　　2、用Matlab編制潮流計(jì)算程序，要求采用P-Q分解潮流計(jì)算方法。</p><p>　　3、用PowerWorld軟件進(jìn)行潮流計(jì)算并與自己編制的軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核和分析；</p><p>　　4、設(shè)#4和#5母線之間雙回線路中一回

8、的中點(diǎn)分別發(fā)生以下2種故障：</p><p>　　1） 1s時發(fā)生三相短路，1.1s同時切除故障線路三相；</p><p>　　2） 1s時單相接地短路，1.1s時同時切除故障線路三相。1.9s時三相重合閘。因重合于永久性故障，2.1s時再次切除故障線路。</p><p>　　試手工計(jì)算序網(wǎng)以及用網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗；</p><p>　　

9、5、用Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序（三臺機(jī)可并聯(lián)等值成一臺機(jī)），發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型（注：用ode45函數(shù)即可求解）。要求給出網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過程圖；要求輸出發(fā)電機(jī)功角，角速度，以及基于等面積定則的加速面積和減速面積（算加減速面積只要求三相故障情況）。 </p><p>　　6、針對問題4的故障方案，給出搖擺曲線，并計(jì)算故障的極限切除時間和極限切除角。與PowerWorld軟件的分析結(jié)果進(jìn)行比較校核

10、。</p><p>　　7、用PowerWorld作為分析工具，發(fā)電機(jī)采用三階模型，對第6步的故障方案進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，給出搖擺曲線，并計(jì)算故障的極限切除時間。</p><p>　　8、比較兩種模型的仿真結(jié)果，分析發(fā)電機(jī)模型選擇對于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。</p><p>　　9、分析勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)變化對于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響；</p><p>　　

11、10、編制課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)成果：</p><p>　　1、2位同學(xué)為一組，自行分工，但任務(wù)不能重復(fù)；</p><p>　　2、每位同學(xué)對自己的設(shè)計(jì)任務(wù)編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份；</p><p>　　3、一組同學(xué)共同完成一份完整的設(shè)計(jì)報(bào)告；</p><p>　　2、設(shè)計(jì)說明和報(bào)告應(yīng)包含：&

12、lt;/p><p>　　以上設(shè)計(jì)任務(wù)每一部分的計(jì)算過程和結(jié)果分析；</p><p>　　所編制的潮流和穩(wěn)定計(jì)算源程序（主要語句應(yīng)加注釋）；</p><p>　　潮流計(jì)算結(jié)果（潮流圖）</p><p>　　穩(wěn)定計(jì)算的功角曲線等；</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過程圖。</p><p>

13、;　　附注： ODE函數(shù)說明</p><p>　　Matlab提供了一階常微分方程組求解的系列函數(shù)：ode**。包括：ode45, ode23, ode113等，還有針對剛性系統(tǒng)的ode15s，ode23s等。這里可采用ode45編程（大家也可選擇和對比其它函數(shù)，不同編號采用的數(shù)值積分算法不同）。</p><p><b>　　函數(shù)形式：</b></p>

14、<p>　　[t, y]=ode45(odefun,[t1,tf],x0,options);</p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　odefun：列向量1*n，通過函數(shù)計(jì)算柄輸出的微分方程的右端項(xiàng)；</p><p>　　t1,tf: 分別制定積分的時間起點(diǎn)和終點(diǎn)；</p><p>　　

15、x0：列向量1*n，狀態(tài)變量初值</p><p>　　options：：微分優(yōu)化參數(shù)，是一個結(jié)構(gòu)體，使用odeset可以設(shè)置其具體參數(shù)，詳細(xì)內(nèi)容查看幫助。</p><p>　　t：為時間列向量1*m</p><p>　　y為狀態(tài)變量計(jì)算結(jié)果矩陣，m行代表時間點(diǎn)，n列代表n個狀態(tài)變量的時間序列值。</p><p>　　例如，求解如下微分方程：&

16、lt;/p><p>　　初值為x1=1,x2=0</p><p>　　從0s積分到3s，步長：0.1s</p><p>　　則，首先定義函數(shù)myfunc，計(jì)算微分方程右端項(xiàng)的值：</p><p>　　function dx=myfunc(x) </p><p><b>　　dx=[x(2) </b>&

17、lt;/p><p>　　2*sin(x(1) ] ;</p><p>　　Ode45函數(shù)引用如下：</p><p>　　x0= [ 1, 0]</p><p>　　options=odeset;</p><p>　　options.reltol=1e-8; </p><p>　　[t,y]=ode4

18、5(@myfunc,[0,3],x0,options)</p><p><b>　　華南理工大學(xué)</b></p><p>　　電力系 電氣工程和及其自動化 專業(yè)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書</p><p>　　茲發(fā)給2011級電氣2班學(xué)生 夏宇、吳冬皓 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書,內(nèi)容如下：</p>

19、<p>　　課程設(shè)計(jì)題目： 電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析和計(jì)算 </p><p><b>　　應(yīng)完成的項(xiàng)目：</b></p><p>　　用Matlab編制PQ分解法潮流計(jì)算程序，完成典型運(yùn)行方式的潮流計(jì)算并進(jìn)行分析；</p><p>　　用PowerWorld軟件對自己編制的軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核和分析；</p>&l

20、t;p>　　用Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序，發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型，要求給出網(wǎng)絡(luò)變換法求解轉(zhuǎn)移阻抗的變換過程圖；</p><p>　　選擇2-3種故障方案，計(jì)算故障的極限切除時間和極限切除角；</p><p>　　用PowerWorld做為分析工具，發(fā)電機(jī)采用三階模型，對上面的2-3種故障方案進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算故障的極限切除時間，分析發(fā)電機(jī)模型選擇對于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響，并且分析勵磁

21、調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)變化對于穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。</p><p><b>　　參考資料以及說明</b></p><p>　　《電力系統(tǒng)分析》（上、下冊）華中科技大學(xué)出版</p><p>　　《發(fā)電廠電氣部分》高等學(xué)校教材</p><p>　　《電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)用技術(shù)》東北大學(xué)出版社</p><p>　　Powe

