暂态稳定计算用户手册7.0版

PSASP®电力系统分析综合程序PowerSystemAnalysisSoftwarePackage7.0版Version7.0暂态稳定计算用户手册（第1稿）TransientStabilityAnalysisUser’sManual中国电力科学研究院ChinaElectricPowerResearchInstitute目录1概述............................................................................................11.1暂态稳定计算问题简述..............................................................................11.1.1暂态稳定问题........................................................................................11.1.2暂态稳定计算的应用范畴.......................................................................11.1.3暂态稳定计算问题的数学描述...............................................................21.2PSASP暂态稳定计算的主要功能和特点...................................................31.3PSASP暂态稳定计算方法.........................................................................51.4PSASP暂态稳定计算流程.........................................................................62暂态稳定计算运行环境...............................................................72.1暂态稳定计算运行环境的进入...................................................................72.2暂稳计算运行环境简介..............................................................................83暂态稳定计算作业的建立..........................................................103.1暂态稳定计算作业的定义........................................................................103.1.1暂态稳定计算作业的构成.....................................................................103.1.2暂态稳定作业的定义方法.....................................................................103.2暂态稳定计算作业数据的完备与编辑......................................................133.2.1用户自定义模型（UD）调用数据........................................................133.2.2网络故障数据......................................................................................153.2.2.13.2.2.23.2.3.13.2.3.2网络故障数据说明.........................................................................15网络故障设置详解.........................................................................19节点扰动数据说明.........................................................................24节点扰动设置详解.........................................................................263.2.3节点扰动数据......................................................................................243.2.4用户程序接口（UPI）调用数据...........................................................413.2.5输出信息..............................................................................................423.3暂态稳定作业的选择...............................................................................593.4暂态稳定计算作业的复制........................................................................604暂态稳定作业的计算................................................................624.1一般方式的暂态稳定计算........................................................................624.2作业数据的调整和修改...........................................................................624.2.1作业数据修改内容...............................................................................624.2.2作业数据的查找与替换........................................................................694.2.3作业数据与基础数据库关系.................................................................704.3批处理方式的暂态稳定计算....................................................................715暂态稳定计算结果的输出.........................................................745.1实时曲线监视输出...................