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

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： 09電氣（4）班 </p><p>　　學(xué) 號：

2、 32號 、34號 </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　2012-2-29</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>　　姓名：

3、 指導(dǎo)教師： </p><p>　　一個220kV分網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下：</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

4、參數(shù)為：</p><p>　　正序參數(shù)： r = 0.054Ω/km, x = 0.308Ω/km, C = 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。&

5、lt;/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:</p><p><b>　　圖中參數(shù)如下：</b></p><p>　　TR=0，KA=20，TA=0.1，Te=0.

6、1，KE=1，SE=0，KF=0.05，TF=0.7</p><p>　　不考慮PSS，即圖中的附加信號Vs=0。</p><p>　　發(fā)電廠升壓變參數(shù)均為Vs%=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。考慮該電廠開機(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

7、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：</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PQ分解法潮流計(jì)算方法。<

8、/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、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，要求給出網(wǎng)絡(luò)變換法求解輸入阻抗和轉(zhuǎn)移阻抗的變換過程圖；</p><p>　　5、自行選擇2-3種故障方案，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

9、PowerWorld軟件的分析結(jié)果進(jìn)行比較校核。</p><p>　　6、對上面2-3種故障方案，采用等面積定則計(jì)算故障的極限切除角，并分析比較與時域仿真法計(jì)算結(jié)果的差別； </p><p>　　7、用Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序，發(fā)電機(jī)采用三階模型，并對第6步的2-3種故障方案進(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；與PowerWorld軟件的分析結(jié)果進(jìn)行比較校核。<

10、/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，并且分析勵磁調(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>　　9、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

11、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：</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

12、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>　　1 潮流的參數(shù)計(jì)算和標(biāo)幺化</p><p>　　線路參數(shù)計(jì)算與標(biāo)幺化</p><p>　　圖1、電網(wǎng)的等效線路圖</p><p>　　圖1是待求解電網(wǎng)的等效線

13、路圖，由已知取基準(zhǔn)功率100MW，基準(zhǔn)電壓220kV：則有</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　線路正序參數(shù)：</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　線路阻抗標(biāo)幺值計(jì)算公式：</p><p

14、><b>　　(3)</b></p><p>　　線路導(dǎo)納標(biāo)幺值計(jì)算公式：</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　由于電網(wǎng)線路為雙回路線路，即阻抗值為單回路的一半，導(dǎo)納值為單回路的兩倍。</p><p>　　L12的線路長度為27km，則</p><

15、;p>　　Z12=0.5*（0.054+j0.308）*27/484Ω=(0.001056+j0.008591) Ω</p><p>　　B12=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*27*484S=0.0952S</p><p>　　L23的線路長度為17km，則</p><p>　　Z23=0.5*（0.054+j0.308）*17/484Ω=(

16、0.009483+j0.005409) Ω</p><p>　　B23=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*17*484S=0.0600S</p><p>　　L24的線路長度為6km，則</p><p>　　Z24=0.5*（0.054+j0.308）*6/484Ω=(0.000335+j0.001909) Ω</p><p>

17、　　B24=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*6*484S=0.0212S</p><p>　　L45的線路長度為5km，則</p><p>　　Z45=0.5*（0.054+j0.308）*5/484Ω=(0.000279+j0.001591) Ω</p><p>　　B45=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*5*484S=0.0173

18、S</p><p>　　L36的線路長度為18km，則</p><p>　　Z36=0.5*（0.054+j0.308）*18/484Ω=(0.001004+j0.005727) Ω</p><p>　　B36=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*18*484S=0.0635S</p><p>　　L56的線路長度為24km，則&

19、lt;/p><p>　　Z56=0.5*（0.054+j0.308）*24/484Ω=(0.001339+j0.007636) Ω</p><p>　　B56=2*2*3.14*50*0.0116*10-6*24*484S=0.0847S</p><p>　　綜上，電網(wǎng)線路參數(shù)的標(biāo)幺值如表1所示：</p><p>　　表1、線路參數(shù)的標(biāo)幺值統(tǒng)計(jì)&

20、lt;/p><p>　　1.2 節(jié)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)</p><p>　　表2、節(jié)點(diǎn)給定參數(shù)統(tǒng)計(jì)</p><p>　　由圖1可知，網(wǎng)絡(luò)中共有6個節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，視為無窮大母線，電壓穩(wěn)定在230kV，即1.0455VN。節(jié)點(diǎn)2、3、4、5均為PQ節(jié)點(diǎn)，帶有一定的負(fù)荷。</p><p>　　此外，節(jié)點(diǎn)6為PV節(jié)點(diǎn)，其中總發(fā)出的有功功率</p

