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1、重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目 简朴电力系统的暂态稳定性计算与仿真学生所在院校 批次 层次 专业 学 号 学 生 指 导 教 师 起 止 日 期 .07.08-.09.15 简朴电力系统的暂态稳定性计算与仿真摘 要电力系统是一种复杂的动态系统，系统一旦浮现稳定性问题，也许会在较短的时间内发生严重后果。随着电力工业的迅速发展，电力系统的规模日益庞大和复杂，浮现的多种故障，会给发电厂以及顾客和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有也许导致电力系统事故的扩大，特别大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会导致重大损失，因此保证电力系统安全稳定运营是电力生产的首要任务。从技术和安全上
2、考虑直接进行电力实验也许性很小，迫切规定运用电力仿真来解决这些问题，本文运用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机无穷大电力系统的仿真模型，对其暂态稳定性进行仿真分析，仿真成果表白：故障切除时间越短，发电机阻尼越大，系统越容易稳定。核心词：电力系统事故 单机无穷大电力系统 暂态稳定性 MATLAB 仿真模型目 录摘要1引言12电力系统的暂态稳定性简介12.1 电力系统暂态稳定12.2 电力系统暂态稳定研究的目的及意义22.2.1 目的22.2.2 意义22.3 国内外现状及发展趋势22.4 电力系统暂态稳定性探析62.4.1 引起电力系统大扰动的重要因素62.4.2 提高电力系统
3、暂态稳定性的措施62.4.3 系统在不同状态下发电机的功率特性62.5 小结93简朴电力系统的暂态稳定性计算与仿真93.1系统选定93.2网络参数及运营参数计算103.2.1各元件参数归算后的标幺值103.2.2 运算参数的计算成果113.3系统转移电抗和功率特性计算113.4系统极限切除角计算123.5 发电机摇晃曲线-t计算123.6 Simulink模型及仿真成果163.7 小结194结论与展望19参照文献201 引言电力系统遭受大干扰后，由于发电机转子上机械转矩与电磁转矩不平衡，使同步电机转子间相对位置发生变化，即发电机电势间相对角度发生变化，从而引起系统中电流、电压和电磁功率的变化。
4、电力系统暂态稳定就是研究电力系统在某一运营方式，遭受大干扰后，同步发电机及负荷与否仍能正常运营的问题。在多种大干扰中以短路故障最为严重，因此一般都以此来检查系统的暂态稳定性1。在电力系统规划、设计、运营等工作中都需要进行大量的暂态稳定分析，通过暂态稳定分析，还可以研究和考察多种稳定措施的效果以及稳定控制的性能。可见，电力系统暂态稳定分析对于提高系统运营的安全和稳定性具有重要意义。目前，分析电力系统暂态稳定的现行措施重要有三类，即：时域仿真法2（也可称为逐渐积分法或数值解法、直接法3、人工智能法4。此外，不少学者将小波变换用于电力系统暂态稳定分析，并获得了一定成果。5本文将以单机无穷大系统线路某
5、点发生两相接地短路为例,运用MATLAB的时域仿真法对简朴电力系统暂态稳定性做某些仿真, 分析故障解除时间对系统稳定性的影响。2 电力系统的暂态稳定性概述2.1 电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定性，指的是正常运营的电力系统承受一定大小的、瞬时浮现但又立即消失的扰动后恢复到近似它原有的运营状况的能力；或者，这种扰动虽不消失，但系统可以从原有的运营状况安全地过渡到新的运营状况的也许性。本文以一种单机无穷大系统（如图2.1所示）为例，对该系统受外界干扰时的暂态稳定性进行分析，在模型中设立两相接地短路，通过同步断开故障线路两侧开关以提高电力系统暂态稳定性的这一有效措施对该系统进行仿真，并结合仿真图形分
6、析故障解除时间不同对系统稳定性有何影响。图2.1单机无穷大系统图由于大扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额（即加速功率Pm-Pe）是导致系统暂态稳定破坏的重要因素，因此减少大扰动后发电机的加速功率是一方面考虑的措施6。短路故障的类型和发生及切除时间可用三相短路模块（Three-Phase Fault）来进行设立。2.2 电力系统暂态稳定研究的目的及意义2.2.1 目的 加深对电力系统暂态稳定性基本概念的理解，通过计算与建模仿真，并能掌握其基本原理及提高在实际应用中分析、解决问题的能力。2.2.2 意义随着电力系统的不断发展，互联电力网络变得更加强大。人们在给电力系统予以繁多技术手段并获以更多经