22、rWorld 使用手冊</p><p>　　基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書于2014年12月22日發(fā)出，應(yīng)于2015年 1 月 5 日前完成，然后提交課程考試委員會進(jìn)行答辯。</p><p>　　系主任 批準(zhǔn) 年 月 </p><p&g

23、t;　　教員組主任 審核 年 月 日指導(dǎo)老師 簽 發(fā) 2014 年 12月 22日</p><p><b>　　電網(wǎng)參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　線路參數(shù)的計(jì)算和標(biāo)幺化</p><p>　　圖1 電網(wǎng)的等效線路圖</p><p>　　待求解電網(wǎng)的基準(zhǔn)功率取為100

24、MVA，基準(zhǔn)電壓220kV，則有</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　線路的正序參數(shù)：</b></p><p><b>　　（2）</b></p><p>　　線路阻抗標(biāo)幺值計(jì)算公式：</p><p><b>

25、;　?。?）</b></p><p>　　線路等值電納標(biāo)幺值計(jì)算公式：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　當(dāng)線路為雙回線路時，線路阻抗為單回線線路的一半，導(dǎo)納為單回線路的兩倍。各線路參數(shù)的標(biāo)幺化計(jì)算如下：</p><p>　　線路L12長度30km，則：Z12=0.5×

26、30×（0.054+j0.308）=（0.81+j4.62）Ω</p><p>　　B12=2×2π×50×0.0116×30×10-6=2.18544×10-4S</p><p>　　標(biāo)幺值：Z12*=（0.81+j4.62）×100/2302=0.00153+j0.00873</p><

27、p>　　B12*=2.18544×10-4×2302/100=0.11561</p><p>　　線路L23長度12km，則：Z23=0.5×12×（0.054+j0.308）=（0.32+j1.848）Ω</p><p>　　B23=2×2π×50×0.0116×12×10-6=8.74176

28、×10-5S</p><p>　　標(biāo)幺值：Z23*=（0.324+j1.848）×100/2302=0.00061+j0.00349</p><p>　　B23*=8.74176×10-5×2302/100=0.04624</p><p>　　線路L36長度32km，則：Z36=0.5×32×（0.054+

29、j0.308）=（0.864+j4.93）Ω</p><p>　　B36=2×2π×50×0.0116×32×10-6=2.33114×10-4S</p><p>　　標(biāo)幺值：Z36*=（0.864+j4.928）×100/2302=0.00163+j0.00932</p><p>　　B36*=

30、2.33114×10-4×2302/100=0.12322</p><p>　　線路L64長度20km，則：Z64=0.5×20×（0.054+j0.308）=（0.54+j3.08）Ω</p><p>　　B64=2×2π×50×0.0116×20×10-6=1.45696×10-4S&l

31、t;/p><p>　　標(biāo)幺值：Z64*=（0.54+j3.08）×100/2302=0.00102+j0.00582</p><p>　　B64*=1.45696×10-4×2302/100=0.07707</p><p>　　線路L45長度25km，則：Z45=25×（0.054+j0.308）=（0.675+j3.85）Ω&l

32、t;/p><p>　　B45=2π×50×0.0116×25×10-6=1.8212×10-4S</p><p>　　標(biāo)幺值：Z45*=（0.675+j3.85）×100/2302=0.00128+j0.00728</p><p>　　B45*=1.8212×10-4×2302/100=0.

33、09634</p><p>　　線路L51長度25km，則：Z51=25×（0.054+j0.308）=（0.675+j3.85）Ω</p><p>　　B51=2π×50×0.0116×25×10-6=1.8212×10-4S</p><p>　　標(biāo)幺值：Z51*=（0.675+j3.85）×1

34、00/2302=0.00128+j0.00728</p><p>　　B51*=1.8212×10-4×2302/100=0.09634</p><p>　　綜上，電網(wǎng)的線路參數(shù)的有名值和標(biāo)幺值如下表所示：</p><p>　　表1.1 線路參數(shù)的標(biāo)幺值和有名值統(tǒng)計(jì)</p><p>　　線路零序參數(shù)的標(biāo)幺值計(jì)算與正序相似

35、，如表1.2所示。</p><p>　　表1.2 線路零序參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　節(jié)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)</b></p><p>　　在給定的220kV網(wǎng)架中共有6個節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)1是500kV變電站，為平衡節(jié)點(diǎn)，視為無窮大系統(tǒng)，電壓穩(wěn)定在230kV，即1.0VN。節(jié)點(diǎn)2、3、4、5均為PQ節(jié)點(diǎn)，并且?guī)в幸欢ǖ呢?fù)荷。此外，節(jié)點(diǎn)6為PV節(jié)

36、點(diǎn)，由于發(fā)電機(jī)并不總是滿載運(yùn)行，在正常運(yùn)行時，考慮到7%的廠用電，因而發(fā)電機(jī)機(jī)組發(fā)出的總有功功率為：</p><p>　　滿載運(yùn)行時， （5）</p><p>　　于是，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)組滿載時，每臺機(jī)組的出力為837/3=279MW，發(fā)電機(jī)機(jī)端額定電壓為10.5kV，出線側(cè)的高壓母線電壓穩(wěn)定在1.05VN，各個節(jié)點(diǎn)的參數(shù)信息如表1.3所示。</p><

37、p>　　表1.3 各節(jié)點(diǎn)參數(shù)一覽表</p><p><b>　　電網(wǎng)潮流計(jì)算</b></p><p>　　采用Matlab計(jì)算電網(wǎng)潮流</p><p>　　先進(jìn)行電網(wǎng)的等效線路參數(shù)的計(jì)算與標(biāo)幺化，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。然后利用各個節(jié)點(diǎn)的類型信息，利用PQ分解法進(jìn)行電網(wǎng)潮流計(jì)算。本文編寫了基于Matlab平臺的PQ分解法計(jì)算程序，對電網(wǎng)進(jìn)行了

38、潮流計(jì)算，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定時各節(jié)點(diǎn)的電壓，以及線路損耗等，分析了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時各線路的輸送功率。</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)信息處理</b></p><p>　　形成電網(wǎng)線路的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是進(jìn)行潮流計(jì)算前必須要做的準(zhǔn)備。首先利用線路的標(biāo)幺值參數(shù)整合成矩陣，使其包含線路的所有信息，再形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。具體如下：</p><p>　　構(gòu)造支路信