21、><p><b>　?。?）</b></p><p>　　即每臺機(jī)組出力為753.3/3MW=251.1MW。電壓V穩(wěn)定在1.05VN。</p><p>　　綜上，各節(jié)點(diǎn)的參數(shù)如表2所示：</p><p>　　采用MATLAB計(jì)算電網(wǎng)潮流</p><p>　　通過對待求解電網(wǎng)的等效線路參數(shù)的計(jì)算與標(biāo)幺

22、化，得出待求解電網(wǎng)的各PQ節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率，各PV節(jié)點(diǎn)的有功功率和節(jié)點(diǎn)電壓?；贛ATLAB平臺編寫程序，我們對待求解電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，從而得出各PQ節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓以及各線路的線路損耗。</p><p>　　2.1 PQ分解法潮流計(jì)算</p><p>　　我們采用PQ分解法對待求解電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，大致流程如下：</p><p>　　1）編程思想是將所有支路

23、的狀態(tài)信息整合成一個矩陣進(jìn)行計(jì)算、將所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息整合成另一個矩陣進(jìn)行計(jì)算，具體如下：</p><p>　　構(gòu)造支路信息矩陣B1，每一行表示一條支路，一行中的各元素表示該支路的信息：1、支路首端號；2、末端號；3、支路阻抗；4、支路對地電納 5、支路的變比；6、支路首端處于K側(cè)為1，首端處于1側(cè)則為0；</p><p>　　構(gòu)造節(jié)點(diǎn)信息矩陣B2，每一行表示一個節(jié)點(diǎn)，一行中的各元素表示該

24、節(jié)點(diǎn)的信息：1、該節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)功率；2、該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率；3、節(jié)點(diǎn)電壓初始值; 4、PV節(jié)點(diǎn)電壓V的給定值；5、節(jié)點(diǎn)所接的無功補(bǔ)償設(shè)備的容量; 6、節(jié)點(diǎn)分類標(biāo)號：1為平衡節(jié)點(diǎn)（應(yīng)為1號節(jié)點(diǎn)）；2為PQ節(jié)點(diǎn)；3為PV節(jié)點(diǎn)；</p><p>　　根據(jù)前文對待求解電網(wǎng)的線路參數(shù)的歸算和標(biāo)幺化，所構(gòu)造的支路信息矩陣B1和構(gòu)造節(jié)點(diǎn)信息矩陣B2如下所示（MATLAB界面截圖表示），</p><p>　　

25、圖2、MATLAB界面截圖</p><p>　　2）接下來，根據(jù)支路信息矩陣B1和節(jié)點(diǎn)信息矩陣B2，程序先形成待求解電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：</p><p>　　先對空矩陣加入對角線元素，即先加入每個節(jié)點(diǎn)的對地導(dǎo)納y0；</p><p>　　根據(jù)支路信息矩陣B1，對導(dǎo)納矩陣再加入互導(dǎo)納ypq；</p><p>　　再將互導(dǎo)納ypq加入到導(dǎo)納矩陣

26、的對角線元素，形成自導(dǎo)納。</p><p>　　此部分程序可在MATLAB平臺中獨(dú)立寫成m文件，提高效率；</p><p>　　3）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>　　4）構(gòu)造各節(jié)點(diǎn)的潮流方程，進(jìn)入潮流計(jì)算程序；</p><p>　　5）

27、基于MATLAB平臺，得出計(jì)算結(jié)果，采用誤差精度為10e-5。由結(jié)果可知，共用7次迭代便能滿足精度要求，共用時間為0.097085s；</p><p>　　2.2 MATLAB平臺潮流計(jì)算結(jié)果分析</p><p>　　采用MATLAB平臺計(jì)算電網(wǎng)潮流的輸出結(jié)果如下所示，</p><p>　　（1）各節(jié)點(diǎn)電壓如表3所示：</p><p><

28、;b>　　表3、各節(jié)點(diǎn)電壓</b></p><p>　?。?）各節(jié)點(diǎn)的注入功率如表4所示：</p><p>　　表4、各節(jié)點(diǎn)注入功率</p><p>　?。?）各支路狀態(tài)如表5所示：</p><p><b>　　表5、各支路狀態(tài)</b></p><p>　　3 采用powerwo

29、rld仿真軟件計(jì)算潮流</p><p>　　3.1 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><p>　　該仿真器是一個集