................................................................745.2计算后结果输出......................................................................................765.2.1摘要信息输出......................................................................................775.2.2直接方式输出......................................................................................775.2.3编辑方式输出......................................................................................795.2.4自动分析输出......................................................................................805.2.5输出至文件..........................................................................................815.2.6电压电流输出......................................................................................825.2.7用户自定义模型（UD）输出...............................................................835.2.8暂态稳定判别结果输出........................................................................845.3潮流断面回放..........................................................................................866暂态稳定计算算例....................................................................876.1EPRI（CHINA）7节点系统基础数据........................................................876.1.1EPRI7节点系统单线图.......................................................................876.1.2EPRI7节点系统元件数据....................................................................876.1.3EPRI7节点系统元件公用参数数据......................................................926.2用户自定义模型......................................................................................946.2.1用户自定义AVR模型1023.................................................................946.2.2用户自定义程序UPAVR......................................................................956.3暂态稳定计算作业的建立和执行.............................................................966.3.1暂稳作业所基于的潮流作业.................................................................966.3.2暂稳作业的定义与执行........................................................................976.3.2.16.3.2.2一般暂态稳定计算作业..................................................................97调用UD模型的暂态稳定计算作业...............................................1006.4暂态稳定计算结果的输出......................................................................1016.4.1摘要信息输出....................................................................................1016.4.2直接方式输出....................................................................................1016.4.3编辑方式输出....................................................................................1046.4.4自动分析............................................................................................1056.4.5输出至文件........................................................................................1066.4.6用户自定义模型（UD）变量输出......................................................107附录A暂态稳定用户自定义系统模型库....................................108A.1励磁系统模型库....................................................................................108A.1.1励磁系统模型库介绍.........................................................................108A.1.2模型说明...........................................................................................111A.1.3模型调用方法....................................................................................143A.2低频率、低电压减负荷继电器模型.......................................................144A.2.1De_Loadbyf(编号：6121...............................................................144A.2.2De_LoadbyV(编号：6122..............................................................146A.3直流输电控制器模型.............................................................................1481概述1.1暂态稳定计算问题简述1.1.1暂态稳定问题电力系统暂态稳定一般是指电力系统遭受如输电线短路等大干扰时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态运行方式的能力。