电力系统稳定性计算及分析

实验八 电力系统稳定性计算及分析一、实验目的1. 对比大扰动和小扰动对系统暂态稳定的影响；2. 对比不同故障对系统稳定性的影响情况；3. 对特定故障，用试探法求取故障极限切除时间。二、实验原理1. 如图10-1单机-无穷大系统，正常运行在图10-2所示状态图的a点，当受到小扰动时(假设为负荷波动)，将使功角增加，发电机输出的电功率由a 点变化到 点，由图10-2功角特性曲线，当在090之间时，随着角的增加，发电机输出的电功率将增加，从而使得 ，根据发电机的转子运动mEP方程 EJdtT可知此时 ，发电机转子将减速， 变负，使其相对于无穷大母线的0dt转子角减小，功角减小到 a 点，如此反复，使系统最终回到 a 点初始状态，系统不失稳。图 10-1 单机-无穷大系统 图 10-2 发电机功角曲线图2. 图10-1单机-无穷大系统正常运行在图10-3所示P I-功角曲线上，原动机机械功率为P 0，与P I-功角曲线交于a点。当受到大扰动时，即假设线路发生短路，后由保护在图10-3所示C点切除故障线路后，发电机加速功率P、转子转速和转子角随时间的变化曲线示于图10-4。图中在f 点和i 点为0，转子角到达极值，在k点处加速功率为0，转速则达到其极值。图10-3 单机无穷大系统功角曲线 图10-4 稳定情况下的振荡过程如果保护切除故障较晚，如在10-5所示的C点切除，则故障线路切除前转子加速已比较严重，以至于当故障线路切除后到 h 点处转子转速仍未减小到同步转速，此时转子上的不平衡转矩又变为加速转矩，转速继续升高，加速度越来越大，转子功角将不断增大，发电机和无穷大系统之间最终失去同步，这种情形下发电机的加速功率、转子转速和转子角随时间的变化曲线示于图10-6中。图10-5 故障切除时间太长的情形 图10-6 失稳情况下的振荡过程三、实验内容1. 调整负荷有功功率，观察系统发电机的摇摆曲线是否发生变化；2. 在相同的线路上分别设置三相短路和两相短路，故障延时相同，观察系统发电机的摇摆曲线图有何区别。3. 在不同的线路上分别设置三相短路，故障延时相同，观察系统发电机的摇摆曲线图有何区别。4. 用试探法求取某一点故障时的保护极限切除时间。5. 对比步骤 2、3 两个实验的数据结果，做出图示予以分析说明；四、实验步骤实验项目 1 1进入 DTS 下“教员台” ，在 DTS 控制面版上选择“进入暂态” ；同时选中开关，选“继电保护设置” ，在出现的窗口中将开关的继电保护设置为“全退” 。同理，将所有开关的线路保护全部退出运行。2模拟小扰动。右点击负荷“BusALoad” ，选择“功率调节”项，拉动调节滑条，将负荷减小 P=10MW 按“确定” 。选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看“摇摆曲线” 。当负荷减小量P=15MW、P=20MW 时，重复做此实验( 每一次重做前应返回基态)。3在“DTS 控制台”面版上选择“进入在线” ，再点击 “仿真重演” ，选择调整负荷功率前的时间，此时系统返回到初始状态。模拟大扰动，右击任一线路，选择“电气故障设置”项，设置“三相短路” 、故障延时 50ms、距线路首端 50%，按“确定” 。选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看“摇摆曲线” 。4记录每一实验步骤下的故障信息和系统发电机的摇摆曲线状态。实验项目 21进入 DTS 之“教员台” ，在 DTS 控制面版上选择“进入暂态” ；同实验项目1 一样，将各开关的线路继电保护退出运行。2按右键点击线路 lineAto2，选择“电气故障设置 ”项，设置“三相短路” 、故障延时 100ms、距线路首端 50%，按“确定” ，选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看“摇摆曲线” 。3在“DTS 控制台”面版上选择“进入在线” ，再点击 “仿真重演” ，选择设置故障前的时间，系统返回到初始状态。右点击线路 lineAto2，选择“电气故障设置”项，设置“AB 两相短路” 、故障延时 100ms、距线路首端50%，按 “确定” 。选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看“摇摆曲线” 。实验项目 31进入 DTS 之“教员台” ，在 DTS 控制面版上选择“进入暂态” ；同实验项目1 一样，将各开关的线路继电保护退出运行。2按右键点击线路 lineAto2，选择“电气故障设置 ”项，设置“三相短路” 、故障延时 100ms、距线路首端 50%，按“确定” ，选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看“摇摆曲线” 。3在“DTS 控制台”面版上选择“进入在线” ，再点击 “仿真重演” ，选择设置故障前的时间，系统返回到初始状态。选线路 lineBto1，按右键，选择“电气故障设置”项，设置“AB 两相短路” 、故障延时 100ms、距线路首端50%，按 “确定” 。选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看“摇摆曲线” 。实验项目 41. 进入 DTS 之“教员台” ，在 DTS 控制面版上选择“进入暂态” ；同上述项目一样，将各开关的线路继电保护退出运行。2. 按右键点击线路 lineAto2，选择“电气故障设置”项，设置“三相短路” 、故障延时 100ms、距线路首端 50%，按“确定” ，选择菜单栏上的“表格曲线”下“动态曲线显示”项，在出现的窗体上察看发电机“摇摆曲线” 。3. 在 “DTS 控制台”面版上选择“进入在线” ，再点击“仿真重演” ，选择设置故障前的时间，返回基态潮流。根据发电机“摇摆曲线”的形态，继续在线路 lineAto2 上设置故障，故障类型、位置等与上述完全相同，只是将故障延时增加一个 t =50ms，察看发电机“摇摆曲线” 。 4重复步骤 3 之操作，将故障延时不断增加一个 t，每一次都注意其摇摆曲线是否已接近稳定极限或已经崩溃。假设最后增加一个 t，发电机“摇摆曲线”显示已经失稳，则重新设置故障时将 t 适度回调，再察看发电机“摇摆曲线”是否系统失稳，如已经失稳，在设置故障