暂态稳定计算

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1、第四章 暂态稳定计算一、实验目的理解电力系统分析中暂态稳定计算的相关概念，掌握PSASP暂态计算的过程。 学会根据相对功角判断系统的稳定性。二、预习要求复习电力系统分析中有关暂态稳定计算的内容，了解有关暂态稳定计算 的功能，理解常用暂态稳定计算方法，掌握系统暂态稳定性的判断方法。三、实验内容（一）PSASP暂态稳定计算概述电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行 并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。电力系统遭受大干扰之后是否 能继续保持稳定运行的主要标志：一是各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减； 二是局部地区的电压是否崩溃。通常大干扰后的暂态过程会出现两种可能

2、的结 局：一种是各发电机转子间相对角度随时间的变化呈摇摆状态，且振荡幅值逐渐 衰减，各机组之间的相对转速最终衰减为零，各节点电压逐渐回升到接近正常值， 使系统回到扰动前的稳态运行状态，或者过渡到一个新的稳态运行状态。在此运 行状态下，所有发电机仍然保持同步运行。这种结局，电力系统是暂态稳定的。 另一种结局是暂态过程中某些发电机转子之间的相对角度随时间不断增大，使这 些发电机之间失去同步或者局部地区电压长时间很低。这种结局，电力系统是暂 态不稳定的，或称电力系统失去暂态稳定。 暂态稳定计算的数学模型包括一次电网的数学描述（网络方程）和发电机，负荷， 无功补偿，直流输电，发电机的调压器、调速器、电

3、力系统稳定器、继电保护等 一次设备和二次装置动态特性的数学描述 （微分方程）以及各种可能发生的扰动 方式和稳定措施的模拟等。因此PSASP暂态稳定计算（ST）的数学模型可归为以下 三个部分：电网的数学模型，即网络方程；发电机、负荷等一次设备和二 次自动装置的数学模型，即微分方程； 扰动方式和稳定措施的模拟，如电网 的简单故障或复杂故障及冲击负荷、快关汽门、切机、切负荷、切线路等。这些因素的作用结果是改变系统参数或状态变量。（二）数据准备以WEPRI-36节点系统为例，其系统图如下:PSASP程序中给出了 WEPRI-36节点系统的基础数据，为方便起见，就从 WEPRI-36系统导入数据。1、指

4、定数据目录及基准容量第一次可通过“创建数据目录”按钮，建立新目录，如：C:WDJS。以后可 通过“选择数据目录”按钮，选择该目录。在系统基准容量项中，键入该系统基 准容量，如100MVA。建立了数据之后，该数不要轻易改动。2、导入数据在主画面中，点击“从其他目录导入数据”按钮，弹出如下窗口：从具世目彖导MS抵耳入数据目录：C: .WEIRZ-36浏览当前数据目录：ZE.&单线图寸地理住:置礙:因五基础数据库数据粗从 臣三I 剥裁用耘數陣导入方式W覆盖原数据库签数c追10不司卷迪允iT戻去：|导入I退岀根据需要，将原数据目录中的基础数据库（Basic、LF1）、公用参数库、单 线图、地理位置接线

5、图、潮流计算数据及潮流结果数据等数据图形导入目标数据 目录。（三）暂态稳定计算作业的定义和执行作业定义即确定电网的结构，运行方式及计算的控制信息（计算功能，系统 频率、计算总时间、积分步长、用户自定义模型调用、网络故障、节点扰动、输 出内容等），有文本和图形两种方式支持，其构成如下图：功能选择系统频率 计算总时间积分步长用户自定义模型调用网络故障 节点拢动 输出内容选择暂态稳定计算是基于潮流的，故在暂态稳定计算前应先对系统进行潮流计 算，根据以下暂态稳定计算的需要，从成功计算的潮流作业（已导入）中，选择其一，即确定待计算电网的网络结构、参数和各节点发电、负荷等基本数据及稳态运行方式，配以不同的

