电力系统多机系统暂态稳定计算实现

电力系统多机系统暂态稳定计算实现

摘 要

简要介绍了电力系统暂态稳定仿真的两种常用算法，分析了时域仿真法和暂态能量函数法的优点和局限性的特点。简述了MATLAB区别于传统仿真工具EMTP和PSASP的显著特点，利用MATLAB环境下的动态仿真工具Simulink和电力系统工具箱SPS，构建了一个多机系统模型，陈述了SPS暂态仿真的主要步骤，对系统进行了大扰动下的功角稳定仿真，同时讨论了其仿真环境的设置与加速技巧。并在此基础上对电力系统稳定器PSS、静止无功补偿器SVC、快速切除故障、单相自动重合闸等提高电力暂态稳定性措施的运行效果进行了仿真分析。实践表明，MATLAB是进行电力系统建模和仿真分析的强大实用工具。

关键词 MATLAB，PSS，仿真，多机系统，暂态稳定

Abstract

This paper introduces two simulation methods for power system dynamic stability

simulation, and analyzes the merits and limitation of the step by step (SBS) time-domain method and transient energy function method (TEF), which are used in power system dynamic stability. This paper also introduce the notable characteristics of MATLAB compared with the traditional simulation tool EMTP and PSASP. MATLAB SimPower System Blocket is used to build a model of muti-machine system, and its main implementation steps are described. Power angle stability under large disturbances is simulated in the muti-machine system. The parameter settings and acceleration skills are discussed. Based on this model, some methods of improving power system transient stability are simulated by SimPower System Blocket, including power system stabilizer, static var compensator, fast short circuit clear, and single-phase reclosure .The results indicate that MATLAB is a powerful tool applied to the modeling and simulation of power system.

Key Words MATLAB，PSS，simulation，muti-machine system，transient stability

I

目 录

摘 要 ................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................. I 1 绪论 .......................................................................................................................... - 1 - 1.1 电力系统暂态稳定分析 ....................................................................................... - 1 - 1.2 研究内容 ............................................................................................................... - 2 - 2 SBS法和TEF法 ...................................................................................................... - 4 - 2.1 引言 ....................................................................................................................... - 4 - 2.2 时域仿真法 ........................................................................................................... - 4 - 2.3 直接法 ................................................................................................................. - 15 - 3 多机电力系统的暂态稳定计算 ............................................................................ - 18 - 3.1 引言 ..................................................................................................................... - 18 - 3.2 暂态电动势E'和机械功率P.... - 19 - T均为常数，负荷为恒定阻抗的近似计算法

'3.3 假定交轴电动势Eq和机械功率P...................................................... - 26 - T为常数

3.4 多机系统暂态稳定的动态等值—等值双机系统暂态稳定数学模型 ............. - 29 - 4 基于MATLAB仿真多机系统的暂态稳定 .......................................................... - 32 - 4.1 关于MATLAB软件 ........................................................................................... - 32 - 4.2 两机系统的MATLAB PSB 建模 ...................................................................... - 35 - 4.3 各种提高暂态稳定性措施的运行效果仿真 ..................................................... - 37 - 5 结论 ........................................................................................................................ - 52 - 谢辞 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献: ....................................................................................... 错误！未定义书签。 附录1：外文资料翻译 ................................................................. 错误！未定义书签。 A1.1 快速阀门和同步发电机的励磁控制的协调提高电力系统暂态稳定性错误！未定义书签。

A1.2 POWER SYSTEM TRANSIENT STABILITY ENHANCEMENT BY CO-ORDINATED FAST VALVING AND EXCITATION CONTROL OF SYNCHRONOUS GENERATORS ............................................... 错误！未定义书签。

II

1 绪论

1.1 电力系统暂态稳定分析

1.1.1 研究电力系统暂态稳定的重要意义

电力系统是一个复杂的动态系统，一方面它必须时刻保证必要的电能质量及数量；另一方面它又处于不断的扰动之中，扰动发生的时间、地点、类型、严重性均有随机性，在扰动发生以后的系统动态过程中一旦发生稳定性问题，系统可能在几秒内发生严重后果，造成极大的经济损失及社会影响。

电力系统暂态稳定分析的主要目的是检查系统在大的扰动下(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，并且有可以接受的电压和频率水平，则称此电力系统在这一大的扰动下暂态稳定的。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，因为系统一旦失去稳定就可能造成大的面积停电，给国民经济带来巨大的损失。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。

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、快关汽门、制动电阻、静止无功补偿装置高、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Xd’增大和惯性常数TJ相对减少；同杆并架线路的增加等等。此外，有些措施对第一摇摆有利，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的影响，因此要注意稳定措施的全局规划及协调。

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图4.5 三相接地短路响应（1.07秒切除故障，

PSS未投入，SVC未投入）

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图4.6 三相接地短路响应（1.07秒切除故障，

PSS投入，SVC未投入）

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图4.7 三相接地短路响应（1.07秒切除故障，

PSS未投入，SVC投入）

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图4.8 三相接地短路响应（1.35秒切除故障，

PSS投入，SVC未投入）

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图4.9 A相接地短路响应（1.07秒切除故障，

PSS未投入，SVC未投入）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qv5f.html