30、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。仿真器廣泛地使用了圖形和動畫功能，大大地增強(qiáng)了用戶

31、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>　　3.2 PowerWorld軟件建模與潮流計(jì)算</p><p>　　3.2.1 采用PowerWorld仿真軟件建立潮流模型</p><p>　　在軟件的編輯模式下，節(jié)點(diǎn)1為

32、平衡節(jié)點(diǎn)，電壓恒定為1.0455VN，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3所示，機(jī)組的有功出力是不確定的，可在框內(nèi)暫時填為100MW。</p><p>　　圖3、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，其中正常運(yùn)行時

33、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4所示。</p><p>　　圖4、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220kV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5所示。</p>&l

34、t;p>　　圖5、采用powerworld畫出的單相接線圖</p><p>　　3.2.2 采用powerworld 仿真軟件的潮流計(jì)算結(jié)果</p><p>　　在powerworld軟件的運(yùn)行模型下，進(jìn)行潮流計(jì)算，電網(wǎng)的潮流分布如圖6</p><p>　　圖6、電網(wǎng)的潮流分布示意圖</p><p>　　（1）各節(jié)點(diǎn)電壓如表6所示<

35、;/p><p><b>　　表6、各節(jié)點(diǎn)電壓</b></p><p>　?。?）各發(fā)電機(jī)狀態(tài)如表7所示</p><p>　　表7、各發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)</p><p>　　（3）各支路狀態(tài)如表8所示</p><p><b>　　表8、各支路狀態(tài)</b></p><

36、p>　?。?）電網(wǎng)網(wǎng)損率的計(jì)算</p><p>　　網(wǎng)損率按以下公式計(jì)算：</p><p><b>　　(8)</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*251.1MW+585.3MW=1338.6MW</p><p>

37、　　總負(fù)荷PL =250MW+380MW+280MW+420MW=1330MW</p><p>　　3.3 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)。</p><p>　　接下來，我們將兩種方法得出的

38、各節(jié)點(diǎn)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9所示：</p><p>　　表9、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0.246kV，不超過1.1%。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&

39、gt;　?。?）各支路狀態(tài)的對比如表10所示：</p><p>　　表10、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0.07MW，不超過0.019%。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>　　4 網(wǎng)絡(luò)變換法求解輸入阻抗與轉(zhuǎn)移阻抗</p>

40、<p>　　4.1 負(fù)荷、發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等效電容的處理</p><p>　　4.1.1 負(fù)荷的處理</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>　?。?）</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)

41、點(diǎn)電壓近似為VN，由式9求得各負(fù)荷的等效阻抗如表6所示：</p><p>　　表11、各負(fù)荷的等效阻抗</p><p>　　4.1.2 發(fā)電機(jī)的處理</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

42、準(zhǔn)電壓VB2=10.5*220/242kV=9.5455kV。則歸算到全網(wǎng)基準(zhǔn)后的發(fā)電機(jī)參數(shù)可按式10來計(jì)算：</p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　代入?yún)?shù)，求得xd=0.617，xq=0.411，xd’=0.0617.</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.

43、3MW，Xd=0.617/3=0.206，Xq=0.411/3=0.137，Xd’=0.0617/3=0.0206.</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>　　4.13 變壓器的處理</p><p>　　由上面計(jì)算可知，當(dāng)基準(zhǔn)電壓VB1=220kV，VB2=

44、9.5455kV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</p><p><b>　　（11）</b></p><p>　　同理三臺變壓器可等效為一臺，此時XT=0.0363/3=0.0121</p><p>　　4.1.4 線路并聯(lián)電容的處理</p><p>　　∏型等值電路里，線路兩端存在并

45、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)2，負(fù)荷ZL2=0.39+j0.0624，其中B12= j0.0952，B23= j0.0600， B24= j0.0212.則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 2.5001 - j0.3118</p><p>　　即= 0.3939 + j0.0491</p>

46、<p>　　對于節(jié)點(diǎn)3，負(fù)荷ZL3=0.2492+j0.059，其中B23= j0.0600，B36= j0.0635.則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 3.7998 - j0.8379</p><p>　　即= 0.2510 + j0.0553</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)4，負(fù)荷ZL4=0.327+j0.0993，其中B24= j0.0212，B

47、45= j0.0173.則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 2.7999 - j0.8310</p><p>　　即= 0.3282 + j0.0974</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)5，負(fù)荷ZL5=0.2265+j0.0512，其中B45= j0.0173，B56= j0.0847.則等效導(dǎo)納</p><p>　　= 4.2004 - j0.