6、计算控制信息（计算功能、故障方式、故障类型、故障地点等），即可得到不同的暂态稳定计算作业。现定义7个暂稳计算作业:序号方案名潮流作业号描述1LFACO1父流系统无故障计算，检查无扰动时，各机 绝对角稳定情况2LFACO1交流系统三相短路故障，0秒故障，0.12秒 切除，无措施，系统稳定3LFAC01交流系统三相短路0秒故障，0.2秒切除， 无措施，系统不稳定4LFAC01交流系统三相短路故障加切机措施：0.2秒切除故障，加切机措施，系统稳定5LFAC01基于潮流：图上设置支路4中点AB两相接地 短路计算6LFAC01转子短路失磁计算：BUS4机组失磁，短路失 磁时其时间常数Td0=6.2秒7L

7、FAC01复杂故障短路电流计算在文本环境窗口中点击“计算”下拉菜单中的“暂态稳定”或在图形支持的运行模式窗口中点击“作业”下拉菜单中的“暂态稳定”，弹出暂态稳定作业定义窗口:描述浏览删除刷新is作业：n一作业走交一作业号：| 2功能蒋暂态稳定计算计算信息系删率：广基于鞠E的短路计第计宜.鱼时间T3积分涉圧At：秒L E“=l瞒路计算F制信息數据储改斟据目存一吨功能一厂用尸程序调用愉岀信豈般1逵择輛辑|数据检奁计算取消作业数据文件 导人|导出PSASP暂态稳定计算中控制信息包括：计算功能，系统频率、计算总时间、 积分步长、输出内容的选择，用户自定义模型的调用，及网络故障、节点扰动的 设置。各栏介

8、绍如下：作业定义栏作业号：可选择已有的或键入新的作业号。潮流作业：从成功计算的潮流作业中，选择其一，即确定稳态运行方式。点击“描述”按钮，可对该暂态稳定作业给予简短的注释；点击“删除”按 钮，可删除该暂态稳定作业；点击“浏览”按钮，列出全部暂态稳定计算作业， 其中包括“作业号”、“潮流作业号”和“描述”三项，其中，“描述”项可以复 制和修改；点击“刷新”按钮，按作业定义从基础数据库中重新抽取数据，以刷 新该暂态稳定作业计算数据，其作用是：一方面能把对基础数据库的修改反映到 该计算作业中来；另一方面，曾通过“数据修改”按钮所做的修改，也被作废； 点击“编辑 ”按钮，激活以下的数据栏，可进一步给出

9、该作业所包含的其他 内容。功能选择栏PSASP暂态稳定程序设计了短路计算功能，可在功能栏中选择：一般暂态稳定计算（为缺省功能）基于潮流的短路计算不基于潮流（E =1ZO）的短路计算计算信息栏系统频率：50Hz（赫兹）；60Hz（赫兹）。计算总时间T：单位为秒（s）。积分步长At：单位为秒（s）。控制信息栏该栏包含是否考虑一些因素的信息： UD模型调用：是否考虑用户自定义模型（指其它类的模型）调用的选择。为考虑；X为不考虑。选中后，可点击其后的“编辑”按钮，弹出用户自定义 模型调用数据的录入窗口以录入和编辑其数据。 网络故障：是否考虑网络故障的选择。为考虑；X为不考虑。选中后， 可点击其后的“编

10、辑”按钮，弹出网络故障数据的录入窗口以录入和编辑其数据。 节点扰动：是否考虑节点扰动的选择。为考虑；为不考虑。选中后，可 点击其后的“编辑”按钮，弹出节点扰动数据的录入窗口以录入和编辑其数据。 输出信息栏暂态稳定是一个过程的计算。它的计算结果是每个积分时段所有变量（母线 电压，发电机和各种动态元件所涉及的变量）等的计算值。若将这些量全部保存 起来，既要消耗计算机大量时间和空间，又没有必要。为此，用户需将关心的内 容，在计算前加以指定，即给出输出信息。这样，在计算过程中，仅保存这些指 定的内容，计算结束后，可在这个范围内选择输出。这就是选择输出信息的目的 和作用。点击输出信息栏中的“选择”按钮，

