基于matlab的电力系统短路故障下暂态稳定性的仿真与分析

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1、基于Matlab的电力系统短路故障下暂态稳定性的仿真与分析摘要：短路故障作为电力系统最常见同时也是危害最大的扰动，是检验电力系统是否具有暂态稳定性的重要依据。该文主要以MatlabSimPo电力系统工具箱作为平台，通过搭建电力系统单机-无穷大系统模型，来进行短路接地故障测试仿真。中国8/vie　　关键词：暂态稳定MATLAB大短路故障　　中图分类号：TM7文献标识码：A：1672-3791（2017）01（c）-0051-05　　电力系统中压配电网一般采用不直接接地或经消弧线圈接地方式，因其发生接地故障时，流过接地点电

2、流小，因此称为小电流接地系统，而该系统接地故障最高。由于3个线电压仍然对称，不影响负荷连续供电，故不必立即跳闸，但接地后非故障相电压会升高，长时间带故障运行会影响系统安全，因此，需要对故障时刻和故障线路进行检测。另外故障初期接地点常常伴有很大的接地电阻，各次谐波电流分量很小，这将影响故障检测的灵敏度。因此，需要具有很强的处理微弱信号能力的数字信号处理方法来分析非平稳信号。对配电网接地短路故障的研究，主要有利用短路后的稳态分量、谐波分量和暂态分量等几种方法。该文对电力系统短路故障下暂态稳定性的仿真系统进行了分析。　　1电

3、力系统暂态稳定性简要分析　　1.1保证电力系统稳定运行的有效策略　　提高电力系统暂态稳定的措施和提高静态稳定时不同，其首先考虑的是减少功率或能量差额的临时性措施。这一方面是由于急剧扰动下机械与电磁、负荷与电源的功率或能量差额比微小扰动大得多，另一方面又由于这种扰动往往是暂时性的。　　通常情况下，故障的快速切除与自动重合闸是相互配合运行的，通过对功率的降低或提升能量差额保证电力系统的稳定运行，该措施经济且有效。单相重合也有利于提高负荷的稳定性，单向重合后满足系统电源的需求，达到负荷要求，进而有效维持负荷的稳定运行。　　1

4、.2对电力系统稳定性的有效控制　　电力系统稳定运行的第一道防线是电力系统暂态功角稳定控制。暂态稳定性是指电力系统在受到大干扰后，所有的同步发电机共同运行，经一定时间的调整后逐渐过渡到稳态运行，或者经一定调整恢复至最初状态。提高电力系统暂态稳定性的措施多种多样，该文以电力系统常见单机-无穷大系统为例，主要从电力系统稳定器、故障及时解除、单项自动重合闸及故障限流器等对保证电力系统稳定运行的作用上入手，对Matlab的电力系统仿真模块集SimPosBlockset进行仿真分析。　　2模型特性及原理分析　　2.1电力系统暂态稳

5、定定性分析　　在电力系统的正常运行状态下，将原动机输入机械功率视作Pm，那么发电机所输出的电磁功率就会与其达成平衡状态，通过P1与Pm的交叉点进一步明确发电机工作点，也就是a点，与此相对应的功率角则为，具体如图2所示，虚线所示为不计阻尼作用的曲线，实线所示为计阻尼作用的曲线。　　在发生短路的瞬间，由于不考虑定子回路的非周期分量，则周期分量的功率是可以突变的，于是发电机运行点由PI突然将为PII。又由于发电机组转子机械运动的惯性所致，功率角不可能突变，仍为。那么运行点由a点跃降到短路时功-角特性曲线PII上的b点。达b点

6、后，输入的机械功率Pm大于输出的电磁功率PIIb，不平衡净加速功率大于零。依转子运动方程式，于是转子开始加速，即，功率角开始增大，，运行点将沿功-角特性曲线PII移动，设经过一段时间，当功率角增大至c时，此时运行在c点，速度达到最大。若在c点事切除线路故障，在切除线路故障的瞬间，仍由于不考虑定子回路电流的非周期分量及机组转子的机械惯性，为c，运行点从PII上的c点突升到PIII上的e点，此时速度仍为。在达到e点后，机械功率PmPIII，发电机组转子又开始加速，而且加速度越来越大，功率转角无限增大，发电机与系统之间将失去

7、同步，系统暂态不稳定。　　2.2单机-无穷大系统原理　　假定联络阻抗为纯电感，则由发电机向无穷大系统送出去的有功功率的P为：　　（1）　　式中为包括发电机阻抗在内的发电机电动势到无穷大系统母线的总阻抗；为功角；Em为发电机电势；U为系统母线电压。　　假定在发电机高压母线上发生三相金属性短路。T=t0时刻将故障解除，运用仿真模式对发电机的运行状态进一步观察与掌握。就我国目前发展情况下，对电力系统暂态稳定扰动模式的考核主要以三相短路作为标准之一[3]。所以，仿真故障模式选择了短路故障，考虑到PSS（PoStabilizer

8、）属于Simulink下SimPo库的machines分支下的模块）作为励磁系统的一个子模块，它的输出时励磁输入信号的一种，通过On-Off开关控制投退。