39、息矩陣B1，每一行代表一條線路，每行中的各元素表示線路不同的信息（注：節(jié)點(diǎn)G記為節(jié)點(diǎn)6）：1、支路首端節(jié)點(diǎn)號；2、支路末端節(jié)點(diǎn)號；3、支路阻抗標(biāo)幺值；4、支路對地電納標(biāo)幺值；本題形成的B1矩陣見附錄。</p><p>　　構(gòu)造節(jié)點(diǎn)信息矩陣B2，題目給定的網(wǎng)絡(luò)共有6個節(jié)點(diǎn)，本文編程中的B2矩陣為6×5的矩陣，每一行代表一個節(jié)點(diǎn)的信息，每一行中的各元素的含義：1、該節(jié)點(diǎn)編號；2、該節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷有功功率（負(fù)荷為

40、負(fù)，發(fā)電機(jī)為正）；3、該節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷無功功率（負(fù)荷為負(fù)，發(fā)電機(jī)為正）；4、PV節(jié)點(diǎn)電壓給定值和PQ節(jié)點(diǎn)的初始值；5、節(jié)點(diǎn)類型（其中，1表示平衡節(jié)點(diǎn)，2表示PQ節(jié)點(diǎn)，3表示PV節(jié)點(diǎn)）。待求解網(wǎng)架中，1號節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，2~5號節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)，6號節(jié)點(diǎn)（即母線G）為PV節(jié)點(diǎn)。本題形成的B2矩陣見附錄。</p><p>　　基于Matlab的PQ分解法程序</p><p><b>　　編

41、程思想如下：</b></p><p>　　形成待求解電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：根據(jù)支路信息矩陣B1，計(jì)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納。其中互導(dǎo)納即導(dǎo)線阻抗的負(fù)倒數(shù)，自導(dǎo)納則通過遍尋與節(jié)點(diǎn)相連的線路來計(jì)算。將互導(dǎo)納填入矩陣對應(yīng)行列，自導(dǎo)納填入對角線即形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。</p><p>　　形成簡化雅克比矩陣：根據(jù)上面算的的雅克比矩陣，使用find函數(shù)從節(jié)點(diǎn)信息矩陣B2的標(biāo)志字中找出PQ+PV節(jié)點(diǎn)和PQ節(jié)點(diǎn)

42、對應(yīng)的行編號，根據(jù)兩類行編號取節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的子矩陣即可分出簡化雅克比矩陣J1和J2</p><p>　　初始化各節(jié)點(diǎn)電壓（幅值和相角）的存儲矩陣和各節(jié)點(diǎn)注入功率（實(shí)部和虛部）的存儲矩陣，以存放迭代過程中的中間值和輸出最終值；</p><p>　　構(gòu)造各節(jié)點(diǎn)的潮流方程，進(jìn)入潮流計(jì)算程序，計(jì)算不平衡功率ΔP，判斷ΔP是否小于可接受誤差。若ΔP大于可接受誤差，則進(jìn)行相角修正，求修正量可根據(jù)簡化雅

43、克比矩陣J1和J2，直接使用matlab的右除功能求解。計(jì)算不平衡功率ΔQ判斷ΔQ是否小于可接受誤差。若ΔQ大于可接受誤差，則進(jìn)行電壓幅值修正。</p><p>　　重復(fù)4）步，直到和都滿足要求（都小于誤差精度ε=1.0×10-5 ）時，計(jì)算結(jié)束。計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率、線路功率、線路電流、線路損耗和總網(wǎng)損。</p><p>　　顯示計(jì)算結(jié)果，由結(jié)果可知，使用5次迭代即可滿足誤差精度要

44、求</p><p>　　PQ分解法潮流計(jì)算的結(jié)果分析</p><p>　　利用2.1.2節(jié)的PQ分解法的matlab程序計(jì)算的電網(wǎng)潮流結(jié)果如附錄中附2圖所示。將matlab程序計(jì)算的結(jié)果整理如下：</p><p>　　1）各節(jié)點(diǎn)的電壓和注入功率如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 各節(jié)點(diǎn)電壓和注入功率</p><

45、;p>　　2）各支路的狀態(tài)如表2.2所示。表中的功率值均為標(biāo)幺值，基準(zhǔn)功率SB=100MW。</p><p>　　表2.2 各支路的狀態(tài)</p><p>　　全網(wǎng)的功率損耗可按下式（6）計(jì)算：</p><p><b>　?。?） </b></p><p>　　即：網(wǎng)損率=×100%=0.47%</

46、p><p>　　采用PowerWorld進(jìn)行潮流計(jì)算</p><p>　　PowerWorld仿真軟件簡介</p><p>　　PowerWorld Simulator（仿真器）是一個電力系統(tǒng)仿真軟件包，其設(shè)計(jì)界面友好，并有高度的交互性。該仿真軟件能夠進(jìn)行專業(yè)的工程分析。而且由于其可交互性和可繪圖性，它也可以用于向非專業(yè)用戶解釋電力系統(tǒng)的運(yùn)行操作。 </p>

47、<p>　　該仿真器是一個集成的產(chǎn)品，其核心是一個全面、強(qiáng)大的潮流計(jì)算程序。它能夠有效地計(jì)算高達(dá)10,0000個節(jié)點(diǎn)的電力網(wǎng)絡(luò)，因此當(dāng)它作為一個獨(dú)立的潮流分析軟件包時，性非常實(shí)用。與其它商業(yè)潮流計(jì)算軟件包不同，該軟件可以讓用戶通過生動詳細(xì)的全景圖來觀察電力系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)模型可以通過使用仿真軟件的圖形編輯工具很容易地進(jìn)行修改，用戶只需輕輕點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)就可以在檢修期間切換線路、增加新的線路或發(fā)電機(jī)、確定新的交易容量。仿真器廣

48、泛地使用了圖形和動畫功能，大大地增強(qiáng)了用戶對系統(tǒng)特性、問題和約束的理解，以便于用戶對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。它基本的工具包括經(jīng)濟(jì)調(diào)度、區(qū)域功率經(jīng)濟(jì)分配分析、功率傳輸分配因子計(jì)算（PTDF）、短路分析以及事故分析等功能的工具。</p><p>　　PowerWorld仿真計(jì)算</p><p><b>　　建立潮流模型</b></p><p>　　在軟件的編

