电力系统毕业设计论文

第一章概述第1.1节稳定性概述电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统的运行状态由运行参量来描述。电力系统中同步发电机只有在同步运行状态下，其送出的电磁功率为定值，同时在电力系统中各节点的电压及各支路功率潮流也都是定值，这就是电力系统的稳定运行状态。反之，如果电力系统中各发电机不能保持同步，则发电机送出的电磁功率和全系统各节点的电压及支路的功率将发生很大幅度的波动。如果不能使电力系统中各发电机间恢复同步运行，电力系统将持续处于失步运行状态，即电力系统失去稳定状态。保证电力系统稳定是电力系统正常运行的必要条件.只有在保持电力系统稳定的条件下，电力系统才能不间断的向各类用户提供合乎质量要求的电能.电力系统失去稳定的原因是在运行中不断受到内部和外部的干扰，小的负荷波动，大的如电力元件发生短路故障等，使电气连接在一起的各同步发电机的机械输入转矩与电磁转矩失去平衡。电力系统稳定一般按电力系统承受干扰的大小分为静态和暂态稳定两大类。在大的干扰下电力系统的运行参数将发生很大的偏移和振荡，所以必须考虑电力系统的非线性，从电力系统的机电暂态过程来判断系统的稳定性。第1.2节电力系统暂态稳定电力系统在某一运行方式下，受到外界大干扰后，经过一个机电暂态过程，能够恢复到原始稳定运行方式，则认为电力系统在这一运行方式下是暂态稳定的。电力系统暂态稳定性与干扰的形式有关，一般有三种形式：1）突然变化电力系统的结构特性，最常见的是短路，无故障断开线路也属于这一类十扰。2）突然增加或减少发电机出力，如切除一台容量较大的发电机.3）突然增加或减少大量负荷，如切除或投入一个大负荷。在电力系统受到大的干扰后，其机电暂态过程是一组非线性状态方程式，不能进行线性化，所以一般采用数值积分的时域分析法,将计算结果绘出运行参数对时间的曲线，用以判断电力系统的暂态稳定性。第1。3节电力系统稳定性的解决根据不同的电力系统稳定问题及特点，可以采用不同的研究方法，.目前主要的方法是：1）干扰下的电力系统稳定问题。可将电力系统的数学模型进行线性化处理，所以一般用频率法，即计算电力系统参数矩阵的特征值和特征相量，可以用来确定静态和动态稳定性，设计和整定各种提高电力系统稳定性的措施和自动调节装置等。2）对大干扰下的稳定问题，由于要求解非线性方程组,目前几乎无例外地采用时域法即用各种数值积分的方法.但是，随着电力系统的发展，运行方式的复杂多变新的机组设备及自动调节和控制装置的投入，各种控制系统和机械-一电气系统间的相互作用，以及对电力系统供电安全性要求的日益提高，对电力系统稳定性的研究提出了一系列新的问题.当今电力系统稳定性的问题已是一个多元的问题，它涉及不同的网络结构、运行方式、控制方式及参数、故障条件、过程的时间跨度等，如加上工程和经济上的考虑，往往是一个十分复杂和得不到一个唯一解决的问题。因此，要求进一步发展有关研究电力系统稳定性的理论及分析方法，以适应不断变化的需要.应用任何一种方法来研究电力系统稳定性问题，都是一种数学模拟，即用数学模型来研究物理现象的过程.所以，在研究电力系统稳定性问题时，首先要建立电力系统的数学模型，将表示电力系统特征的主要变量用合适的数学公式联系起来，一般用一组代数方程和一组微分方程的函数关系来表示.建立数学模型不仅是简单的选择若干数学公式，而主要是对电力系统物理过程的正确和抽象化。在以科学研究为目的时常常希望用数学模拟的方法尽可能准确地再现某一物理过程。这时，在构成数学模型时不仅要考虑主要因素，也要计及次要因素，最大可能使计算结果与实际过程相符合。但是精确的数学模型往往导致复杂化.在实际的工作中，人们要求所选择的数学模型在一定的范围内再现系统过程的实际变化规律。所以，要求在保持研究现象的主要方面和其重要规律的合理精确前提下，忽略一些不重要因素，经过合理的假设和简化，用合适的数学模型来描述。在电力系统稳定性研究中，根据所研究的目的和要求，以及各个不同元件在整个过程中的作用，可以选择不同详尽程度的数学模型，同时考虑到获得这些模型相应的设计或实测参数的可能性。在本次设计中，根据设计需要我们选择了简化模型，其更加详细的在后面各节中有详细的介绍。而本次设计，主要采用了牛顿迭代法,数值积分法对简化模型进行了编程计算，并且对结果进行分析，得到提高暂态稳定性的能力的措施和方法。第三章数学模型的建立第3.1节发电机的数学模型在本次的设计中，对发电机数学模型要求了两个方程式分别为电磁功率方程和转子运动方程式；在对两公式进行推导的过程中用到了如下一关系式：（如图）以上两式是电机学中DQ轴和XY轴之间的关系。3。1.1.电磁功率（1）发电机等效电路图（以凸极机为例）：EUGU(3.4)同样由图可得：（3.5）由式（3.4）和（3。5）联立有：（3.6）上式即为发电机电磁功率方程式。然而在本次设计中多机系统，假设发电机以一个等值电抗和该电抗后的电动势来表示和。假定除了发电机节点外，已消去了网络中其他的中间节点，则任一发电机的电磁功率为：式中为发电机电动势节点I和j之间的互导纳，为的模值。G为发电机的台数；为和相量之间的夹角，即。和为电动势的相对于某一相对向量的夹角；为。上式表明，任一发电机发出的电磁功率是该发电机电动势相对于其他发电机电动势向量的相角差的函数。3。1。2.转子运动方程根据旋转物体力学可以直接写出发电机的转子关系式：式中：——转子的转动惯量一-原动机转矩，-一发电机电磁转矩——转子机械角加速度，转子轴/同步参考轴空间固定参考轴由左图可以得到：A（3。8）所以：（3。9）（3.10）若的单位为电孤度则：（3。7）式应为：（3.11）式中P为电机机对数。取转矩基准值，为基准功率值（KVA）以去除（3。10）式两边，得出以标么值表示的运动方程式为：上式由此可以写成为：其中：假设在转子旋转上施以一个单位标么值的转矩，，则：（3.12）M是以秒为单位的惯性常数.它表示在发电机转子上施以一个单位标么值的转矩，将转子有静止（w=0）拖动到同步转速（）所需的时间为式中：—-电机转子转动惯量电机的额定转速，于是，发电机转子运动方程可以表示为：（3.13）式中：的单位是电孤度；值是以电机额定功率为基准的。如果计算中不以电机额定功率为基准，则应根据所取得基准进行换算.对以上所推得的转子运动方程利用分段计算法可以求得计算机程序得以实现的方法为：（3.14）（3。15）第3.2节负荷数学模型在本次设计中，负荷采用恒定阻抗表示，分为正序阻抗和负序阻抗。3。2。1,正序阻抗因为所以（3--16）3。2。2.负序阻抗负序阻抗用一个经验公式来表示：（3——17）第3。3节网络的数学模型3。3.1.导纳矩阵的形成电力网络是一个线性网络.