单机无穷大系统暂态仿真.docx

电力系统安全性与稳定性学 院：自动化学院专 业：电力系统及其自动化学 生 姓 名：学 号：题 目：单机无穷大系统暂态仿真指导教师:摘要：本文通过一个单机无穷大系统的具体实例，计算系统发生两相接地短路和三相短路故障时同步电机功角的变化特性，通过改进欧拉法求解，采用MATLAB编程实现仿真，判断系统是否能保持暂态稳定，并给出了极限切除时间。一、引言电力系统的暂态稳定性，指的是正常运行的电力系统承受一定大小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后，恢复到近似它原有的运行状况的能力；或者，这种扰动虽不消失，但系统可从原来的运行状态安全地过渡到新的运行状况的可能性，使描述电力系统运行状态的非线性微分方程式不允许线性化，只能用数值分析的方法求解。二、具体实例例：孙淑琴，李昂编著的电力系统分析p240。如图所示的简单电力系统，分别讨论两相接地短路和三相短路发生双回输电线路的一回线的始端，各参数图中标出。图 1 系统图1) 计算各元件参数的标幺值选基准值，选取SB=250MVA、UB(220)=209kV。运行参数：2) 各种等值电路图 2 正常运行时等值电路图 3 负序等值电路图 4 零序等值电路图 5 故障时等值电路图 6 故障后等值电路3) 系统正常运行时发电机与无限大系统间的运行电抗为发电机暂态电动势和初始运行攻角为正常运行时攻角方程式为4) 系统故障时根据正序等效定则，在正序网络的故障点f接入附加电抗。负序、零序等值电路的标幺值为：两相短路接地：附加电抗：功角曲线：三相短路：附加电抗：功角曲线：5) 故障切除后功角曲线：6) 改进欧拉法求解转子运动方程对于转子运动方程假定计算已经进行到第k个阶段，则时间段初的电磁功率为Pk-1=EqVXdsink-1 可求时间段末功角的近似值ddt|k-1=k-1-Nddt|k-1=NTJ(PT-Pk-1)k=k-1+ddt|k-1dtk=k-1+ddt|k-1dt时间段末的电磁功率为Pk=EqVXdsink可求时间段末功角的修正值ddt|k=k-Nddt|k=NTJ(PT-Pk)k=k-1+12(ddt|k-1+ddt|k)dtk=k-1+12(ddt|k-1+ddt|k)dt改进欧拉法是先用欧拉法求出一个近似值，然后根据这个近似值求出修正值。7) 编程仿真结果两相接地短路：三相短路：通过改变故障切除时间tc，观察功角曲线是否稳定来判断极限切除时间从上图中可以得到极限切除时间。两相接地短路：三相短路：三、总结暂态稳定分析计算的目的是确定电力系统在给定的大扰动下发电机能否继续保持同步运行，即确定表征发电机组转子相对运动的功率角随时间变化的特性。本文对单机无穷大系统进行暂态稳定的仿真分析，用改进欧拉法求解发电机转子运动方程，仿真结果表明只要切除故障时间小于极限切除时间，功角就不会发散，系统就能保持暂态稳定。四、附录程序%2s时发生故障，tc时切除故障clc;clear;Tj=11.2;Pt=1;wn=100*pi;V=1.0;dt=0.02;tc=2.5; %故障切除时间delta=zeros(1,1000);w=zeros(1,1000);w(1)=wn; delta(1)=27.75; %初始功角for m=1:1999 if m/50=2&m/50tc% Pemax=0.5777; %两相短路接地电磁功率最大值 Pemax=0; %三相接地电磁功率 else Pemax=1.5282; %故障切除后电磁功率最大值 end Pe=Pemax*sin(delta(m)*pi/180); % P_(k-1) dw1=wn*(Pt-Pe)/Tj; %d/dt_(k-1) ddelta1=w(m)-wn; % d/dt_(k-1) w(m+1)=w(m)+dw1*dt; % _k delta(m+1)=delta(m)+ddelta1*dt; %_k Pe=Pemax*sin(delta(m+1)*pi/180); % P_k dw2=wn*(Pt-Pe)/Tj; %d/dt_k ddelta2=w(m+1)-wn; %d/dt_k w(m+1)=w(m)+0.5*(dw1+dw2)*dt; %_k delta(m+1)=delta(m)+0.5*(ddelta1+ddelta2)*dt; %_kendm=1:2000;plot(m/50,delta