49、輯模式下，節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，電壓恒定為VN，為了反映平衡節(jié)點(diǎn)這一特性，節(jié)點(diǎn)1應(yīng)接一臺容量無窮大的發(fā)電機(jī)。具體參數(shù)設(shè)置如圖2.1所示，機(jī)組的有功出力是不確定的，可在框內(nèi)暫時填為300MW。</p><p>　　圖2.1 接在平衡節(jié)點(diǎn)處的發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置</p><p>　　節(jié)點(diǎn)6為PV節(jié)點(diǎn)，P=753.3MW，V=1.05VN，為了方便后面的穩(wěn)定計(jì)算，按題目中要求，節(jié)點(diǎn)6接3臺參數(shù)一樣的機(jī)組

50、，其中正常運(yùn)行時各機(jī)組發(fā)出的有功功率P1=P2=P3=251.1MW。具體參數(shù)設(shè)置如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 接在節(jié)點(diǎn)6處的發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置</p><p>　　其余節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)，將其基準(zhǔn)電壓更改為230kV之后，再帶上相應(yīng)大小的負(fù)荷。最后，用輸電線路將各節(jié)點(diǎn)連接起來。</p><p>　　采用powerworld畫出的單相接線圖如圖2.3所示

51、。</p><p>　　圖2.3 采用powerworld畫出的接線圖</p><p><b>　　潮流計(jì)算結(jié)果</b></p><p>　?。?）各節(jié)點(diǎn)電壓如表2.3所示</p><p>　　表2.3 各節(jié)點(diǎn)電壓</p><p>　　（2）各發(fā)電機(jī)狀態(tài)如表2.4所示</p>

52、<p>　　表2.4 各發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)</p><p>　?。?）電網(wǎng)網(wǎng)損率的計(jì)算</p><p>　　網(wǎng)損率按以下公式（7）計(jì)算：</p><p><b>　　（7）</b></p><p>　　其中，發(fā)電機(jī)輸出功率包括發(fā)電廠和平衡節(jié)點(diǎn)的功率，發(fā)電機(jī)輸出功率和負(fù)荷均只取有功分量。則發(fā)電機(jī)輸出功率PD=3*2

53、51.1MW+440.35MW=1193.65MW?？傌?fù)荷PL =246MW+331MW+238MW+373MW=1188MW</p><p>　　PowerWorld仿真結(jié)果與Matlab計(jì)算結(jié)果對比分析</p><p>　　以上，我們分別用PowerWorld仿真軟件和Matlab平臺對待求解電網(wǎng)進(jìn)行了潮流計(jì)算，得出各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓和各支路的潮流狀態(tài)。接下來，我們將兩種方法得出的各節(jié)點(diǎn)

54、電壓和各支路的潮流狀態(tài)進(jìn)行對比：</p><p>　　各節(jié)點(diǎn)電壓的對比如表2.5所示：</p><p>　　表2.5 各節(jié)點(diǎn)電壓的對比</p><p>　　比較兩種計(jì)算結(jié)果的各節(jié)點(diǎn)電壓可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)電壓的最大偏差為0.138kV，不超過0.06%。所以，兩種計(jì)算潮流得出的節(jié)點(diǎn)電壓具有很好的一致性。說明兩種計(jì)算方法都是準(zhǔn)確可行的。</p><p&

55、gt;　?。?）各支路狀態(tài)的對比如表2.6所示：</p><p>　　表2.6 各支路狀態(tài)的對比</p><p>　　比較兩種計(jì)算結(jié)果的各支路潮流可以發(fā)現(xiàn)，有功功率的最大偏差為1.64MW，不超過1.64%。所以，兩種計(jì)算潮流得出的支路潮流具有很好的一致性。說明兩種計(jì)算方法都是準(zhǔn)確可行的。</p><p>　　手工計(jì)算序網(wǎng)及轉(zhuǎn)移阻抗</p><

56、p>　　負(fù)荷、發(fā)電機(jī)、變壓器的處理</p><p><b>　　發(fā)電機(jī)的處理</b></p><p>　　接在節(jié)點(diǎn)6的有三臺發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的容量SG(N)=300/0.85=352.94MVA，VG(N)=10.5kV，而基準(zhǔn)容量SB=100MW，為了使變壓器的標(biāo)幺變比k*=1，在10kV電壓等級下的基準(zhǔn)電壓VB2=230/242*10.5=9.979kV。則歸

57、算到全網(wǎng)基準(zhǔn)后的發(fā)電機(jī)參數(shù)可按式（8）來計(jì)算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　代入?yún)?shù)，求得Xd=0.5803，X q=0.3701，Xd’=0.0565.</p><p>　　為了簡化網(wǎng)絡(luò)，將三臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)等值成一臺機(jī)組。等效后的機(jī)組出力P=753.3MW，Xd=0.5803/3=0.1934，Xq=0.37

58、01/3=0.1234，Xd’=0.0565/3=0.0188.</p><p>　　發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型，即E’恒定模型。在網(wǎng)絡(luò)變換中，用電壓為E’、內(nèi)阻為Xd’的電壓源來等效原來的三臺機(jī)組。</p><p>　　另外，發(fā)電的負(fù)序參數(shù)可以認(rèn)為和正序參數(shù)相等。</p><p><b>　　變壓器的處理</b></p><p

59、>　　由上面計(jì)算可知，當(dāng)基準(zhǔn)電壓VB1=230kV，VB2=9.979kV時，標(biāo)幺變比k*=1，所以可以用一個純電抗來等效變壓器，其中電抗值可由（7）式計(jì)算</p><p>　　= 0.0332 （9）</p><p>　　同理三臺變壓器可等效為一臺，此時XT=0.0332/3=0.01107</p><p><b>　　負(fù)荷的處理&l

60、t;/b></p><p>　　由題目要求，負(fù)荷采用恒阻抗模型，計(jì)算公式為</p><p><b>　　(10)</b></p><p>　　其中，U是負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)的電壓，是負(fù)荷的共軛值。在本例中，正常運(yùn)行下負(fù)荷所在節(jié)點(diǎn)電壓近似為VN，由式8求得各負(fù)荷的等效阻抗如表3.1所示：</p><p>　　表3.1 各負(fù)