线性网络可以进行线形变换.利用对称分量法，abc三相电力网络可以变换为120三序网络。设三相网络导纳型网络方程为式中网络节点三相电压列向量———网络节点三相电流列向量-一网络节点三相导纳列向量设网络节点数为n。每个节点都有abc三相，因此，和均为3n维向量，为维矩阵。网络节点三相电压列向量、注入电流列向量分别与节点三序电压列向量，注入电流列向量有如下关系：其中是三相量和三序量的变换矩阵，维数是，它是对角元素为T的对角矩阵。其中；。导纳型三序网络方程有两种排列方式.一是按节点块排列，即式中-—-一i节点三序电压列向量—i节点三序电流列向量---——i节点三序互导纳i节点三序自导纳二是按序网块排列，即式中：--正序网节点电压列向量-一负序网节点电压列向量一-零序网节点电压列向量正序网节点电流列向量——负序网节点电流列向量一-零序网节点电流列向量——正序网络节点导纳矩阵——负序网络节点导纳矩阵——零序网络节点导纳矩阵其余的导纳为耦合导纳。在正常的情况下，一般假定网络是对称的，耦合导纳为零矩阵。只有故障时，网络结构才会出现不对称。，即各序间出现耦合导纳。即需要修改导纳矩阵。3。3.2.导纳矩阵的修改当电网发生故障时，每重故障都可以找到一个修改的导纳矩阵。修改导纳矩阵取决于故障点和故障类型。它是反映故障情况的导纳矩阵。短路故障时的现以节点的b相发生接地短路故障为例，阐述如何求得短路故障的.短路故障相当于原网络中故障点增加一条对地支路，当发生三相短路时，该支路是对称的;当发生非三相短路时，该支路是不对称的。为阐述方便，称该支路为修改支路，意为修改网络的支路。短路修改支路的三相电路下图所示。图中z是b相接地电阻。当发生金属性短路时，z取一个最小值，它不影响计算结果。修改支路的一相导纳.根据图，可以写出修改支路三相电压和三相电流的关系式：（1）三相电压、电流和三序电压，电流有如下关系：（2）其中，。上标1,2，0分别表示正，负，零序.将式（2）代入（1），得修改支路对称分量方程：或写成：其中：即为短路修改的导纳矩阵。短路修改支路是一条对地支路。在按节点块排列的网络节点三序导纳矩阵中，它将使i节点的自导纳矩阵增加。在按序网块排列的网络节点三序导纳矩阵中，其相应的修改导纳矩阵为：中有九个非零元素，用叉表示，为标出的元素均为0。非零的九个元素为：（2）断线故障时的下面以a相断线为例，说明如何求得断线故障的修改导纳矩阵，如下图：断线处用很小的一个阻抗z表示.z很小，对计算结果不会有影响。是断线支路的一相导纳.断线支路由正常支路和修改支路迭加而成。正常支路已在形成导纳矩阵时记及。所以修改导纳矩阵只反映修改支路的情况。由图（C）可以写出修改支路三相电压和三相电流之间的关系式利用式（2）可以得出断线支路对称分量方程或写为是断线修改支路的导纳矩阵.断线修改支路是一条非对地支路.增加一条断线修改支路，不仅影响断线支路两端节点的自导纳矩阵，还影响节点之间的互导纳矩阵，也就是，两节点的自导纳矩阵各自增加-。按序网块排列，相应的修改导纳矩阵为：矩阵中有三十六个非零元素，用叉表示，未标出元素均为零.3。3.3网络模型的建立暂态稳定计算中，一般不计网络的暂态过程，即网络的电气特性用代数方程描述。网络方程为：（3。18）上标t表示随时间而变化.且在（3.18）式中：（3.19）其中n（t）表示t时刻故障重数。将方程（3.18）展开；（3.20）当m=0、1、2时，为，，，它们是i节点的零序，正序，负序的注入电流.当s=0，1,2时，为,，，表示j节点的零序，正序，负序的电压。当m=0，1，2，s=0，1，2时，分别为,,，，，,,,,分别是,，,,,，,，导纳矩阵的第i行第j列元素。式（3。20）用直角坐标表示可写为：（3.21）由于在暂态稳定计算中，发电机定子回路采用矩阵形式为了与注入电流相匹配，因此将（3。21）式改为：（3。22）且由于在正序网中，发电机定子回路为；（3.23）由式（3.1）和（3.2）式可得：（3.24）由（3.24）代入（3。22）可得到对应于正序网中发电机节点g的方程：（3。25）以上（3。22）和（3.25）式是本次设计中所用的网络方程，对应于正序网的发电机节点用方程（3.25）.对应于正序网非发电机节点的，负序网的所有节点的，采用方程（3。22）.第四章电力系统暂态稳定分析计算的方法和内容第4.1节数值法和直接法的简介电力系统受到大的干扰后能否保持稳定的运行状态，还需要进一步的研究才能得到回答，目前暂态稳定性分析的基本方法可分为两类：一类是数值计算法，在列出描述系统暂态过程的微分方程和代数方程组后，应用各种数值积分法进行计算求解，然后根据发电机转子之间的相对角的变化情况来判别稳定性。主要步骤是：（1）、建立一表示电力系统及其各种元件动态行为的数学模型；（2）、设置初始运行方式和要研究的干扰（类型、地点等）；（3）、通过建立电力系统各种状态下的时域解，确定电力系统的暂态响应；（4）、分析所得的时域解,判断是否在干扰后可达一新的和可接受的稳定运行方式，或者判断是否失去稳定.（5）、重复对别的初始运行条件和干扰下的电力系统动态行为进行计算分析。具体的流程图见大图纸。另一类是直接法,其中有些方法是关于李雅普诺夫直接法进行近似处理后发展而成的实用的方法，有的则是将简单系统中的稳定判别方法推广应用于多机系统。根据暂态稳定性的定义，在遭受扰动后如果系统是稳定的，则它最终过渡到一个稳定运行状态，那时各发电机之间的转子角度、转速和其他所有状态变量将重新保持不变，即到达一个平衡状态。这个平衡状态是静态稳定的，否则这种稳定运行情况是不可能存在的。对于故障后稳态运行情况下各个变量的取值，可以用状态空间来表示,并称为平衡点（SFP，StableEquilibriumPoint）。直接法的基本方法是，在状态空间中找出一个包围稳定平衡点的区域，凡是属于这一区域的任何扰动，系统以后的运行都趋于稳定运行平衡点。然而，直接法所选取的数学模型比较粗略,其计算结果的精确性尚不另人满意.但是数值