7、济效益的同步，也使得系统稳定性破坏事故所波及的范畴更加广泛；同样，电力市场的逐渐开放也使电力系统运营方式越灵活多变，对系统稳定性的实时性判断规定就更高了。与此同步，由于受到环境和经济等因素的制约，区域间联网和远距离大容量输电系统的不断浮现,系统运营更加接近极限状态，这使得电力系统暂态稳定问题日趋严重，电力系统一旦失去稳定，往往导致大范畴、较长时间停电，在最严重的状况下，则也许使电力系统崩溃和崩溃。因此，精确、迅速地分析电力系统在大扰动下的暂态稳定行为，必要时采用合适的控制措施，以保证系统对暂态稳定性的规定，是电力系统设计及运营人员最重要也是最复杂的任务之一。2.3 国内外现状及发展趋势电力系统
8、的互联，为我们带来了明显的经济效益，同步随着电力系统的规模扩大，引起系统事故的也许性就越大，系统中任一元件发生故障均有也许引起事故扩大。电网构造与否强健、安全自动装置与否健全，管理与否妥当等，稍有一种环节浮现问题均有也许使系统陷入稳定危机，甚至导致大面积停电，乃至全网崩溃，将给国民经济导致重大损失。因此国内外大型电力系统的运营与规划都将电力系统的安全评估置于重要地位。随着“西电东送、南北互供、全国联网”战略的全面实行，到左右，国内将建成世界上罕见的跨区域和远距离传播巨大功率的超高压交、直流混合输电系统。其经济效益十分明显，不仅可以优化能源布局，充足运用西部地区丰富的水力资源，还可以减少备用容量
9、，进行区域间的互相功率增援和实现错峰效益。另一方面，互联电网的缺陷是，由于对事故的连锁反映，也许浮现大面积停电。1996年7月2日和8月l0日美国西部大面积停电事故的核心特性是，解除一条线路后，其他线路被迫承当被解列线路的负荷，而失去一条线路的网络进一步过载，从而引起连锁反映和导致系统崩溃。随着电力市场的发展，电力系统的重构和解除管制，在主网基本上建立起来的现代互联电网在区域间传播的功率将日益增长。这种需求进一步增长了输电系统的压力。因此，估计大面积停电事故的几率还将增长。稳定破坏是电网中较为严重的事故之一，大电力系统的稳定破坏事故，往往引起大面积停电，给国民经济导致重大损失。在国内 ，由于电
10、网构造相对单薄，重负荷长距离线路较多，因而稳定事故的发生较为频繁。据记录，1988-1990年全国电网稳定事故，平均每年有4.7次稳定事故，总损失电量为280.31万kWh，社会上由于停电导致的损失就更大了。国内即将形成的大型互联混合输电系统在世界上是举世无双的，如何保证该系统的安全、稳定和经济运营是一种极其重大和迫切的研究课题。在电力系统中，随着偶尔事故的发生，电力系统能否经受住随后发生的暂态过程并过渡到一种新的稳定状态，是电力系统安全评估的重要内容。用暂态分析措施去评估系统能否经受住这种过渡过程属于动态安全分析的范畴。国内外电力系统稳定破坏事故登记表白，暂态稳定破坏的事故率居于首位，从而暂
11、态稳定分析构成动态安全评估的主体。对于国内电网来说，其覆盖面积大，构造单薄，负荷密度极不均匀，而电源又往往远离负荷中心，单位装机容量分摊到原则输电线长度比发达国家的少得多。三峡工程标志着全国性跨地区联网的开始，高效的远方大机组越来越重要，联系线的作用从紧急增援延伸到经济换电而接近稳定极限。人区电网互联在经济性和安全稳定性之间的最佳协调问题对有关算法的需求迫在眉睫。目前的中国已步入大电网、高电压和大机组的时代。随着国内电力系统的日益发展和扩大，电力系统安全稳定问题己成为最重要的问题，越来越突出。解决好电力系统实时安全分析措施和安全稳定控制技术的研究和应用，已成为电力生产、运营、科研和制造部门的重
12、要任务，不管在任何状况下，电力调度运营部门都要把电力系统安全稳定运营放在首位。国内外电力系统分析构成动态安全评估的主体，实现对电力系统的稳定分析有着重要的实际意义。随着社会的进步和科技的发展，近年来世界各地也浮现了某些大的电力系统，这些系统一般具有范畴广、强非线性的特点。随着电力市场化和区域联网的不断推动，电网运营状态越发复杂多变且接近其极限水平,在运营中，由于某种破坏性的因素，有时会引起电力系统崩溃的问题，如发生在8月14日的美加大停电，7月30日的印度电网大停电。这都给国内的电网的运营带来了诸多启示。我们懂得，美国的电网是错综复杂的，此前曾经觉得电网越复杂就越安全，可是美加大停电告诉我们事
13、实并非如此。事实上，美国电网的每段输电线比较短，这就导致了有诸多节点；此外，美国是个资本主义国家，电网在运营的时候考虑的更多的是经济因素，因此在美国电网中存在有比较老旧的设备。诸多因素导致了美加大停电，其实这也不是偶尔现象了，在此之前美国已经浮现过两次规模较大的停电了。印度电网，印度同中国同样都是大的发展中国家。印度的装机容量和电压水平发展的也很迅速，但和国内尚有较大的差距。据BP发布的世界能源记录回忆记录，印度发电量世界排名第六，仅次于中国，美国，前苏联，日本和俄罗斯，但印度的电力供应严重局限性。7月印度两天之内持续发生大面积停电事故，是有史以来影响人口最多的电力系统事故，超过6.7亿人口受到了停电的影响。从事故前印度北方电网严重超载运营状况来看，线路跳闸前，电网已严重超过其稳定限额运营，从而导致大面积停电。电力系统暂态稳定MATLAB仿真在国内外已经很成熟，但是，无论我们怎么考虑暂态稳定性都不为过。由于从全球来看，大面积停电并不罕见。因此电力系统的暂态稳定仍然是个重要