48、8985</p><p>　　即= 0.2277 + j0.0487</p><p>　　對于節(jié)點(diǎn)6，不帶負(fù)荷，其中B36= j0.0635，B56= j0.0847.則等效導(dǎo)納</p><p><b>　　= j0.0741</b></p><p>　　即= j（-13.50）</p><p>

49、　　綜上，經(jīng)過上述簡化的電網(wǎng)接線圖如圖7所示：</p><p>　　圖7、講過上述簡化后的模型</p><p>　　表12、圖7中各元件的阻抗標(biāo)幺值</p><p>　　4.2 采用網(wǎng)絡(luò)變換法的具體步驟</p><p>　　4.2.1 消去節(jié)點(diǎn)4</p><p>　　在圖7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)

50、4消去，如圖8、9示：</p><p>　　圖8 圖9 </p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　= 0.0006 + j0.0035</p><p>　　=0.6020 + j0.1802</p><

51、;p>　　=0.7224 + j0.2161</p><p>　　將并聯(lián)的兩對阻抗合并后得：</p><p>　　=0.2566 + j0.0471</p><p>　　=0.1654 + j0.0391</p><p><b>　　另：j0.0327</b></p><p>　　4.2.2

52、 消去節(jié)點(diǎn)5</p><p>　　在圖9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)5消去，如圖10、11所示：</p><p>　　圖10 圖11</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　= 0.5282 + j

53、0.1307</p><p>　　=0.0018 + j0.0112</p><p>　　=0.2417+ j0.0608</p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p>　　= 0.1246 + j0.0272</p><p>　　= 0.5377 + j0.1107</p><p&g

54、t;　　4.2.3 消去節(jié)點(diǎn)3</p><p>　　在圖11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)3消去，如圖12、13所示：</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　= 0.0018 + j0.0112</p><p>　　=0.4890 + j0.1129</p>

55、<p>　　= 0.5178 + j0.1196</p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p>　　= 0.0008 + j0.0051</p><p>　　= 0.1033 + j0.0226</p><p>　　= 0.2391 + j0.0528</p><p>　　圖12

56、 圖13</p><p>　　4.2.4 消去節(jié)點(diǎn)6</p><p>　　在圖13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)6消去，如圖14、15所示：參數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　　=0.0002 + j0.0381</p><p>　　= 0.2785 + j0.0603</p>

57、<p>　　=1.6835 + j0.6506</p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p>　　=0.0754 + j0.0164 </p><p>　　圖14 圖15</p><p>　　4.2.5 消去節(jié)點(diǎn)2</p><p>　　圖16

58、 圖17</p><p>　　在圖15的基礎(chǔ)上通過星三角變換進(jìn)行五步簡化，可將節(jié)點(diǎn)2消去，如圖16、17所示：</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算如下：</b></p><p>　　=0.0946 + j0.0258</p><p>　　=0.3883 + j0.1803<

59、;/p><p>　　=-0.0023 +j 0.0483</p><p>　　將并聯(lián)的阻抗合并后得：</p><p>　　=0.3158 +j 0.1418</p><p>　　4.3 求解輸入阻抗和轉(zhuǎn)移阻抗</p><p>　　電網(wǎng)最終簡化模型如圖17所示，則轉(zhuǎn)移阻抗Z17=-0.0023 +j 0.0483=，輸入阻抗

60、</p><p>　　= 0.0034 +j 0.0455=</p><p>　　4.4 求解有功功率傳輸特性</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=1.0455，P1=585.3/100=5.853，Q1=28.14/100=0.2814。則有</p><p><b>　?。?2） <

61、/b></p><p>　　有功功率輸入特性按式12來計(jì)算，其中，為的阻抗角，，為的阻抗角。</p><p><b>　?。?3）</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)后得</b></p><p><b>　?。?4）</b></p><p&g

62、t;<b>　　則有，，。</b></p><p>　　由于穩(wěn)定時，P=7.533，代入式13后求得功角初值。</p><p><b>　　5 故障方案仿真</b></p><p>　　5.1 選定故障1：節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路</p><p>　　5.1.1 參數(shù)的求取</p>&l

63、t;p>　　慣性時間常數(shù)TJN=7，歸算到全網(wǎng)后，三臺機(jī)組等效為一臺機(jī)組后，。</p><p>　　由文中第4部分知，E’=1.0803，V=1.0455，穩(wěn)定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)移阻抗Z17=-0.0023 +j0.0483=，輸入阻抗Z77=0.0034 +j 0.0455=。此時，。</p><p>　　當(dāng)節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路時，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z17=-0.0065

