时域仿真法暂态稳定分析

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1、电力系统暂态稳定分析的主要目的是检查系统在大扰动下(如故障、切机、切负荷、重合闸操作等情况)，各发电机组间能否保持同步运行，如果能保持同步运行，并具有可以接受的电压和频率水平，则称此电力系统在这一大扰动下是暂态稳定的。在电力系统规划、设计、运行等工作中都要进行大量的暂态稳定分析，因为系统一旦失去暂态稳定就可能造成大面积停电，给国民经济带来巨大损失。通过暂态稳定分析还可以研究和考察各种稳定措施的效果以及稳定控制的性能，因此有很大的意义。当电力系统受到大扰动时，发电机的输入机械功率和输出电磁功率失去平衡，引起转子的速度及角度的变化，各机组间发生相对摇摆，其结果可能有

2、两种不同情况。一种情况是这种摇摆最后平息下来，系统中各发电机仍能保持同步运行，过渡到新的运行状态，则认为系统在此扰动下是暂态稳定的。另一种情况是这种摇摆最终使一些发电机之间的相对角度不断增大，也就是说发电机之间失去了同步，此时系统的功率及电压发生强烈的振荡，对于这种情况，我们称系统失去了暂态稳定。这时，应将失步的发电机切除并采取其他紧急措施。除此以外，系统在大扰动下还可能出现电压急剧降低而无法恢复的情况，这是另一类失去暂态稳定的形式，也应采取紧急措施恢复电压，恢复系统正常运行。这两大类暂态稳定问题分别称为功角型和电压型暂态稳定问题，并且常互相影响，互相关联。为了

3、防止在大扰动下系统失去暂态稳定，在电力系统中需要根据预想的典型大扰动，分析系统在这些典型扰动下的暂态稳定性，这就是电力系统暂态稳定分析的基本任务，其中最大量的分析是功角稳定问题。现代电力系统一方面采用了先进技术和装置来改善系统的暂态稳定性，如快速高顶值倍数的励磁系统（供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出）、快关汽门(实现两种减功率方式:短暂减功率和持续减功率　1、短暂减功率用于系统故障初始

4、的暂态过程,减少扰动引起的发电机转子过剩动能以防止系统暂态稳定破坏。2、持续减功率用于防止系统静稳定破坏、消除失步状态、限制设备过负荷和限制频率升高。)、制动电阻（1、保护变频器电机在快速停止过程中，由于惯性作用，会产生大量的再生电能，如果不及时消耗掉这部分再生电能，就会直接作用于变频器专用型制动电阻，变频器的直流电路部分，轻者，变频器会报故障，重者，则会损害变频器；2、１２保证电源电网络，制动电阻将电机快速制动过程中的再生电能直接转化为热能，这样再生电能就不会反馈到电源电网络中，不会造成电网电压波动，从而起到了保证电源网络的平稳运行的作用。）、静止无功补偿装置

5、、高压直流输电技术等等；但另一方面又出现了一些对暂态稳定不利的因素，例如：大型机组参数恶化，其相应的暂态电抗增大和惯性时间常数相对减少；超高压长距离重负荷输电线路的投入；同杆并架线路的增加等等。此外，有些措施对第一摇摆稳定有利，但对系统后续摇摆中的阻尼性能及相应的系统稳定性带来不利影响，因此要注意稳定措施的全局规划及协调。电力系统暂态稳定分析目前主要有两种方法，即时域仿真(timesimulation)法，又称逐步积分(stepbystep)法，以及直接法(directmethod)，又称暂态能量函数法(transientenergyfunctionmethod

6、)。时域仿真法将电力系统各元件模型根据元件间拓扑关系形成全系统模型，这是一组联立的微分方程组和代数方程组，然后以稳态工况或潮流解为初值，求扰动下的数值解，即逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲线，并根据发电机转子摇摆曲线来判别系统在大扰动下能否保持同步运行，即暂态稳定性。时域仿真法由于直观，可适应有几百台机、几千条线路、几千条母线的大系统，可适应各种不同的元件模型和系统故障及操作，因而得到广泛应用。电力系统基本上是由发电机、励磁系统、原动机及调速器以及网络和负荷组成的。其相互联系示于图8-1。其中发电机分为二部分，即转子运动方程部分和电磁回路方程部分。转子运

7、动方程反映了当发电机输入机械功率和输出电功率不平衡时引起发电机转速和转子角δ的变化。发电机转速信号送入调速系统和参考速度比较，其偏差作为调速器的控制输入量，以控制原动机的输出机械功率。发电机转子角δ则用于进行发电机dq坐标下电量和网络xy同步坐标下电量间的接口。发电机的电磁回路方程即发电机定子、转子绕组在dq坐标下的电压方程，它以励磁系统输出励磁电压为输入量，发电机端电压和电流经坐标变换，可跟同步坐标下网络方程接口，并联立求解。所解得的机端电压反馈回励磁系统，励磁系统将机端电压和参考电压１２比较，以控制发电机励磁电压。而发电机的输出电磁功率将影响转子运动的功率平

8、衡及转子速度和角度的变化