61、荷的等效阻抗</p><p>　　負(fù)序等效阻抗如表3.2所示：</p><p>　　表3.2 各負(fù)荷的等效阻抗（負(fù)序）</p><p>　　采用網(wǎng)絡(luò)變換法的具體步驟</p><p><b>　　單回線三相短路</b></p><p><b>　　穩(wěn)態(tài)運(yùn)行</b></p

62、><p>　　∏型等值電路里，線路兩端存在并聯(lián)電容，即與負(fù)荷等值阻抗并聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)變換時，先將這些并聯(lián)電容消去。</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)1，沒有負(fù)荷，其中B12= j0.1157，B51= j0.0964 ，則等效導(dǎo)納</p><p><b>　　=j0.1060</b></p><p>　　即= -j9.4313<

63、/p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)2，負(fù)荷ZL2=0.3695+j0.0300，其中B12= j0.1157，B23= j0.0463，則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 2.6887-j0.1376</p><p>　　即= 0.3710+j0.01899</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)3，負(fù)荷ZL3=0.2554+j0.0740，其中B23=j0.04

64、63，B3G= j0.1234，則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 3.6177-j0.9535</p><p>　　即= 0.2585+j0.0681</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)G，不帶負(fù)荷，其中B3G=j 0.1234，BG4= j 0.0771，則等效導(dǎo)納</p><p><b>　　= j0.1002</b>&

65、lt;/p><p>　　即= -j9.9755</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)4，負(fù)荷ZL4= 0.3345+j0.1293，其中BG4=j 0.0771，B45= j 0.0964，則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 2.6013-j0.9188</p><p>　　即= 0.3418+j0.1208</p><p>　　

66、對于節(jié)點(diǎn)5，負(fù)荷ZL5= 0.2301+j0.0592，其中B45=j0.0964，B51= j 0.0964，則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 4.0768-j0.9529</p><p>　　即= 0.2326+j0.0544</p><p>　　綜上，經(jīng)過上述簡化的電網(wǎng)接線圖如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 簡化后的模

67、型</p><p>　　表3.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中各元件的阻抗標(biāo)幺值</p><p>　?。?）消去節(jié)點(diǎn)2：在圖3.1的基礎(chǔ)上通過星三角變換進(jìn)行第一步簡化，可將節(jié)點(diǎn)2消去。</p><p>　　圖3.2 消去節(jié)點(diǎn)2</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　將并聯(lián)的兩對阻

68、抗合并后得：</p><p>　?。?）消去節(jié)點(diǎn)3：在圖4.2的基礎(chǔ)上通過星三角變換進(jìn)行第二步簡化，可將節(jié)點(diǎn)3消去：</p><p>　　圖3.3 消去節(jié)點(diǎn)3 </p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：<

69、/p><p>　?。?）消去節(jié)點(diǎn)4：在圖3.3的基礎(chǔ)上通過星三角變換進(jìn)行三步簡化，可將節(jié)點(diǎn)4消去。</p><p>　　圖3.4 消去節(jié)點(diǎn)4</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p>　?。?）消去節(jié)點(diǎn)5：在圖3.4的基礎(chǔ)上通過星

70、三角變換進(jìn)行四步簡化，可將節(jié)點(diǎn)5消去。</p><p>　　圖3.5 消去節(jié)點(diǎn)5</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p>　　（4）消去節(jié)點(diǎn)G：在圖3.5的基礎(chǔ)上通過星三角變換進(jìn)行四步簡化，可將節(jié)點(diǎn)G消去。</p><p>

71、　　圖3.6 消去節(jié)點(diǎn)G</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p><b>　　轉(zhuǎn)移阻抗即為</b></p><p><b>　　短路后</b></p><p>　　三相短路后相當(dāng)于

72、接一根接地線，如圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 三相短路后</p><p>　　按照上述正常運(yùn)行時的網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡，最后可以化為和圖3.5一樣的結(jié)構(gòu)，參數(shù)為</p><p><b>　　轉(zhuǎn)移阻抗即為</b></p><p><b>　　切除故障</b></p>&

73、lt;p>　　切除故障后L45由雙回線變?yōu)橐换鼐€，結(jié)構(gòu)如圖3.8。</p><p>　　圖3.8 三相短路切除故障后</p><p>　　按照上述網(wǎng)絡(luò)變換方法進(jìn)行化簡，最后可以化為和圖3.5一樣的結(jié)構(gòu)，參數(shù)為</p><p><b>　　轉(zhuǎn)移阻抗即為</b></p><p><b>　　單回線單相短路&

74、lt;/b></p><p><b>　　短路后</b></p><p>　　單相短路后相當(dāng)于在短路點(diǎn)通過一個等效阻抗接地，如圖3.9。</p><p>　　圖3.9 單相接地短路</p><p>　　X△= X(2)+X(0)，X(2)為負(fù)序阻抗，X(0)為零序阻抗。負(fù)序和零序阻抗的網(wǎng)絡(luò)變換過程如下：</

75、p><p><b>　　負(fù)序：</b></p><p><b>　　零序：</b></p><p>　　按照3.2.1.1網(wǎng)絡(luò)變換的方法進(jìn)行化簡，最后可以化為和圖3.5一樣的結(jié)構(gòu)，參數(shù)為 負(fù)序：</p><p><b>　　零序：</b></p><p&g

76、t;<b>　　切除故障</b></p><p>　　切除故障后的網(wǎng)絡(luò)化簡結(jié)果為：</p><p><b>　　轉(zhuǎn)移阻抗即為：</b></p><p>　　采用matlab分析計(jì)算</p><p>　　故障1：L45一回的中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路</p><p>　　求解有功功

77、率傳輸特性</p><p>　　在潮流分析中采用Matlab仿真數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)1的電壓V=1，P1=440.323/100=4.40323，Q1=111.769/100=1.11769。則有</p><p>　　=0.04604 (10)</p><p>　　=0.18171 (11)</p><p>

78、　　=0.97112 (12)</p><p>　　有功功率輸入特性按下面的式子來計(jì)算，其中，為輸入阻抗的阻抗角，，為轉(zhuǎn)移阻抗的阻抗角。</p><p><b>　　(13)</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)后得 </p><p>