64、+ j0.3090=，輸入阻抗Z77=0.0007 + j0.0367= 。代入式12后得：</p><p><b>　?。?5）</b></p><p>　　當(dāng)節(jié)點(diǎn)3的故障切除后，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z17= -0.0007 + j0.0522=，輸入阻抗Z77= 0.0040 + j0.0498=。代入式12后得：</p><p&g

65、t;<b>　?。?6）</b></p><p>　　5.1.2 Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序</p><p><b>　　轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程如下</b></p><p><b>　?。?7）</b></p><p>　　而Pe的表達(dá)式分別為式13、14、15所示，故可以采用Matl

66、ab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5s時刻節(jié)點(diǎn)3發(fā)生了三相對稱短路，在5.1s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):</

67、b></p><p>　　function xdot=simb(t,x,flag,a,b,c)</p><p>　　xdot=[(x(2)-1)*314.159265;</p><p>　　1/74.12*(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>　

68、　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=[11.13*pi/180;w0];%給定微分方程組的初值</p><p>　　a=0.605;b=3.654;c=1.21*pi/180;%短路后

69、的P2，如式14</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,:)';%給第二個計(jì)算區(qū)間賦初值</p><p>　　a=1.868;b=21.637;c=0.77*pi/180; %短路后的P3，如式15

70、</p><p>　　[t2,x2]=ode45('simb',[tc,20],x02,h_opt,a,b,c); %求解第二個區(qū)間[tc,20s]</p><p>　　t=[t1;t2];</p><p>　　x=[x1;x2];</p><p>　　plot(t,x(:,1),'r-',t,x(:,2),&

71、#39;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18、tc=0.1s時的搖擺曲線</p><p>　　在故障切除時間更改為0.5后，將Matlab程序中的tc賦值為0.4s，得到的搖擺曲線如下，此時發(fā)電暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p>　　圖19、tc

72、=0.5s時的搖擺曲線</p><p>　　采用Matlab求極限切除時間tc.lim</p><p>　　采用試湊法不斷改變切除時間，即給tc賦值，找到穩(wěn)定與不穩(wěn)定的臨界時間，如圖20、21所示，可知極限切除時間tc在0.407s與0.408s之間，取tc=0.4075s。</p><p>　　圖20、tc=0.407s時的搖擺曲線（穩(wěn)定）</p>

73、<p>　　圖21、tc=0.408s時的搖擺曲線（不穩(wěn)定）</p><p>　?。?） 采用Matlab求極限切除角</p><p>　　通過求解故障時發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程來確定功角隨時間變化的特性，進(jìn)而可以求出極限切除角。其中的Matlab求解程序如下：</p><p>　?。ㄗ映绦蚺c穩(wěn)定計(jì)算程序一樣）</p><p>　　fun

74、ction xdot=simb(t,x,flag,a,b,c)</p><p>　　xdot=[(x(2)-1)*314.159265;</p><p>　　1/74.12*(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><

75、p><b>　　w0=1;</b></p><p>　　h_opt=odeset;</p><p>　　x0=[11.13*pi/180;w0];%給定微分方程組的初值</p><p>　　a=0.605;b=3.654;c=1.21*pi/180;%短路后的電磁功率</p><p>　　[t,x]=ode45(&

76、#39;simb',[0,0.5],x0,h_opt,a,b,c);%求解區(qū)間為[0,0.5s]</p><p>　　plot(t,x(:,1),'r-')%畫出搖擺曲線</p><p>　　line([0.4075,0.4075],[0,3]) %畫t=0.4075s的豎線</p><p>　　圖22、故障時功角隨時間變化的特性</p

77、><p>　　已知極限切除時間tc=0.4075s，則可由圖22的曲線上找到對應(yīng)的切除角，即極限切除角。在主窗口中輸入：[x,y]=ginput(1)。點(diǎn)擊圖中交點(diǎn)后，輸出x =0.4075，y =1.9879，即=1.9879=1.9879*180/pi=113.90度。</p><p>　　5.1.3 采用 PowerWorld軟件分析結(jié)果</p><p>　　在P

78、owerWorld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（如300.000），其他都用默認(rèn)參數(shù)。三臺機(jī)組則定義為經(jīng)典二階模型，即E’恒定模型（GENCLS），具體參數(shù)設(shè)計(jì)如圖23、24所示：</p><p>　　圖23、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24、發(fā)電機(jī)GENCLS模型參數(shù)設(shè)

