实验3暂态稳定分析实验

电力系统分析实验报告 一、 实验目的进一步认识电力系统暂态失稳过程，学会绘制摇摆曲线；掌握影响电力系统暂态稳定的因素，掌握故障切除时间（角）对电力系统暂态稳定的影响；掌握提高电力系统暂态稳定的方法。二、实验内容 电力系统暂态失稳实验； 故障类型对电力系统暂态稳定的影响；电力系统暂态稳定的影响因素实验。三、实验使用工程文件及参数 工程文件名：暂态稳定分析实验，输入参数（如图15-6）：G1：300+j180MVA（PQ节点）变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/242 kV，Uk=14.3，Pk=230kW，P0=150kW，I0/In=1；变压器B2：Sn=360MVA，变比=220/18kV，Uk=10.5，Pk=128kW，P0=40.5kW，I0/In=3.5；固定频率电源S：Un=18 kV（平衡节点）；线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02/km，电抗：0.3256/km，电纳：2.7410-6S/km。四、实验方法和步骤 电力系统暂态失稳实验打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件。该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，模拟电力系统发生故障后的暂态失稳现象。网络结构图如图15-6所示，输入给定参数，完成实验系统建立。 图15-6 带故障点双回路网络结构图运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形，并将电压电流波形记录到图15-7和图15-8(仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：0.5秒；故障距离：50；故障类型：三相短路)。建立仿真模型如下图各参数设置如下 仿真参数设置图15-7 故障前稳定运行时波形图图15-8 故障失稳运行时波形图（1） 整体图（2） 故障前（3） 故障（4） 故障消除后 故障类型对电力系统暂态稳定的影响 实验模型中，在故障点设置不同类型短路，按表15-6运行仿真，观察结果，记录波形。表15-6 不同类型故障对暂态稳态的影响（故障前/故障时/故障后电压电流输出波形、发电机输出功率波形）单相短路两相短路两相接地短路三相短路故障跳闸故障不跳闸结论 故障跳闸：仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：0.5秒；故障距离：50；断路器第一次动作时间（分闸）：5.5秒。（1）单相短路（2）两相短路（3） 两相接地短路（4）三相短路故障不跳闸：仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：10秒；故障距离：50。（1） 单相故障（整体，故障前，故障失稳）发电机（整体，故障失稳）（2） 两相故障（整体，故障前，故障失稳） 发电机（整体，故障失稳）（3） 两相接地故障（整体，故障前，故障失稳）发电机（整体，故障失稳）（4） 三相故障（整体，故障前，故障失稳）发电机（整体，故障失稳）结论：由以上波形可知在各种不同类型情况下，故障时输出电压电流和发电机功率波形不一样，而故障后单相短路、两相短路、和两相接地短路的电压、电流和发电机输出功率波形基本上能够达到故障前的稳定状态。只有三相短路时，发电机的功角会发生振荡并逐渐增大，最终会发散至接近180。所以在这种情况下，系统是不能保持暂态稳定的。电力系统暂态稳定的影响因素实验打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，网络结构图如图15-9所示，输入给定参数，完成实验系统建立。将发电机的有功功率P设置为0，调整发电机电压为18KV，仿真时间为15秒，故障时刻为第5秒，故障持续时间为0.5秒，故障距离为50。图15-9 双回路带故障的结构图a 运行仿真，在监控图页上不断改变发电机的输出功率，通过短路故障来得出暂态稳定极限功率。分别进行以下类型的故障：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路，分别求出相应的暂态稳定极限。b 将故障持续时间改为1.0秒，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。c 将故障地点改为线路末端，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。将以上实验a、b、c所得的暂态稳定极限填入表15-7中。设置参数a（1）单相接地P=565，稳定P=568，失去稳定 由于时间关系，以单相故障为例，利用二分法通过改变发电机的输出功率来求得暂态稳定极限功率，并记录与下表中。表15-7 暂态稳态极限值记录表顺序排列单相接地两相短路两相接地三相短路a568490470270b508440385255c526423385210结论 单相接地短路和两相相间短路时其暂态稳定极限都达到了发电机的额定输出功率。说明通常情况下电力系统发生单相接地短路和两相相间短路时在0.5s的持续时间内都能够恢复到稳定运行状态。发电机的极端电压的大小不影响暂态稳定极限的大小，而两相接地短路的暂态稳定极限要高于三相短路。 五、思考题 什么叫电力系统暂态稳定？暂态稳定极限和哪些因素有关？答：电力系统暂态稳定是指电力系统受到大的干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力。暂态稳定极限和正常运行情况及扰动情况有关。正常运行情况包括发电机向系统输出的有功功率P0、发电机暂态电势E。扰动情况包括发生故障的类型、故障切除时间、故障发生的地点。 用实验结果说明故障切除时间（角）对系统暂态稳定性的影响。 答：因为a中故障持续时间为0.5s，b中故障持续时间为1.0s。通过表15-7中的a、b两种情况对比可知b中各种故障类型：两项接地和三相短路的暂态稳态极限值均小于a中的。所以快速