计算法是目前广泛应用的分析方法，已发展的比较成熟，并基本上能满足电力系统的规划、设计和运行中进行的离线暂态稳定分析计算的速度和精确度的要求.第4.1节插值法简介插值的目的就是根据给定的数据表，寻找一个解析函数，近似的代替.用代数多相式作为研究插值的工具，就是所谓的代数插值，对代数插值而言问题的提法是这样的，当给出了个点上的函数表如下图：xy要构建一个多项式，应满足以下两个条件:1）是一个不超过n次的多项式;2）在给定的点上与取相同值，即我们称为的插值函数，点插值点.4。2.1线性插值给出函数表xy如何构造一个插值函数，使满足上面两个条件呢？简单的就是过两点，作一条直线，把直线方程表示为（4.1）为确定a、，（把两点代入方程（5。1）中，得为确定a、，（把两点代入方程（5。1）中，得4.2.2二次插值线形插值是用两个点和来构造的插值函数。下面我们用三个点，，来构造过三点的插值函数.过三点可以做出一条抛物线，假设其方程为为确定系数将三点代入M得：（4.2）当，，互异时，方程组（4。2）的存在唯一解，且可以求出系数。从而可以进行插值。4.2.3。分段线性插值1概念：设在区间上，给定n+1个插值节点和相应的函数值，求作一个插值函数具有下列性质：（1）.（2）在每个小区间上是线性函数。插值函数叫做区间上对数据（i=0，1,2,…，n）的分段线性插值函数。2用分段线性插值法计算转子运动方程这种方法计算步骤简单，尤其适用于简单系统的手算.在计算中，常用度数来表示，另外将换成转差（与同步角速度之差），则转子运动方程可改写为：（4.3）式中为标幺值.分段计算法的基本出发点是将转子运动方程分为一系列很小的时间段，并且假定：（1）从一个时间段的中点至下一个时间段的中点的一段时间内，过剩功率保持不变，并等于下一个时间段开始时的过剩功率。（2）每个时间段内的相对角速度不变，就等于这个时间段中点的相对角速度。这种假设与实际情况是不一致的，把连续变化的量用阶梯变化的量代替了。但如果时段取得足够小，误差是不大的。一般可取0.05—0.10S.以下介绍应用分段计算法计算曲线的具体步骤。若已知n-1时段结束时的角度，则这时的电磁功率和过剩功率均可求得。由式（4.3）的第二式可得相对角速度的变化量为：（4。4）由式（4.3）的第一式，每个时间段内角度的变化量等于这个时段内的相对角速度乘以。对于n—1时间段：（4.5）对于第n时段：（4.6）从式（4。6）中减去（4.4）得：将式（4。3）代入得：式中、为度数；为标幺值;、的单位均为秒（s）；K为常数.其值为。求得第n时段的角度增量后，第n时段末的角度为：（4。8）而求得后又可求、以及.继续这样一点一点地计算下去。最后可做出曲线。递推计算公式即为式（4。7）和（4.8）。在发生故障或切除故障的瞬间，由于运行点跃变.计算这个瞬间相对角速度的变化量时，应当用跃变前后的两个过剩功率的平均值。式中为突变前的过剩功率，为突变后的过剩功率第五章上机程序简介本次设计为分析110千伏电力系统暂态稳定分析，根据前几章讨论的数学模型和计算方法，可以编制简化模型暂态稳定计算的原理框图。框图见附录六：框（1）〜（8）为暂态稳定计算做好准备，这些内容将在下面进一步说明.框（7）计算发电机暂态电动势和转子位置角，它们是暂态稳定的初值。在简化模型中保持不变。框（9）中t是暂态时间，k是时段数，也就是迭代次数，开始时均置0.框（10）判别t时刻是否有故障或操作。是有无故障的操作单元。有故障或操作，置1。无故障和操作，置0。框（10）解网络方程：和框（12）是判别t时刻运行点的性质.如果t时刻发生故障或操作，系统运行点发生突变为此要解两次网络方程，计算突变前后两次发电机的电磁功率。若是突变前先执行框（16），将电磁功率存于P数组。在计算故障修改支路的导纳矩阵并将置2,返回框（11）再解一次网络方程，计算突变后的电磁功率，由框（14）将突变前后两次的电功率存于P数组。如果t时刻无故障或操作,则执行框（16）将发电机的电磁功率存于P数组，转至框（21）。框（21）将暂态时间和时间段往前推移。框（22）按式：计算k时发电转子位置角.框（23）判别暂态时间t是否到达给定的计算时间TM,若未到达，则转至框（10）计算下一时段的转子位置角。如此反复计算就可以求得转子位置角的摇摆曲线。框（24）输出发电机转子相对位置角的摇摆曲线和转子位置角的数值。下面将介绍潮流，故障和暂态稳定计算程序。第5.1节潮流程序简介5。1。1潮流程序概述潮流程序主程序名称为LAP主程序中共有8个子程序构成，分别为LGP，LOP，LKP,LDP,LIP，LJP，LRP，LSP其中：LGP子程序的功能是从磁盘中调用原始数据到计算机内存，在对其进行上级机调试是，计算机提示输入网络中各部分的原始数据，包括：支路参数，发电机参数，负荷参数PV节点及平衡节点:经过此程序将各数据存于不同文件，以备以后计算机中应用；LOP子程序的功能是进行节点编号优化，它是利用半动态优化法，进行节点优化编号GP程序中的旧节点更改为计算机所用的新节点号；LDP子程序的功能是正序网导纳矩阵，它是用支路追加法形成导纳矩阵的自导纳不规则的非零互导纳，并将不规则存于Y1、Y2数组中的非零互导纳变成有规则地排列在Y1,Y2数组中，其列号存在IY数组，每行非零互导纳元素的存于IN数组。LIP子程序的功能是给节点电压赋初值，确定节点给定的负荷和发电机功率给PV节

点加标志，是在解修正方程前先对节点电压赋初值，在解修正方程时，要计算每一个节点的功率误差。计算节点功率误差，要查找节点是否接有负荷和发电机。LJP子程序的功能是反复求解修正方程，通过对修正方程的规格化运算及反复回代运算逐渐减小计算中的各节点电压值的误差，以得到最佳的结果。LRP子程序的功能是输出潮流计算结果，输出的结果包括两方面：一是有节点信息;二是有关支路信息。LSP子程序的功能是保存潮流计算后的有关数据，将结果存于SFDATAoDAT文件中保存的信息有:1）支路信息；2）负荷数据；3）发电机参数，在此中节点号为旧节点号。5。1.2对于程序中LDP子程序的编译思路：由于在不记及发电机和符合阻抗时，正序导纳和负序导纳矩阵完全一样.形成正序导纳矩阵和零序导纳矩阵的原理框图基本一样。现先讨论形成正序导纳矩阵，形成导纳矩阵分为两大部分。第一部分其功能是采用支路追加法，形成导纳矩阵的自导纳和不规则的非零互导纳。第二部分功能是将不规则存放在YZ1、YZ2数组中的非零互导纳变成有规则地排列在Y1、Y2数组中，其列号存于IY数组，每行非零互导纳元素的个数存于IN数组。其（1）（4）（7）