79、置</p><p>　?。?）在事件窗口添加：1s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，并在1.42s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖25</b></p><p>　?。?）在事件窗口添加：1s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，并在1.43s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p>

80、<p><b>　　圖26</b></p><p>　?。?）在事件窗口添加：1s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，并在1.428s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖27</b></p><p>　　（4）在事件窗口添加：1s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，并在1.429s后切

81、除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖28</b></p><p>　　綜合上面4點(diǎn)的仿真結(jié)果，可以確定系統(tǒng)的極限切除時間tc.lim在0.428s與0.429s之間，取tc.lim=0.4285s。</p><p>　?。?）節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路時，用Matlab軟件求出的極限切除時間tc=0.40

82、75s，用PowerWorld軟件求出的極限切除時間tc’=0.4285s。</p><p>　　由于采用Matlab仿真時需要計(jì)算各種狀態(tài)下的轉(zhuǎn)移阻抗與輸入阻抗，而且為復(fù)數(shù)運(yùn)算，所以存在一點(diǎn)的誤差。此外兩個軟件采用的算法不同，對精確的要求也不一樣，所以也會造成一定的計(jì)算差距。總的來說，兩者的計(jì)算結(jié)果相差不大，其中</p><p><b>　　=4.9%<5%</b&

83、gt;</p><p>　　（6）通過求解故障后功角隨時間的變化曲線，可以在曲線中找出極限切除時間tc.lim所對應(yīng)的極限切除角。故障后功角隨時間的變化曲線如圖29所示，從圖中可以讀出極限切除角=117.5度。</p><p>　　圖29、故障后功角隨時間的變化曲線</p><p>　　5.2 選定故障2：線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路</p>&l

84、t;p>　　故障說明：因?yàn)榫€路L23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。所以，為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定特性，文本所提到的線路故障皆為雙回路在同一點(diǎn)發(fā)生短路，即線路L23的兩個回路同時在中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路。 </p><p>　　5.2.1 參數(shù)的求取</p&

85、gt;<p>　　線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z17=0.2331j=，輸入阻抗Z77=0.0012 + j0.0390= 。代入式13后得：</p><p><b>　?。?8）</b></p><p>　　當(dāng)節(jié)點(diǎn)3的故障切除后，通過網(wǎng)絡(luò)變換法同理可得，轉(zhuǎn)移阻抗Z17= -0.0030 + j0.0551=，輸入阻

86、抗Z77= 0.0054 + j0.0508= 。代入式12后得：</p><p><b>　?。?9）</b></p><p>　　5.2.2 Matlab編制穩(wěn)定計(jì)算程序</p><p>　　假設(shè)在5s時刻節(jié)點(diǎn)3發(fā)生了三相對稱短路，在5.461s時斷路器將故障切除，則采用Matlab編制的程序如下所示：</p><p&g

87、t;<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>　　1/74.12*(7.533-a-b*sin(x(1)+c)-10*(x(2)-1))];%定義轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程組</p>

88、;<p><b>　　主程序:</b></p><p>　　w0=1;tc=0.461;%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=[11.13*pi/180;w0];%給定微分方程組的初值</p><p>　　a=0.918;b=

89、4.845;c=0*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,:)';%給第二個計(jì)算區(qū)間賦初值</p><p>　　a=2.415;b=20.47;c=3.12*pi/18

90、0; %短路后的P3</p><p>　　[t2,x2]=ode45('simb',[tc,20],x02,h_opt,a,b,c); %求解第二個區(qū)間[tc,20s]</p><p>　　t=[t1;t2];</p><p>　　x=[x1;x2];</p><p>　　plot(t,x(:,1),'r-',

91、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30、tc=0.461s時的搖擺曲線</p><p>　　當(dāng)故障切除時間更改為0.462s后，修改相應(yīng)的Matlab程序，得到的搖擺曲線如下，即此時發(fā)電暫態(tài)不穩(wěn)定?？芍到y(tǒng)的極限切除角在0.461s與0.