11、弹出输出信息选择窗口以录入和编 辑输出的信息（参见输出信息）。几个常用按钮数据修改：当选择或定义了一个作业之后，便生成了该作业的计算数据。可 以仅对计算数据进行调整和修改，而不影响基础数据。暂态稳定计算的作业计算 数据包括网络零序数据及模型参数信息。（参见数据修改）数据回存：使用“数据回存”功能，可将计算数据所做的修改存回到基础数 据中。现给出作业3、作业4、作业6、作业7的作业定义方法。作业3:文本方式下点击“计算丨暂态稳定”，弹出暂态稳定计算作业定义框：再点击控制信息栏中的网络故障，弹出故障设置框并设置故障:4HI刿祐|闵暫喜葡定网络故陣数軽作业号:P有散故障地点支路编号：从苴他作业导入2

12、9选择I侧母线：BUS19T侧母线：BUS30故障直位置%新増母线名：故戦入时间6乂.起贻时间Ts :结束时间Te：1000000000.20000作业4：跟作业3相同的方法设置其作业计算数据、输出信息及网络故障，再点击“控制信息栏”的“节点扰动”，设置其扰动信息：在这选择扰动信息为“切机”再点出“选择”，再弹出“切机”控制窗口， 以下设置的切机方式为：在Ts, Te(0.0, 0.5s)计算时间段内，若满足切机判 据(t0.22s),再延迟Td秒(0.0s)后，按比例K(0.5)减出力。作业6：PSASP中可进行各种计算作业的复制，从而实现该计算作业之间数据的共享， 作业6就从WEPRI-3

13、6项目中复制。在文本支持环境下，点击“计算丨作业复制” 弹出如下的作业复制窗口：作业类型为“暂态稳定”选择源作业和目标作业和选择要复制的内容后，再 点击“复制”即可完成作业的复制。作业7：前面讲到的短路电流计算，得到的是短路电流的稳态值，而在暂态稳定计算 中选择其计算功能为短路计算时，得到短路电流的瞬时值，其作业定义方法如下：再点击“网络故障”设置各种网络故障方式和复杂故障方式，各种故障的 作用时间为Ts, Te，在短路计算种，时段t用于区分短路的方案，Ts, Te用于 组成复杂故障短路的各种方案。而在暂态稳定计算中，计算时间t为积分时段， 则在计算的全过程（0T），由相对的故障的作用时间形成

14、任意组合的复杂故障。按以上要求，定义好暂态稳定计算作业后，点出计算即可进行暂态稳定的计算。(四) 计算结果的编辑和输出由于在暂态稳定的计算过程中，仅储存计算前所指定(通过填写输出信息而 得)的量，因此其计算结果的输出和编辑也仅限于这个范围。暂态稳定计算的结果输出功能强大，最大优点体现为其编辑方式输出功能， 即打乱作业号和所选的坐标系，将计算中所储存的变量经选择重新组合为一新坐 标，绘出曲线或列出报表，以满足做各种比较的需要。其功能特点如下：(1) 发电机功角和母线电压的自动分析可自动列出每一步计算中的相对角最大的机组、电压最低的母线和频率最低 的一些发电机，筛选出最严重的情况，通过查看其报表和

15、曲线加以分析。(2) 灵活的结果编辑将同一或不同作业的任意变量组合在一起，给出曲线或列出报表，以满足做 各种比较的需要。(3) 电压与电流的序、相分量在不对称故障方式下，可列出暂态过程中的正、负、零序和A、B、C相电压 及线路正、负、零序和A、B、C相电流。其输出方式：最常用的是直接方式输出和编辑方式输出。(1)直接方式输出直接方式输出是根据输出信息的选择，按照所选的坐标及其所含的变量直接 输出。如输出作业4的发电机功角(坐标1)。120 111L0123aUS7_SUQl =aus7_aus2 一 BUBF_BUE3aUS7_SU51 aus7_au&5 BUS?_BUSg BUS7_0UEJ?aus7_aus3(2)