(10)TOC\o"1-5"\h\z二；〉(11)G1=GIJ:GJ=GIJ:BJ=BIJ+B/2:BJ=BI（1）（4）（7）IG=2:IG=3)(13)GJ=GIJ:BJ=BIJ:GIJ=GIJ/BBIJ=BIJ/B:GI=GIN/B:BI=BIJ/B(14)D11(I)=D11(I)+GIJ:D12(I)=D12(I)+BIJD11(I)=D11(I)+G1:D12(I)=D12(I)+BJD11(J)=D11(J)+G1:D12(J)=D12(J)+BJL=L+1:YZ1(L)=-GIJ:YZ2(L)=-BIJIY1(L)=I:IY2(L)=JL=L+1:YZ1(L)=-GIJ:YZ2(L)=-BIJ(15)(16(15)(16)(17)(18)(20)(22)由于导纳矩阵的自导纳是在追加支路的过程中累加而造成的，所以储存自导纳的D11、D12数组要预先置零。框（1）（2）是完成这一工作的.框（3）中L是非零互导纳元素的记数单元，开始置零。框（4）K循环表示逐次追加一条支路。框（5）中IG是当前支路状态数的临时记存单元.框（6）判别当前支路是否处于停运状态,停运状态不影响导纳矩阵.框（7）中I、J分别为当前支路两端节点号的临时记存单元,R、X分别为当前支路正序电阻、电抗的临时记存单元,B为当前支路正序电纳或非标准变比的临时记存单元。有时会出现这样的支路，只有零序阻抗，而无正序阻抗，即正序支路断开，框（9）A单元为0,就是正序支路情况.框（10）计算支路导纳.它等于支路阻抗的倒数。其实部存于GIJ单元虚部存于BIJ单元。框（11）到（14）分别计算输电线支路或变压器支路I节点自导纳，J节点自导纳和它们之间的互导纳。I节点自导纳的实部与虚部分别存于GI和BI单元.J节点；；自导纳实部虚部分别记存与GJ与BJ单元，互导纳的实部与虚部去负号分别记存于GIJ、BIJ单元.如果当前支路是对地支路，则执行框（15），将当前支路导纳累加到I节点的自导纳上。框（16）将当前非对地支路导纳累加到I、J节点的自导纳上.每增加一条非对地支路，在导纳矩阵中要增加两个非零互导纳元素。每增加一个非零互导纳，非零互导纳元素的记数单元L增一。框（17）记存互导纳，框（18）记存导纳互.导纳互的实部、虚部分别记存于YZ1、YZ2数组，其行号和列号分别记存于IY1、IY2数组.对所有的支路扫描一遍，便形成正序自导纳和不规则的互导纳。应注意,L单元存放的是非互导纳元素的总个数.框(19)中J是有规则非零互导纳元素的记事单元.它是逐个累加的。K0也是有规则非零互导纳的记数单位，但它是逐个累加的。它们开始均置零.框(20)-—(30)1循环实现按行号由小到大将非零互导纳元素排列在Y1、Y2数组中.具体做法如下：框(21)中JI是当前行I非零互导纳元素的记数单元，开始置零。框(22)、(23)K循环逐个检查不规则非零互导纳,其行号IY1(K)是否等于当前行号I.若等于，则表明该非零互导纳YZKK)是第I行的元素.框(24)将该非零互导纳的列好从IY2(K)单元取出，存于J3单元。框(25)、(27)KI循环对当前行I已有规则排列在Y1、Y2数组中的互导纳元素(它在Y1、Y2数组中的位置为K0+K1)逐个进行检查，是否有列号等于J3的元素.若有，就是前述并列支路的情况，执行框(29)将非零互导纳YZ1(K)、YZ2(K)累加到Y1(K2)、Y2(K2)单元中.若对当前行I已有规则排列在Y1、Y2数组中的所有元素扫描一遍，都找不到列号等于J3的元素，则表明YZ1(K)、YZ2(K)非并联支路产生的互导纳，执行框(28)。框(28)首先使用规则排列的非零互导纳元素总个数增加一个，即J=J+1.然后将非零互导纳YZ1(K)、YZ2(K)存入Y1(J)、Y2(J)单元，其列号存于IY(J)单元。同时，使当前行I非零互导纳元素的个数增加一个，即J1=J1+1.对不规则存放在YZ1、YZ2数组的非零互导纳扫描一遍,便找出当前行I所有的非零互导纳，且有规则的排列在Y1=Y2数组中。框(30)先将当前行I非零元素的个数J1存于IN数组。IN数组是用来存放正序导纳矩阵每行非零互导纳元素的个数的。然后按行累计有规则排列的非零互导纳元素的总个数，即K0=K0+J1.用K0=J语句代替也行。对所有的行扫描一遍，便得到导纳矩阵有规则排列的非零互导纳元素。。第5.2节故障程序简介5.2。1短路电流计算原理短路电流计算是电力系统最常用的计算之一。分单相接地短路，两相短路，两相接地短路和三相短路四种.根据电力系统暂态分析课程可知，故障计算是用对称分量法进行的。首先，假设网络是线性的，即系统各元件的参数是恒定的。应用迭加原理，将三相网络分解为正负零序三个网络。并假定正常情况下网络是对称的，即三个网络是各自独立的。再应用迭加原理，将各序网的电压，电流分解为正常分量和故障分量。最后根据故障点故障类型的边界条件，将三个序网连成一个完整的网络，应用线性交流电路理论，计算三个序网电压电流的故障分量，在与正常分量相加，便求得三序电压电流的实际值。由三序电压和电流就可计算出三相电和电流。故障点三序电流：单相接地电流：（5。1）两相短路：（5.2）三相短路：（5.3）三序网各节点的实际电压（5.4）实用短路计算有下列基本假设：1）不计系统元件的电阻，只计元件的电抗，或用阻抗的模替代电抗。2）不计输电线对地电纳。3）不压器的非标准变比。4）不计负荷，或负荷用恒定电抗表示。5）发电机次暂态电动势的幅值标么均为一，幅角均为零.所以正序网所有节点正常电压均为一。5。2。2短路电流计算程序说明短路电流计算主程序SCP包括九个子程序，SCGP、SCOP、SCKP、SCDP、SCCP、SCJP、SCWP、SCRP、SCOM.（1）SCGP子程序的功能是输入原始数据。实用短路计算程序需要的原始数据有：支路参数；发电机参数。建立一个数据文件，名为SCDATADAT。该数据文件第一行有三个数据；网络节点数N，网络支路数M，发电机台数IQ.第三行开始为支路数据。每条支路占据一行，每行有五个数据:1）支路状态数IZA;2）支路一端的节点号IZ1；3）支路另一端的节点号IZ2；4）支路正序电抗Z2；5）支路零序电抗Z5.紧接着是发电机数据，每台发电机占一行。每行有四个数据：1发电机状态数IWGA；2发电机连接的节点号IWG;3发电机的负序电抗W3；4发电机的次暂态电抗W4。（2）SCOP子程序的功能是节点优化，目的是寻找一种节点编号方式，使在解网络方程中注入新的非零元素最少，能够节省内存的开销和提高计算速度。本程序采用的是半动态优化程序。这种方法的基本思想是将连接支路最少的节点先编号，然后消去该节点，每消一个节点，尚未编号的节点所连接支路数就随之变化，再在未编号的节点中查找连接之路数最少的节点挨编号，如此反复，直至消去所有节点。（3）SCKP子程序的功能是将支路两端旧节点号转换为新节点号.（4）SCDP子程序的功能是形成正序导纳矩阵，SCCP子程序的功能是形成零序导纳矩阵，这两个子程序与LDP和LCP子程序基本一样，不同之处是，这里不计电阻，所以导纳只有虚部，无实部.还有不计输电线的对地电纳和变压器的非标准变比。（5）SCJP子程序的功能是形成导纳矩阵因子表.计算三个序网阻抗矩阵第f列元素.因子表的下三角矩阵的元素可以由上三角矩阵的元素求得，所以在形成因子表时，只需要贮存因子表的上三角矩阵的非零元素。对角元素与非对角元素分开存放.同时要记存非对角非零元素的列号和每行非对角非零元素的个数。三个序网的导纳矩阵都要形成因子表。并编成程序供各程序调用。