92、462s之間，取tc.lim=0.4615s。</p><p>　　圖31、tc=0.462s時的搖擺曲線</p><p>　　同理，采用5.1.2的方法，求得極限切除角為119.87度。如圖32所示：</p><p>　　圖32、故障時功角隨時間變化的特性</p><p>　　5.2.3 采用 PowerWorld軟件分析結(jié)果</p&

93、gt;<p>　　發(fā)電機(jī)仍是采用經(jīng)典二階模型（GENCLS），其他的參數(shù)設(shè)置與5.1.3一樣。</p><p>　?。?）在事件窗口添加：1s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，并在1.43s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖33</b></p><p>　?。?）在事件窗口添加：1

94、s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，并在1.44s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖34</b></p><p>　?。?）在事件窗口添加：1s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，并在1.438s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖35&

95、lt;/b></p><p>　?。?）在事件窗口添加：1s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，并在1.439s后切除故障，得出的搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖36</b></p><p>　　綜合上面4點(diǎn)的仿真結(jié)果，可以確定系統(tǒng)的極限切除時間tc.lim在0.438s與0.439s之間，取tc.lim

96、=0.4.385s。</p><p>　　綜上，對于故障方案2，Matlab的計(jì)算出的tc.lim=0.4615s，PowerWorld的計(jì)算出的tc.lim=0.4385s。</p><p><b>　　=4.98%<5%</b></p><p>　?。?）通過求解故障后功角隨時間的變化曲線，可以在曲線中找出極限切除時間tc.lim所對

97、應(yīng)的極限切除角。故障后功角隨時間的變化曲線如圖29所示，從圖中可以讀出極限切除角=124.0度。</p><p>　　圖37、故障后功角隨時間的變化曲線</p><p>　　6 采用等面積法求解極限切除角</p><p><b>　　6.1 故障方案一</b></p><p>　　由第5部分知， 當(dāng)節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路

98、， </p><p>　　當(dāng)故障切除后，。臨界角為，滿足式，即 （20）</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><b>　?。?1）</b>&l

99、t;/p><p>　　將參數(shù)代入后解方程得，極限切除角</p><p>　　幾種方法求出來的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下：</p><p>　　表13、幾種方法求出來的結(jié)果統(tǒng)計(jì)</p><p>　　從表13可知，采用等面積法求出的極限切除角是最小的，其次是Matlab仿真法，最大的是PowerWorld仿真法。從總體上看，三種方法求出的結(jié)果較為接近。如果把等面積

100、法的結(jié)果視為實(shí)際值，那Matlab仿真法的相對誤差為</p><p>　　PowerWorld仿真法的相對誤差為</p><p>　　兩者的相對誤差皆小于5%，所以采用Matlab與PowerWorld仿真計(jì)算的結(jié)果精確度較高。</p><p><b>　　6.2 故障方案二</b></p><p>　　由第5部分知，

101、L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路， </p><p>　　當(dāng)故障切除后，。臨界角為，滿足式，即 （22）</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><b>　?。?

102、3）</b></p><p>　　將參數(shù)代入后解方程得，極限切除角</p><p>　　幾種方法求出來的結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下：</p><p>　　表14、幾種方法求出來的結(jié)果統(tǒng)計(jì)</p><p>　　從表14可知，采用等面積法求出的極限切除角是最小的，其次是Matlab仿真法，最大的是PowerWorld仿真法。從總體上看，三種方法求出

103、的結(jié)果較為接近。如果把等面積法的結(jié)果視為實(shí)際值，那Matlab仿真法的相對誤差為</p><p>　　PowerWorld仿真法的相對誤差為</p><p>　　兩者的相對誤差皆小于5%，所以采用Matlab與PowerWorld仿真計(jì)算的結(jié)果精確度較高。 </p><p>　　7 基于PowerWorld，分析三階模型的發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程</p>&l

104、t;p>　　7.1 故障方案一：節(jié)點(diǎn)3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38、39所示</p><p>　　圖38、發(fā)電機(jī)GENTRA模型參數(shù)設(shè)置</p><p>　　圖39、勵磁系統(tǒng)BPA_EA模型參數(shù)設(shè)置</

105、p><p>　?。?）在5s節(jié)點(diǎn)3時發(fā)生三相對稱短路，5.42切除，所得搖擺曲線如下，即此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖40</b></p><p>　?。?）在5s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，5.43s切除故障，所得搖擺曲線如下，即此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖41</

106、b></p><p>　?。?）在5s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，5.421s切除故障，所得搖擺曲線如下，即此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖42</b></p><p>　?。?）在5s時節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路，5.422s將故障切除，所得搖擺曲線如下，即此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><

107、;b>　　圖43</b></p><p>　　綜上，故障的極限切除時間在0.421s與0.422s之間，取tc。lim=0.4215s。</p><p>　　7.2 故障方案二：線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路</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20、21。則采用PowerWorld軟件仿真結(jié)果如下：</p&g

108、t;<p>　?。?）5s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，5.39s時將故障切除。所得搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　圖44</b></p><p>　　（2）5s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，5.40s時將故障切除。所得搖擺曲線