79、　　由于穩(wěn)定時，P=7.533，代入式13后求得功角初值δ0=</p><p>　　Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序</p><p><b>　　1）參數(shù)的求取</b></p><p>　　慣性時間常數(shù)TJN=6.75，歸算到全網(wǎng)后，三臺機(jī)組等效為一臺機(jī)組后，。</p><p>　　由5.1.1知，E’=0.97112，V=

80、1，穩(wěn)定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)移阻抗Z12=，輸入阻抗Z11=。此時，</p><p><b>　　(14)</b></p><p>　　當(dāng)線路L45中點(diǎn)發(fā)生一回線三相對稱短路時，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z12=，輸入阻抗Z11=。代入等式后得：</p><p><b>　　(15)</b></p><p&

81、gt;　　當(dāng)線路L45的故障切除后，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z12=，輸入阻抗Z11= 。代入式12后得：</p><p><b>　　(16)</b></p><p><b>　　2）計(jì)算程序</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程如下：</b></p><p&

82、gt;<b>　　(17)</b></p><p>　　而Pe的表達(dá)式分別為式14、15、16所示，故可以采用Matlab軟件求解這組微分方程。由于Pe的表達(dá)式在不同的狀態(tài)下（故障前、故障后、切除后）是不一樣的，所以需要Matlab定義多個時間段進(jìn)行仿真。此外，為了加快功角的收斂速度，添加了阻尼部分，阻尼系數(shù)D設(shè)為10。</p><p>　　假設(shè)在0s時刻線路L45一

83、回線發(fā)生了三相對稱短路，在0.1s時斷路器將故障切除，則采用Matlab編制的程序如下所示：</p><p><b>　　子函數(shù)</b></p><p>　　function xdot=simb(t,x,flag,a,b,c)</p><p>　　xdot=[(x(2)-1)*314.159265;</p><p>　　

84、1/71.47*(7.533-a-b*sin(x(1)+c)-10*(x(2)-1))];%定義轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程組</p><p><b>　　主程序:</b></p><p>　　w0=1;tc=0.1;%給定角速度初值為1，故障切除時間為0.1s</p><p>　　h_opt=odeset;</p><p>　　x0=

85、[15.533*pi/180;w0];%給定微分方程組的初值</p><p>　　a=1.363;b=11.154;c=-0.244*pi/180;%短路后的P2</p><p>　　[t1,x1]=ode45('simb',[0,tc],x0,h_opt,a,b,c);%求解第一個區(qū)間[0,tc]</p><p>　　x02= x1 (end,:)

86、';%給第二個計(jì)算區(qū)間賦初值</p><p>　　a=1.333;b=22.564;c=-0.041*pi/180; %故障切除后的P3</p><p>　　[t2,x2]=ode45('simb',[tc,30],x02,h_opt,a,b,c); %求解第二個區(qū)間[tc,30s]</p><p>　　t=[t1;t2];</p>

87、;<p>　　x=[x1;x2];</p><p>　　plot(t,x(:,1),'r-',t,x(:,2),'b-')%畫出搖擺曲線</p><p>　　運(yùn)行程序后得搖擺曲線如下，功角逐漸穩(wěn)定，可知發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖4.1 tc=0.1s時的搖擺曲線</p><p>　

88、　在故障切除時間更改為0.5后，將Matlab程序中的tc賦值為0.5s，得到的搖擺曲線如下，雖然發(fā)電機(jī)的震蕩幅度更大了，但是發(fā)電機(jī)仍然趨于穩(wěn)定。</p><p>　　圖4.2 tc=0.5s時的搖擺曲線</p><p>　　在故障切除時間更改為10后，將Matlab程序中的tc賦值為10s，得到的搖擺曲線如下，此時發(fā)電機(jī)仍然趨于穩(wěn)定。</p><p>　　圖4.

89、3 tc=10s時的搖擺曲線</p><p>　　由以上三個matlab仿真的功角搖擺曲線可知，無論何時切除故障，該電網(wǎng)都能夠自身達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。也就是說，該網(wǎng)絡(luò)以特定的發(fā)電機(jī)模型時發(fā)生單回路的三相對稱對電網(wǎng)的沖擊是很有限的，亦即其具備很好的抵抗外界擾動的能力。 所以這種故障對于電網(wǎng)是不存在極限切除角的。</p><p>　　故障2：L45一回的中點(diǎn)處發(fā)生單相接地短路</

90、p><p>　　求解有功功率傳輸特性</p><p>　　慣性時間常數(shù)TJN=6.75，歸算到全網(wǎng)后，三臺機(jī)組等效為一臺機(jī)組后，。</p><p>　　由5.1.1知，E’=0.97112，V=1，穩(wěn)定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)移阻抗Z12=，輸入阻抗Z11=。此時，</p><p>　　當(dāng)線路L45中點(diǎn)發(fā)生一回線單相接地短路時，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗

91、Z12=，輸入阻抗Z11=。代入等式后得：</p><p>　　當(dāng)線路L45的故障切除后，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z12=， 輸入阻抗Z11= 。代入式12后得：</p><p>　　線路L45重合閘后，因?yàn)闉橛谰眯怨收希β侍匦詾椋?lt;/p><p>　　重合于永久性故障，再次切除后，功率特性為：</p><p>　　Matl

92、ab編制穩(wěn)定計(jì)算程序</p><p>　　單相接地故障的matlab程序與三相短路故障相似，其simb函數(shù)與三相接地故障的程序相同，如下所示。</p><p><b>　　子函數(shù)</b></p><p>　　function xdot=simb(t,x,flag,a,b,c)</p><p>　　xdot=[(x(2)-

93、1)*314.159265;</p><p>　　1/71.47*(7.533-a-b*sin(x(1)+c)-10*(x(2)-1))];%定義轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程組</p><p><b>　　主程序:</b></p><p>　　w0=1;tc=0.1;%給定角速度初值為1，故障切除時間為0.1s</p><p>　　h_

94、opt=odeset;</p><p>　　x0=[15.533*pi/180;w0];%給定微分方程組的初值</p><p>　　a=1.2058;b=22.167;c=0.252*pi/180;%短路后的P2</p><p>　　[t1,x1]=ode45('simb',[0,tc],x0,h_opt,a,b,c);%求解第一個區(qū)間[0,tc]&