（6）SCWP子程序的功能是对常数项向量进行前代和回代运算.（7）SCRP子程序的功能是输出短路电流计算结果。短路电流计算结果有四部分：1短路点电压；2分量，即正，负，零序分量和a，b,c三相量，且输出其幅值.如何判断短路电流计算结果是否正确，从三方面校验：1）是否满足故障点的边界条件；2）检查三序电压分布情况。正确的分布是，正序网故障电压最低,越靠近电源，电压越高;负序网与零序网故障点电压的幅值最高，离开故障点越远的，电压越低。3）不论是序电流还是相电流，流入一个节点的电流之和应等于零。第5.3节复杂故障计算的主要程序及其实现复杂计算的主程序FAP有十一个子程序，现将各个子程序的功能及具体容叙述如下。（1）FGP子程序的功能是输入原始数据。复杂故障计算所需要的原始数据包括支路参数,发电机参数和，正常运行状态下发电机的有功、无功功率和节点电压，负荷的有功、无功功率和节点电压。这些数据在潮流计算后以保存在SFDATA.DAT数据文件中.（2）FBP子程序的功能是输入故障信和分解故障线路故障信息输入方式有两种：一是调用磁盘中的数据文件。二是人机对话输入故障信息。不论选用那种方式，故障信息输入后都可以进行修改。屏幕上提问修改哪一重故障后，若键入2，则表示要修改2重故障的信息。若键入0,则表示修改结束。（3）FOP子程序的功能是节点编号优化，与潮流计算程序中的子程LOP子程序基本一样.（4）FKP子程序的功能是将旧节点号转换为新节点号.（5）FDP子程序的功能是形成正序导纳矩阵，与潮流计算中的子程序LDP基本一样。（6）FCP子程序的功能是形成零序导纳矩阵。（7）FIP子程序的功能是进行出值计算。（8）FYP子程序的功能是计算修改导支路纳矩阵IV=1：B=SQRT（3）/216

(4)N按IG转向(11<A=0(15)17(3)(13)(14)(17)(2)IV=「IGN7"IGW0(5)(7)NN(8)<[.IGN10TGW15(9)(12)(10)NYIG=FA(K、1)：R=FA(K(4)N按IG转向(11<A=0(15)17(3)(13)(14)(17)(2)IV=「IGN7"IGW0(5)(7)NN(8)<[.IGN10TGW15(9)(12)(10)NYIG=FA(K、1)：R=FA(K、4)：X=FA(K、5)R=0：X1.0E-8：A=3*(R*R+X*X)R2=B*X1-0.5*R1：X2=-0.5*X1-B*R1R3=-0.5*R1-B*X1：X3=B*R1-0.5*X1(16)(1)从K=1步长1到N5作R1=R/A：X1=—X/AA=3*(R*F+X*X)调用AYP子程序YIV=3<fIGN「IGW6(6)*IV=2IV=3框（1）中IV是故障类型的标志单元，只有对称故障；IV=1；只有对称故障和两相短路，IV=2；否则IV=3。框（2）K循环表示逐次计算一重故障的Y矩阵的元素，并调用AYP子程序，存入AY数组.框（3）从FA数组取出部分故障信息,IG单元存放故障类型，R,X单元分别存放故障处的电阻和电抗。框（4）一（9）根据故障类型确定IV的值.输入故障信息时，对于金属性短路和断线故障，故障处的电阻和电抗均为零。在计算机中，不允许有零阻抗，因为零阻抗的导纳变为无穷大。为此，用的阻抗值代替零阻抗.这么小的阻抗值对计算结果不会产生明显的影响。这个阻抗值要与开关支路的阻抗值一致。如果取值不一致，将会导致计算结果不正确。框（12）就是取故障处的阻抗值为。框（13）计算Y中的第一组数据，其实部与虚部分别存于R1，X1单元.框（14）计算中的第二组数据，其实部与虚部分别存于R2,X2单元.框（15）计算中的第三组数据，其实部与虚部分别存于R3,X3单元。框（16），（17）按故障类型IG调用AYP子程序。（9）FNP子程序的功能是解网络方程，求得网络节点的三序电压.（10）FRP子程序的功能是输出计算结果。包括三部分：1）输出故障处的电流；2）输出网络节点电压；3）输出支路电流。不论电压还是电流，紧输出正、负、零序分量的实部与虚部，。非故障点的电流电压没有考虑非故障点与故障点之间变压器接线方式的影响。（11）FOR文件是定义公共变量，复杂计算中各个子程序开头均差入FCOM。FOR文件的语句。为了提高计算精度，故障计算中的实型变量均采用双精度.这十二个文件都是在计算机处于编辑状态系，各自输入计算内存，然后存入磁盘。计算结果是否正确，跟短路电流计算程序一样，从三方面进行检查：1）是否满足故障点的边界条件。2）检查三序电压分布情况。正确的电压分布是：正序网故障点电压最低，越靠近电源处，电压越高.负序网和零序网故障点电压的幅值最高，离开故障点越远的地方电压越的低。3）不论是序电流，还是相电流，流入一个节点的电流之和应等于零.第5。4节暂态稳定计算程序简介5.4。1暂态稳定计算程序概述暂态稳定计算程序名为BAP，主程序包括14个子程序,分别为BGP、BBP、BOP、BKP、BDP、BCP、BIP、BHP、BYP、BNP、BMP、BRP和定义公共变量文件BCOM.FOR.其中：BGP为原始数据输入子程序。子程序是将简化模型原始数据输入并存于固定数组以备后面进行暂态稳定计算时调用，需要的数据包括：支路参数，发电机参数和潮流计算求的系统正常运行状态。BBP为输入故障操作信息和分解线路子程序是由于故障操作信息均用数字描述，才可使计算机得以以程序的形式实现，而在输入的故障信息，每重故障用7个数据描述：（故障类型）；（2）故障线路首端节点号；（3）故障线路末端节点号；（4）故障开始时间；（5）故障结束时间；（6）故障地点；（7）附加信息。而在故障信息输入时与两种方法。一是调用磁盘FBDATA.DAT数据文件；二是人机对话输入故障信息。此外，此程序还将故障线路进行分解以为计算机使用.BOP为节点编号优化子程序他同LOP基本一样。BKP为旧节点转换为新的节点好子程序，他同LDP子程序基本一样。BDP为形成正续导纳阵，他同LDP子程序基本一样；BCP为形成零续导纳阵子程序，而形成导纳矩阵分为两大步；第一步形成零续导纳阵零续导纳阵的子导纳和不规则的非零互导纳。自导纳存放在D01、D02数组。不规则的互导纳存放在YZ1、YZ2数组，其行、列号存放在IY1、IY2数组。FCP子程序标号280以前的语句就是完成该功能的.第二步将不规则的存放在YZ1、YZ2数组中的非零互导纳变成有规则的排列在Y01、Y02数组，其列号存于IY0数组，每行非零互导纳元素的个数存于IN0数组。BIP为故障操作辨别子程序。其主要功能是形成故障操作时刻表，计算发电机交轴暂态电动势和转子位置的初值，修改发电机节点的负续自导纳，修改负续节点的正、负续自导纳。BIP子程序中有另一个子程序XZ。