109、如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖45</b></p><p>　?。?）5s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三相對稱短路，5.397s時將故障切除。所得搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖46</b></p><p>　?。?）5s時線路L23中點(diǎn)處發(fā)生三

110、相對稱短路，5.398s時將故障切除。所得搖擺曲線如下，此時系統(tǒng)暫態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　圖47</b></p><p>　　綜上，故障的極限切除時間在0.397s與0.398s之間，取tc。lim=0.3975s。</p><p>　　8 發(fā)電機(jī)模型及勵磁調(diào)節(jié)參數(shù)對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　

111、　8.1 發(fā)電機(jī)模型對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　8.1.1 不同發(fā)電機(jī)模型對極限切除時間的影響</p><p>　　發(fā)電機(jī)分別采用二階模型和三階模型時，極限切除時間的計(jì)算結(jié)果如表15所示：</p><p>　　表15、不同發(fā)電機(jī)模型的暫定分析</p><p>　　從表15可知，采用三階模型的發(fā)電機(jī)的極限切除時間較小。但總的來說兩

112、種發(fā)電機(jī)模型的極限切除時間相差并不大。</p><p>　　8.1.2 不同發(fā)電機(jī)模型對暫定過渡時間的影響</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16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)；</p><p>　　表16、不同的發(fā)電機(jī)模型

113、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48、采用二階模型時暫定過渡時間較大（故障方案一、tc=0.1s）</p><p>　　圖4

114、9、采用三階模型時暫定過渡時間較小（故障方案一、tc=0.1s）</p><p>　　8.2 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</p><p>　

115、　用PowerWorld軟件來分析TJ對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。</p><p>　　在PowerWorld軟件里，發(fā)電機(jī)采用三階模型，勵磁系統(tǒng)采用BPA_EA模型，TJ分別取10、20、30、40、50時，分別求出系統(tǒng)的極限切除角，其中故障選取故障方案1：節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路。計(jì)算結(jié)果如表16所示： </p><p>　　表16、TJ取不同值時系統(tǒng)的極限切除角</p><

116、;p>　　根據(jù)表格16可以畫出tc.lim(s)隨TJ變化特性如圖30所示，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TJ增大時，極限切除角也變大。當(dāng)TJ足夠大后，再增大TJ時，極限切除角變化幅度不大。換言之，當(dāng)發(fā)電機(jī)的TJ較小時，通過增大TJ的方式來提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性可以獲得較好的效果。</p><p>　　圖50、tc.lim(s)隨TJ變化特性</p><p>　　8.3 勵磁參數(shù)對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響&l

117、t;/p><p>　　圖51、勵磁環(huán)節(jié)模型原理框圖</p><p>　　8.3.1 定性分析勵磁參數(shù)對暫態(tài)穩(wěn)定的影響</p><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：節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路。PowerWorld的定性分析如下表</p>

118、<p>　　表17、勵磁參數(shù)對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　從表17知，可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>　　8.3.2 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

119、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、5、10、15、20這五個數(shù)據(jù)，然后分別采用試湊法求出極限切除時間，其中故障選取故障方案1：節(jié)點(diǎn)3發(fā)生三相對稱短路。計(jì)算結(jié)果如表18：</p><p>　　表18、定量分析TR對穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響</p><p>　　圖52、tc.lim(s)隨勵磁參數(shù)Tr的變化特性</p><p>　

120、　從圖30中可知，當(dāng)勵磁參數(shù)Tr變大，極限切除角也變大。此外，當(dāng)Tr較小時，極限切除角下降較為明顯；當(dāng)Tr>1.5后，極限切除角基本不變。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 《電力系統(tǒng)分析》（上下冊）華中科技大學(xué)出版</p><p>　　[2] 《發(fā)電廠電氣部分》中國電力出版社</p>

121、<p>　　[3] PowerWorld 16使用手冊</p><p>　　[4] 基于Matlab/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用</p><p><b>　　附錄：</b></p><p>　　Matlab編制PQ分解法潮流計(jì)算程序：</p><p>　　本文中的實(shí)例數(shù)據(jù)如下：節(jié)點(diǎn)數(shù)為6；支路數(shù)為

122、6；平衡母線節(jié)點(diǎn)號為1；誤差精度為0.00001；PQ節(jié)點(diǎn)數(shù)為4；</p><p><b>　　B1=</b></p><p>　　[1 2 0.001506+i*0.0085911 i*0.0952 1 0;</p><p>　　2 3 0.000948+i*0.005409 1i*0.0600 1 0;</p><p&g