95、lt;/p><p>　　x02= x1 (end,:)';%給第二個計(jì)算區(qū)間賦初值</p><p>　　a=1.333;b=22.564;c=-0.041*pi/180; %故障切除后的P3</p><p>　　[t2,x2]=ode45('simb',[tc,0.9],x02,h_opt,a,b,c); %求解第二個區(qū)間[tc,0.9s]<

96、;/p><p>　　x03=x2(end,:)';</p><p>　　a=1.2058;b=22.167;c=0.252*pi/180;%重合閘后的P3</p><p>　　[t3,x3]=ode45('simb',[0.9,1.1],x03,h_opt,a,b,c);</p><p>　　x04=x3(end,:)&#

97、39;;</p><p>　　a=1.333;b=22.564;c=-0.041*pi/180; %再次切除后的P4</p><p>　　[t4,x4]=ode45('simb',[1.1,30],x04,h_opt,a,b,c);</p><p>　　t=[t1;t2;t3;t4];</p><p>　　x=[x1;x2;x

98、3;x4];</p><p>　　plot(t,x(:,1),'r-',t,x(:,2),'b-')%畫出搖擺曲線</p><p>　　運(yùn)行程序后得搖擺曲線如下，功角逐漸穩(wěn)定，可知發(fā)電機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖4.4 tc=0.1s時的搖擺曲線</p><p>　　0s時單相接地短路，10s時同時切

99、除故障線路三相。14s時三相重合閘。因重合于永久性故障，30s時再次切除故障線路。</p><p>　　圖4.5 tc=10s時的搖擺曲線</p><p>　　由波形的變化可知，該電網(wǎng)在特定的發(fā)電機(jī)模型下，單回路線路發(fā)生單相對地短路、故障后重合閘或者永久性故障的時候，在不進(jìn)行其他操作下電網(wǎng)自身都可以不失步的過渡到另外一個穩(wěn)定狀態(tài)，可見其抵抗外界擾動的能力較強(qiáng)，亦即其暫態(tài)穩(wěn)定性比較好。&l

100、t;/p><p>　　等面積法則證明沒有極限切除角</p><p><b>　　故障方案一</b></p><p>　　由第5部分知， 當(dāng)線路L45一回線發(fā)生三相對稱短路，</p><p><b>　　當(dāng)故障切除后，</b></p><p><b>　　。</b&

101、gt;</p><p>　　臨界角為，滿足式，即 </p><p><b>　　求得</b></p><p>　　設(shè)極限切除角為，由等面積定則有</p><p>　　將參數(shù)代入后解方程，明顯方程不存在解，即不存在極限切除角。 </p><p>　　綜

102、上所述，用matlab、powerworld以及用等面積法則所求得的結(jié)果都是一致的，即L45中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路時不存在極限切除角</p><p><b>　　故障方案二</b></p><p>　　由第5部分知， 當(dāng)線路L45一回線發(fā)生單相接地短路，</p><p><b>　　當(dāng)故障切除后，</b></p>

103、;<p><b>　　。</b></p><p>　　臨界角為，滿足式，即 </p><p><b>　　求得</b></p><p>　　設(shè)極限切除角為，由等面積定則有</p><p>　　將參數(shù)代入后解方程，明顯方程不存在解，即不存在極限切除角

104、。 </p><p>　　采用powerworld分析計(jì)算</p><p>　　采用 PowerWorld分析結(jié)果（二階）</p><p>　　在PowerWorld軟件里給發(fā)電機(jī)建立暫態(tài)穩(wěn)定模型，其中平衡節(jié)點(diǎn)用一臺大發(fā)電機(jī)代替，選定GENPWTwoAxis模型，把其中的H值設(shè)得非常大（此處設(shè)為300.000），其他都用默認(rèn)參數(shù)。三臺機(jī)組則定義為經(jīng)典二階模

105、型，即E’恒定模型（GENCLS），具體參數(shù)設(shè)計(jì)如圖5.1、圖5.2所示：</p><p>　　圖5.1 接在平衡節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)模型參數(shù)設(shè)置</p><p>　　圖5.2 發(fā)電機(jī)GENCLS模型參數(shù)設(shè)置</p><p>　　故障方案一：線路L45一回線中點(diǎn)發(fā)生三相對稱短路</p><p>　　在事件窗口添加：#4和#5母線之間雙回線路中一回

106、的中點(diǎn)20s時發(fā)生三相短路，20.1s同時切除故障線路三相，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖5.3 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　在事件窗口添加：#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)20s時發(fā)生三相短路，25s同時切除故障線路三相，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖5.4

107、Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　在事件窗口添加：#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)20s時發(fā)生三相短路，40s同時切除故障線路三相，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖5.5 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　由以上三個圖可見，無論何時切除故障，該電網(wǎng)都能夠自身達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。&l

108、t;/p><p>　　故障方案二：線路L45一回線中點(diǎn)處發(fā)生單相接地短路</p><p>　　20s時單相接地短路，20.1s時同時切除故障線路三相。20.9s時三相重合閘。因重合于永久性故障，21.1s時再次切除故障線路。</p><p>　　圖5.6 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　20s時單相接地短路，30s時

109、同時切除故障線路三相。34s時三相重合閘。因重合于永久性故障，40s時再次切除故障線路。</p><p>　　圖5.7 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　故障說明：因?yàn)榫€路L45是雙回路線路，如果單純是單回線路發(fā)生對稱短路，由于還有另外一回線路正常工作，并聯(lián)后的轉(zhuǎn)移阻抗并不會很大，即故障后的電磁功率不會明顯減小。換言之，單回路發(fā)生故障時，對系統(tǒng)的沖擊有限。<

110、;/p><p>　　采用Power World分析故障（三階）</p><p>　　故障方案一：線路L45一回線中點(diǎn)發(fā)生三相對稱短路</p><p>　　由于發(fā)電機(jī)采用三階模型，在PowerWorld軟件中給接在節(jié)點(diǎn)6的發(fā)電機(jī)添加GENTRA模型，勵磁系統(tǒng)設(shè)為BPA_EA。具體參數(shù)設(shè)置分別如圖4.13，圖4.14。</p><p>　　圖5.8