他的功能是将直角坐标的实部与虚部转换为极坐标的幅值与相角，供计算E的幅值与相角调用。BYP为计算故障修改支路的导纳矩阵子程序.假如系统发生故障或操作，网络的导纳矩阵要按式进行修改。也就是要计算修改导纳矩阵。要计算修改导纳矩阵，首先要计算故障修改支路的导纳矩阵。BYP子程序就是完成该功能的.BNP为解网络方程子程序。是根据式：其中：i=1，2，…，n=1,2，0和进行程序编译。BMP为解转子运动方程子程序.是根据和BRP为暂态稳定计算结果输出子程序。其功能有：（1）输出任意两台发电机转子位置角之间的摇摆曲线：（2）输出暂态过程所有发电机的转子位置角。运行BRP子程序，便提问：输出两台发电机的顺序号和屏幕上一个表示的角度数。随后键入这三个数据，在屏幕上立即显示出这两台发电机之间的摇摆曲线.根据摇摆曲线变化的情况，就可以判别系统运行的攒态稳定性.若键入三个零，则表示输出两台发电机之间的摇摆曲线结束。最后输出所有机组在攒态过程的位置角的数值。应该注意，程序使用者输入的发电机顺序号是GLPV.DAT书记文件中发电机排列的序号.在BIP子程序中已提到，为了提高计算速度，压缩储存发电机参数，即去掉停运机组。因此，程序内部发电机的顺序号，根据输入的原始数据中发电机的序号和IM数组储存的内容就可以找到程序内部发电机的序号。BRP子程序中的循环语句170就是完成该任务的。判别系统的稳定性，除了发电机之间的摇摆曲线外，还有中枢点电压的变化曲线。若中枢点电压长时间太低，也有可能使系统失去稳定。这里没有输出节点的电压值和其他状态的变化值。如果需要输出其他变量的数值，可以在程序中增加一些语句。可以是时显示，在内存容量允许的条件下，也可以集中输出BCOM。FOR为定义公共变量文件。5。3。2BNP子程序编译思路对网络方程求解的过程框图如图一。框（2）IS循环表示序循环。IS=1时，对于网络方程（3。22）正序部分，即m=1的情况；对于发电机节点采用方程（3.25）；IS=2时，对应网络方程（3.2）的负序部分，即m=2的情况；IS=3时，对应于网络方程（3。2）的零序部分，即m=0的情况。框（4）I循环表示节点循环。框（5）到（20）将正常网络接点三序导纳矩阵的一行非零元素填入AKI、AK2、AK3、AK4数组，其列号填入JK数组.网络方程（3.22）稀疏矩阵的元素是2*2维分块矩阵。其中存于AK1数组，存于AK2数组，存于AK3数组，存于AK4数组.框（20）、（36）判别当前运算行对应的节点是否故障修改支路两端的节点。若是，则将故障修改支路导纳矩阵Y中相应的一行元素添入AK1、AK2、AK3、AK4数组。框（37）、（38）判别当前运算行是否正序网发电机对应的节点，对应于正序网有连接发电机节点，IGM数组相应的填发电机的顺序号,对应于正序网非发电机节点，负序网和零序的所有节点，IMG数组相应的填0。如果当前运算是对应于正序网发电机的节点，那么执行框（39）、（40）。按式：计算发电机的注入电流，填入CK1、CK2数组,按式：计算发电机自导纳，累加到对角元素上。应该注意，这里不记发电机定子电阻，发电机转子位置角存放于AC2数组交轴暂态电动势存放在W2数组，交轴同步电抗存放在W6数组，直轴暂态电抗存放在W5数组CK1、CK2数组用来存放网络方程的常数项，即节点注入电流的实部和虚部.在框（5）中，这两个数组第L单元已置0，只有正序网发电机节点对应的单元才不为0。框（51）到（60）进行规格化运算，并将网络方程系数矩阵消去规格化后上三角非对角非零元素存于AJ1、AJ2、AJ3、AJ4数组，其列号存于IJ数组。每行非对角非零元素存于JF数组。框（51）到（60）进行回代运算。求的各节点的三序电压存于CK1、CK2数组。5.3。3BMP子程序编译思路运用分段计算法解转子运动方程框图如图二。

框（1）判别运行点性质.如果运行点处于突发后的状态，则转至框（5）。否则执行框（2）、（3）.框（2）、（3）先按式（3.1）（3.2）计算发电机电压的q、d轴分量，从1=1步长1到IQ作二^C1=W2(I):J=IWG(I)：D3=AG2(I)X1=W5(I)：X2=W6(I)；C4=COS(D3)D4=SIN(D3)：E=CK1(J)：F=CK2(J)A1=C4*E+C4*F：B1=D4*E—C4*F框（2）、（3）先按式（3.1）（3.2）计算发电机电压的q、d轴分量，从1=1步长1到IQ作二^(5)(6)卜二二*从i=1步长1到iq作_二：二*(8)A=(W1(I)-P(I))*H5/W7(I)AG1(I)=AG1(I)+A分别存于A1、B1A=(W1(I)-P(I))*H5/W7(I)AG1(I)=AG1(I)+A分别存于A1、B1单兀.然后(I按式(i)+A6)计算发电框（4）判别t时刻是否有故障或操作。若无故障或操作，进行点不会发生突变，转至框（8）|.如果有故障或操作，进行点将发生变化，转至框（10），将IA0置2,返回主程序，再计算一次网络方程。IA0=2算发框（5）、（6）先式（3.1）（3.2）计算发电机的q、d轴分量，分别存于A1、B1单元.再取突变前后两个电磁功率的平均值，存于P数组。算发框（7）将IAO置0。从而使运行突变点与无突变一样。框（8）、（9）先按式（3.4）计算发电机转子位置角的增量，存于AG1数组。然后按式（3。15）计算发电机转子位置角，存于AG2数组。第六章110KV电力网的暂态稳定分析在前面已经对电力系统分析方法和一些计算方法进行了介绍，本章即是利用前面部分内容进行稳定性分析。在对本次设计网络图进行分析就是用的数值计算法，通过计算机的帮助，由程序得出结果。电力系统在受到干扰后的暂态过程可能有两种不同的结果。一种是各发电机转子间相对角随时间的变化呈摇摆状态。如下图所示:且振荡幅度逐渐减小，各发电机之间的相对转速最终衰减到零，使得系统回到扰动前的稳定运行情况,或者过渡到一个新的稳定运行情况。在此运行情况下，所有发电机仍然保持同步运行.对于这种结局,称电力系统是稳定的。另一种结局是暂态稳定过程中别些发电机转子之间的相对角随时间不断增大，如下图所示：t他们之间始终存在着相对转速，使得这些发电机之间失去同步.对于这种结局，称电力系统是暂态不稳定的，或称电力系统失去暂态稳定。显然，电底统的暂态稳定性不但与扰动的性质有关，而且.与扰动前系统的运行情况有关。因此，通常要针对不同的运行情况以及各种不同的扰动分别进行系统性分析。在本次设计中对单相接地短路、两相短路、两相断线故障在不考虑重合闸情况下的扰动进行暂态稳定分析，在后面将对附录三至附录五的摇摆曲线进行详尽的分析。第6.1节单相接地短路故障摇摆曲线的分析附录三中所示的是单相接地短路故障分别发生在首端、中间、末端三个不同地点时，对系统不同扰动后所得到的三类摇摆曲线。