111、發(fā)電機(jī)GENTRA模型參數(shù)設(shè)置</p><p>　　圖5.9 勵磁系統(tǒng)BPA_EA模型參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在20s線路#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)發(fā)生三相短路，20.1s時切除，所得搖擺曲線如下，即此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖5.10 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　在20s線

112、路#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)發(fā)生三相短路，25s時切除，所得搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)處于暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖5.11 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　在20s線路#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)發(fā)生三相短路，40s時切除，所得搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)依然暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　圖5.12 Rotor

113、 Angle_Gen 6#1</p><p>　　綜上所述，三階模型的發(fā)電機(jī)的暫態(tài)中，在線路45中點(diǎn)單回路20s時發(fā)生三相對稱短路時，發(fā)電機(jī)最后都將趨于穩(wěn)定，不存在極限切除時間。</p><p>　　故障方案二：線路L45一回線中點(diǎn)處發(fā)生單相接地短路</p><p>　　發(fā)電機(jī)與勵磁系統(tǒng)選取的模型與參數(shù)設(shè)置不變，即圖5.8，圖5.9。則采用PowerWorld軟件仿

114、真結(jié)果如下：</p><p>　　20s時單相接地短路，20.1s時同時切除故障線路三相。20.9s時三相重合閘。因重合于永久性故障，21.1s時再次切除故障線路。</p><p>　　圖5.13 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　20s時單相接地短路，30s時同時切除故障線路三相。34s時三相重合閘。因重合于永久性故障，40s時再次切除

115、故障線路。</p><p>　　圖5.14 Rotor Angle_Gen 6#1</p><p>　　由波形的變化趨勢可知，該電網(wǎng)在特定的發(fā)電機(jī)模型下，單回路線路發(fā)生單相對地短路、故障后重合閘或者永久性故障的時候，在不進(jìn)行其他操作下電網(wǎng)自身都可以不失步的過渡到另外一個穩(wěn)定狀態(tài)，可見其抵抗外界擾動的能力較強(qiáng)，亦即其暫態(tài)穩(wěn)定性比較好。</p><p>　　發(fā)電機(jī)模型

116、及勵磁調(diào)節(jié)參數(shù)對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　發(fā)電機(jī)模型對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　不同發(fā)電機(jī)模型對暫態(tài)過渡時間時間的影響</p><p>　　暫定過渡時間是指從發(fā)生故障時刻算起到功角穩(wěn)定于一個定值后的這一段時間，暫態(tài)過渡時間越短意味功角穩(wěn)定地越快，即系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性越好。表5.1為兩種不同的發(fā)電機(jī)模型在不同故障方案下的暫態(tài)過渡時間統(tǒng)計(jì)<

117、;/p><p>　　表6.1 不同的發(fā)電機(jī)模型在不同故障方案下的暫態(tài)過渡時間</p><p>　　從表中可以看出，對于同一模型，故障切除時間越大，暫態(tài)過渡時間越大。對不同的模型，三階模型暫態(tài)過渡時間比二階模型小很多，采用三階模型的發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程更短。換言之，采用三階模型的發(fā)電機(jī)的暫態(tài)穩(wěn)定性更好。</p><p>　　圖6.1 二階模型三相短路20.1s切除故障<

118、;/p><p>　　圖6.2 三階模型三相短路20.1s切除故障</p><p>　　圖6.3 二階模型單相短路20.1s切除故障</p><p>　　圖6.4 三階模型單相短路20.1s切除故障</p><p>　　TJ對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　慣性時間常數(shù)TJ是反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械慣性的重要參數(shù)，由TJ

119、的定義可知，它是轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下的動能的兩倍除以基準(zhǔn)功率。從理論上說，增大TJ可以減少發(fā)電機(jī)受到擾動后轉(zhuǎn)子相對動能的變化量，即有利于提高暫態(tài)穩(wěn)定。下面用PowerWorld軟件來分析TJ對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。由于系統(tǒng)在以上兩種故障中均不存在極限切除角，所以不用極限切除角的大小來衡量慣性時間常數(shù)，而是用故障的第一個功角搖擺最大值來表征。</p><p>　　在PowerWorld軟件里，發(fā)電機(jī)采用三階模型，勵磁系統(tǒng)

120、采用BPA_EA模型，TJ分別取10、20、30、40、50時，分別求出系統(tǒng)的功角搖擺最大值，其中故障選取故障方案1：#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)發(fā)生三相對稱短路。計(jì)算結(jié)果如表6.2所示</p><p>　　表6.2 TJ取不同值時系統(tǒng)的功角搖擺（°）</p><p>　　可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TJ增大時，功角的首個周期震蕩幅值也不斷減小。當(dāng)TJ足夠大后，再增大TJ時，功角的首個

121、周期震蕩幅值減小也逐漸變緩。換言之，當(dāng)發(fā)電機(jī)的TJ較小時，可以通過增大TJ的方式來降低功角的首個周期震蕩幅值，從而達(dá)到一定地提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性效果，但整體影響效果有限。</p><p>　　勵磁參數(shù)對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p><b>　　圖6.5</b></p><p>　　定性分析勵磁參數(shù)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響</p>&

122、lt;p>　　為了分析勵磁參數(shù)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，本文基于發(fā)電機(jī)的三階模型，通過單一變量法（每次僅改變一個參數(shù)）仿真不同勵磁參數(shù)的暫態(tài)過程，其中故障選取故障方案1：#4和#5母線之間雙回線路中一回的中點(diǎn)發(fā)生三相對稱短路。其中表示首個周期震蕩幅值。PowerWorld的定性分析如下表：</p><p>　　表6.3 勵磁參數(shù)對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　從表6.3知，可

123、以通過改變勵磁系統(tǒng)的參數(shù)來提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，即減小TR、減小TA、減小TE，增大KE，減小SE有利于改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p>　　定量分析Tr對暫態(tài)穩(wěn)定的影響</p><p>　　三階模型的勵磁參數(shù)較多，下面以參數(shù)Tr為例，分析定量勵磁參數(shù)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響。在PowerWorld軟件的勵磁模型對話框中，先后輸入Tr=0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5這六個數(shù)據(jù)，然后