附录3。1，3.2,3。3分别为A相中间，首端和末端接地短路的摇摆曲线。由图中三条摇摆曲线及数据可知随时间的增加,发电机4、7,3、8,1、5之间的摇摆曲幅值越来越大可以判断在此种扰动下系统是不稳定的。但是单纯从摇摆曲线上看起,从发电机间的摇摆曲线上可以明显看到在相对角一1511。60度和一734.68度，三条摇摆曲线都将出现直线的趋势，但是这并不能说系统是稳定的因为从数据可以看相对角的绝对值都是一直变大的,这就说明曲线不可能出现直线段，那么为什么会在输出的曲线上出现这样的现象呢这要从计算机本身的有限性说起，原因之一:屏幕的有限性，由于计算机屏幕只能显示有限的部分，所以当曲线到达屏幕极限将自动被屏幕限制成为一条沿角度数据一侧的直线，因此在显示出的曲线有一部分是直线段，因此造成误解。另外由于屏幕的有限性和操作人员选择输入“计算时间、步长，屏幕每一格表示的度数”上的不同造成这样的结果是完全有可能的.原因之二:参加设计的人员对计算机知识的匮乏，不能对所有功能熟练应用。在对程序进行调试和编译的时候，出某些漏洞，但是不能找出.也是造成这种图形的可能性之一。但是从对程序的调试过程中已经证明程序在运行时和运行后的结果正确的。因此可以大胆的根据摇摆曲线推测系统在这三种扰动下是不稳定的。且发生线路末端A相短路时的情况更严重.将图附3.1和附3。3进行比较，附录中选发电机1、5之间转子相对位置角的曲线.由图，当t在0。3〜1。4s时，图3.1即线路首端发生A相接地短路时，转子相对角的变化率要比图3.3即线路尾端发生A相接地短路时转子相对角的变化率小，且可以推测出，线路末端发生A相接地短路时对系统的冲击会更大，对系统的破坏性更大.第6。2节两相短路故障摇摆曲线的分析附录四中所示的是两相短路故障分别发生在首端、中间、末端三个不同地点时，对系统不同扰动后所得到的三类摇摆曲线。附录4.1，4。2,4。3分别为BC相首端，中间和末端短路的摇摆曲线。通过对三个曲线的分析可以看到，当BC相首端故障时，相角差在很短的时间内变化的很快，且变化的幅度很大。而其余两种曲线也是随时间的增大，相角差也在增大.但相对于BC相首端变化要略小一些.可以得出结论，在首端发生故障时，对系统暂态稳定的影响稍大.对附图4。2和4.3A中发电机1、5进行研究可知，在t=2。1s时，中间短路相角差为一1287.98度，而末端短路时为-1287。56，从数值上可以看出，中间短路时要比末端短路时严重。第6。3节两相断线故障摇摆曲线的分析附录五中所示的是两相断线故障分别发生在首端、中间、末端三个不同地点时，对系统不同扰动后所得到的三类摇摆曲线.附录5。1，5.2,5。3分别为BC相首端，中间和末端断线的摇摆曲线.从曲线和相对角的变化趋势可以看出，在这三种扰动下，系统是不能稳定的.其分析过程和单相接地短路、两相短路相似，这里不在重复。综上可知，此系统是不稳定的系统。第6.4节系统失去稳定性的变化通过以上的分析,可以得出最终的结论：当此系统发生断线过程时，不论故障发生在首端、中端后者末端，电力系统都将失去稳定，也即电力系统在次种情况下失去同步，系统最终失去状态.现将发电机从失步到再同步的三个阶段简介如下：（1）故障使发电机失步。在这个阶段原动机输入的功率一部分消耗在发电机和变压器的损耗中，而其大部分则转化为转子加速的动能。这时平均转速增大，原动机的调速系统也开始运动，使输入的功率逐渐减小。（2）失步运动。转速增大后发电机向系统发出相应的异步功率，同时由于励磁的存在,出现振幅很大的功率振荡。调速系统的动作使原动机的功率减小。这时制动作用有三个原因：1）异步转矩，这种转矩的大小取决于发电机的特性及系统的参数。当发电机经过很长的输电线路向系统供电时，由于电抗的增大，使异步转矩大大的减小。在失步过程中，当转差越过相应异步转矩的转差值时，异步转矩会随着转差的增大而减小.2）定子回路中有效电阻的功率损耗，它们取决于线路、变压器及地区负荷的参数和发电机的励磁状态,线路和变压器的电阻越大，则相应的制动作用越大。发电机具有励磁时，由于很大的振荡电流,在电阻中将引起很大的附加损耗，这时线路和变压器中总的功率损耗甚至会大于发电机发出的异步功率。所以，具有励磁调节时，能减小失步运行时的平均转差，并使这一制动阶段的时间减小。但是，很大的功率和电流波动往往会影响电力系统其他部分的正常工作和发电机的过热。一般空冷和氢冷发电机在十几秒的失步过程中不会使温度上升的很高，但在氢内冷和水内冷发电机中由于正常电流密度已较大，所以需检测此时的温升。因此，有时也要在失步运行时开断励磁回路，待发电机牵入同步前再将励磁投入。失步发电机端地区负荷的存在相当于发电机少甩了负荷，所以它的作用也是使失步过程缩短.3）机组的机械阻尼转矩，除了机组转动时的空气摩擦及轴承等阻尼外，特别重要的是原动机叶片与周围介质间的摩擦。发电机失步后，由于调速系统的惯性，原动机的转速并不按静态特性变化的，而滞后转差的变化.开始时由于原动机的转矩大于制动转矩，所以机组不断加速。一直到原动机转速于制动转矩相等，转差达到最大。原动机的转速进一步减小机组开始减速。根据初始条件及调速系统整定的不同，也有可能使原动机的气门关闭而使原动机的转速减小到零,并在转差减小到一定程度后重新开启，增大原动机的转矩.如果不考虑发电机在同步转矩作用下的再同步，那么最后达到稳态异步运行。由于发电机励磁而产生的脉动转矩，使实际的转差在一平均值周围脉动，因此相应的异步转矩也是脉动的。（3）牵入同步.当发电机的转速趋于同步时，由于同步转速的作用，发电机有可能牵入同步，恢复正常工作。由失步过程曲线可以看出，牵入同步的标志是出现功率的“双峰"波形，这是由于转差为零时大幅度同步振荡。在大幅度同步振荡衰减后，即进入正常状态。由于在整个非同步运行过程中调速系统的作用，恢复同步以后的发电机功率一般比故障前小一些，这也是非同步所需要的。再同步的成功率与转差等于零时的角度、调速系统工作的正确性、在调速系统作用下原动机转速的增长速度、异步功率特性等因素有关.在不利的情况下，有可能出现同步后又失去同步的现象。第6.5节自动重和闸对稳定性的影在电力系统故障过程中，大多数是由于雷击闪络等原因造成的瞬时性故障，当故障线路两侧快速断开，使电弧消失，绝缘恢复，即经过一定时间的无电压间隔时间后，可以重新将断开的线路投入运行，恢复正常供电。如果重合后，故障没有消失（如重复雷击、熄弧时间较长的故障等），或者由于短路器及重合闸装置的缺陷，则重合闸不成功,线路将重新断开。重合闸时间取决于电力系统的稳定性要求故障点的去游历时间、故障形式（单相或三相）、短路器的性能、自然条件（如风速）等多方面的因素.无电压时间间隔一般最短为0。3秒左右，最长为1—2秒。快速重合闸由于很快恢复故障发生前的系统运行条件，所以可以提高电力系统暂态稳定性，是目前应用的比较多的提高暂态稳定的措施之一。自动重合闸根据起作用的相数可分为三相自动重合闸和单相自动重合闸。三相自动重合闸是当线路发生任意故障（单相、两相或三相）时，是故障线路三相同时断开经无电压时间间隔后，就可三相重新投入.三相自动重合闸因为要同时切除三相，所以在开断和重合时对系统的冲击都较大。但是，这种重合闸装置简单可靠，继电保护的整定配合比较方便。在单回输电线与系统联系时，当三相断开后，线路两侧将不同步运行，所以在重合闸时一般可选择对系统影响较小的一侧先重合，重合成功后再由对侧检验同步后合闸，或者采用非同步合闸，这是对系统及发电机将有很大的冲击。在接有大机组的超高压线路出口处发生三相短路而且重合不成功，是对机组最危险的冲击，严重情况下的一次事故就能使发电机轴的疲劳寿命损失达100%。因此，总的发展趋势是在有大机组接入输电线路时不使用三相快速重合闸，而采用下述的单相重合闸。

在有双回或多回线路与系统相连时，切除一回三相线路并不会使电力系统解列，但这时应考虑由于切除一回线路而使负荷突然转移的影响。在中性点直接接地的高压电力系统中，极大部分的故障是单机接地故障（一般占总故障数的80%以上），所以在应用单相自动重合闸时可以只切除故障相，而使健全的其它两相线路仍保持与系统的联系，这样可以大大减轻切除和重合故障线路对电力系统的冲击，特别是在电网结构薄弱和单回路输电线路的情况下，对提高暂态稳定性有较大的作用。但是，由于单相线路切除后，另外两相仍有电压，并有电流通过，所以经过切除相与另外两相线路间的分布电容和电耦合，将在故障相感应电势，通过故障点的弧道产生潜供电流，阻碍弧道的去游离。这样将使电弧在故障相断开后才能熄灭，熄弧的时间在很大程度上取决于潜供电流的大小，并与风速等周围环境也有很大关系，所以熄弧有一定的分散性。单相自动重合闸仅在电弧熄灭，弧道恢复电气强度后才能成功。所以，单相自动重合闸的无电压间隔时间应大于潜供电弧熄灭时间加上弧道去游离时间.潜供电流的大小与线路电压、线路结构、线路结构、通过健全相的电流值以及故障地点有关。线路越长，潜供电流越大;通过健全相的电流越大，潜供电流也越大.在选用单相自动重合闸时，由于潜供电流而使熄弧时间延长，要增大间隔时间到1秒，甚至更长，所以在快速性上不及三相自动重合闸.同时，在单相断开情况下电力系统成不对称运行方式，有负序电流出现，会在发电机转子引起局部过热。另外，需要在保护装置上设立选相元件，用以判别故障相。在有并联高压电抗器的线路上，为了减小潜供电流，可使三相电抗器的中性点经小电流接地。这样，在单相断开时，将有感性电流通过弧道，补偿通过弧道的容性电流。为了保证可靠的熄弧，也有快速和慢速混和的准则方案，即在单相重合闸不成功后，慢速的三相自动重合闸经同步校核，进行动作。估计这种重合闸方式的成功率比常规的要高，因为在慢速三相重合过程中有足够的无电压间隔时间来消除故障.对于变压器和电缆线路内部故障而引起的断开现象,一般不能用重合闸，应该在排除故障后才能工作。只有确认完全是由外部故障引起的断开（如后备保护动作），才能将变压器或电缆线路重合，使其恢复工作.第七章提高暂态稳定性的能力第7.1第7.1节增加附加设备以提高电力系统的稳定性i=i7。1。1串联电容补偿装置在送端和受端都比较强的电力系统中，为了补偿输电线路的电抗,提高输电线路的极限输电功率，采用串联电容器来补偿线路的电抗是一种有效的措施。一般在确定高电压输电线路的实际输送容量时，决定性的条件往往是各种故障和切换操作时的暂态稳定极限。在装设串联电容器的输电线路上，当发生短路故障时，由于很大的短路电流通过故障相的电容器，造成电容器两端很大的过电压。为了保护电容器，一般与电容器并接有保护间隙，是电容器上的压降达到保护间隙击穿电压的正定值时，电容器立即因保护间隙的击穿而被短接.但是这样就使发生短路故障后的线路电抗突然增大，因而不能在故障期间利用串联电容器的补偿作用，这当然对暂态稳定是不利的。因此，在高压输电线路上要求在故障切除后，能尽快的恢复串联电容的作用，以利于提高稳定性.为了充分的发挥串联电容器在提高输电线路暂态稳定的作用，在切除故障后，应尽量缩短电容器退出工作的时间。采用压缩空气来灭弧的气吹间隙就是适应这种要求的一种例子。这种间隙能在间隙击穿后几个周波内使压缩空气吹气灭弧。在一定的气压下，当电流流过零值时，电弧就被吹灭。但是在短路故障未被切除前,间隙灭弧的每半个周波内，电容器两端的电压将重新升高，使间隙重新击穿。这种断续弧的现象一直存在到故障切除后，差不多在短路切除的同时使间隙灭弧，快速的恢复串联电容器的作用。近年来开发的氧化锌阀片是一种简化结构的串联电容器过电压保护措施，也能比较好的发挥串联电容器在故障切除后加强电力系统暂态稳定的作用。在发生不对称故障时，非故障相串联电容器的保护间隙有可能不击穿，因此在不对称故障情况下，即使在故障期间，串联电容器对提高暂态稳定还是有作用的。在某些情况下，例如事故后切除双回线路中的一回，或者具有单相自动重合闸的一回线路上，为了充分利用串联电容器来提高暂态稳定性，在发生故障后，可借切除部分并接的串联电容器，利用串联电容器的短时间过负荷能力，来增加串联电容器的容抗，呆故障消除系统恢复正常工作后，再将切除的电容器重新投入。这种措施称为串联电容器强补偿，在采用强补偿时，必须记及电容器的短时间过负荷能力、增加容抗后对继电保护的影响、接线方式的复杂化及附属设备的增加等因素，然后确定是否使用强补偿的程度。7.1.2中间变电所中的同步调相和静止补偿器在输电线路沿线的中间变电所中设置同步调相机或静止补偿器，可以以无功功率和支撑中间变电所母线的电压.它的作用相当于将线路分成若干段两端电压维持恒定的线路。如果调相机有足够的容量来维持中间变电所的电压为恒定，则在理论上可以使整个输电线路的极限功率取决于传输功率最小的那一段线路的极限功率。（1）调相机的作用一般调相机的标么值电抗很大（1。7—1。8），大容量的可达2-3,为了充分利用调相机作用,应使其设置没有死区的自动励磁调节系统。一般调相机的容量约为传输功率的60%一80%,在经济上胜过串联电容装置。当运行装置发生剧烈变动时，励磁调节系统的响应一般不足以保证暂态过程中间变电所的电压为恒定，这就限制了传输功率的值.因为串联电容器的作用能够通过它的电流变化瞬时反应出来，影响电力系统的静态和动态特性。调相机在暂态稳定过程有失步的可能，这主要取决于故障的地点及故障持续时间。但是由于调相机的轴上没有其他机械负载，所以惯性常数比较小，在有干扰情况下，在有干扰情况下，它既易于失步又易于同步。所以，只要在调相机附近