暂态不稳定可以表现为第一摆失稳，对大系统也可能是后续摇摆失稳。暂态稳定研究的时间范围一般为扰动后3-5秒，大系统考虑互联模式振荡可延续至10-20秒。电力系统遭受大干扰之后是否能继续保持稳定运行的主要标志：一是各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减；二是局部地区的电压水平是否在可接受范围内。通常大干扰后的暂态过程会出现两种可能的结局：一种是各发电机转子间相对角度随时间的变化呈摇摆状态，且振荡幅值逐渐衰减，各机组之间的相对转速最终衰减为零，各节点电压逐渐回升到接近正常值，使系统回到扰动前的稳态运行状态，或者过渡到一个新的稳态运行状态。在此运行状态下，所有发电机仍然保持同步运行。这种结局，电力系统是暂态稳定的。另一种结局是暂态过程中某些发电机转子之间的相对角度随时间不断增大，使这些发电机之间失去同步或者局部地区电压长时间很低。这种结局，电力系统是暂态不稳定的，或称电力系统失去暂态稳定。发电机失去同步后，将在系统中产生功率和电压的强烈振荡，结果使一些发电机和负荷被迫切除。在严重的情况下，甚至导致系统的解列或瓦解。1.1.2暂态稳定计算的应用范畴为了保证电力系统的安全稳定性，在系统规划、设计和运行过程中都需要进行暂态稳定计算分析。电力系统暂态稳定计算的目的在于确定系统受到大干扰（如发生短路故障、负荷瞬间发生较大的突变、切除大容量的发电、输电或变电设备等）以后，系统各发电机组是否能维持同步运行。并在此基础上完成对系统暂态稳定的分析，主2暂态稳定计算要的应用范围包括：复杂和严重事故的事后分析，通过再现事故后系统的动态响应，以了解稳定破坏的原因，并研究正确的反事故措施；在规划设计阶段，考核系统承受极端严重故障的能力，即超出正常设计标准的严重故障，以研究减少这类严重故障发生的频率和防止发生恶性事故的措施；对电力系统电压稳定性进行分析评估，从系统承受故障的能力，如N-1，N-2事故仿真、故障临界切除时间和系统传输功率极限等方面进行计算分析，对动态元件的配置及其对暂态稳定的影响进行考虑，例如：电气制动、快速调整汽门、切机、单相重合闸等的研究。特别当前大容量远距离输电和大电网互联的发展以及新型元件的投入运行，电力系统暂态稳定问题的研究和计算更是一个至关重要的课题。1.1.3暂态稳定计算问题的数学描述如前所述，暂态稳定是研究系统受到大干扰后，同步运行稳定性的问题。暂态稳定计算的数学模型包括一次电网的数学描述（网络方程）及发电机、励磁调节器、调速器、电力系统稳定器、负荷、无功补偿、直流输电、继电保护等一次设备和二次装置动态特性的数学描述（微分/差分方程）以及各种可能发生的扰动方式和稳定措施的模拟等。因此PSASP暂态稳定计算（ST）的数学模型可归为以下三个部分：(1电网的数学模型，即网络方程：X=F(X,Y其中：F=(f1,f2,KK,fnTX=(x1,x2,KK,xnTX为网络方程求解的变量。(2发电机、负荷等一次设备和二次自动装置的数学模型，即微分方程：Y=G(X,Y其中：G=(g1,g2,KK,gnT第1章概述3Y=(y1,y2,KK,ynTY为微分方程求解的变量(3扰动方式和稳定措施的模拟。如电网的简单故障或复杂故障及冲击负荷、快关汽门、切机、切负荷、切线路等。这些因素的作用结果是改变X，Y。1.2PSASP暂态稳定计算的主要功能和特点PSASP暂态稳定计算的主要功能可概括为以下几个方面：(1电力系统模型的计算功能可计算交直流混合电力系统可考虑变电站（主接线）内部开关状态对系统网络结构的影响程序提供的常用系统元件模型（固定模型）如下：同步电机模型（7种）励磁调节器（AVR）模型原动机调速器（GOV）模型电力系统稳定器（PSS）模型静态特性负荷模型感应电动机负荷、综合动态负荷及差分方程负荷模型静止无功补偿器（SVC）模型高压直流输电（HVDC）模型静止无功补偿器（SVC）模型(2复杂故障方式的计算功能可同时考虑多处三相对称故障，包括三相短路，三相断线，串联电容保护三相击穿等可同时考虑多处不对称故障，包括单相短路，单相负荷投入，两相短路，两相接地，单相断线，两相断线，串联电容器不对称击穿等在不对称故障下，可考虑输电线零序互感的影响可进行短路电流计算（在程序中做不解微分方程处理），以及动态过程中的4暂态稳定计算复杂故障短路电流计算可做输电线工频暂态过电压及潜供电流计算分析能给出三相不平衡方式下序电压，序电流，相电压，相电流的分布(3扰动方式和稳定措施模拟的计算功能在PSASP暂态稳定计算中，除网络故障外，还可设置丰富的扰动方式，用以模拟电力系统的某些冲击和稳定措施，其功能概括如下：冲击负荷的模拟负荷功率随机波动的模拟励磁回路电压波动的模拟励磁电压设定值变化的模拟发电机出力跟踪调节的模拟调速器汽门快速调整的模拟调压器励磁电压快速调整的模拟按不同准则（时间、角度、高频率、频率差、过电流）减少母线上的部分和全部机组的出力按不同准则（时间、低电压、低频率、频率差、线路过电流、异步电动机自身过电流）切除母线上的部分和全部负荷按不同准则（时间、低电压、低频率、角度差、零序过电流、正序过电流）开断线路开关(4通过用户自定义模型的方法，用户可建立各种模型以实现所需的计算功能电力系统各种一次设备模型，如不同型号的同步电机，异步电机，静止无功补偿器等电力系统各种自动装置的模型，如：各种类型的调压器、调速器、电力系统稳定器（PSS）及各种继电保护和安全自动装置等随不同工程而异的超高压直流输电线路及其控制系统模型灵活交流输电系统（FACTS）装置模型，如：可控硅串联补偿器（TCSC），静态同步补偿器（STATCOM）等第1章概述51.3PSASP暂态稳定计算方法暂态稳定的计算方法基本上可分为两类：一类是直接法，一般根据能量函数的原理，对系统的稳定性直接加以判断；另一类是分步积分法，根据逐步求出的系统变量轨迹，分析和判断系统的稳定性。后者是广泛应用的成熟方法，这里的暂态稳定算法即指分步积分法。该方法可简述如下：如前所述，暂态稳定的数学模型可归结为网络方程和微分方程联立求解，即：⎧X=F(X,Y⎨⎩Y=G(X,YPSASP暂态稳定计算具体的算法为：采用梯形隐积分的迭代法求解微分方程；采用直接三角分解和迭代相结合的方法求解网络方程；微分方程和网络方程两者交替迭代，直至收敛，以完成一个时段Δt的求解。6暂态稳定计算1.4PSASP暂态稳定计算流程PSASP暂态稳定计算的流程和结构如图1-1所示：图模一体化支撑平台数据录入和编辑用户自定义建模环境电网基础数据库各种计算公共部分暂态稳定计算用户自定义模型库计算作业的定义（潮流作业，故障方式，扰动信息，输出选择、计算控制和用户程序接口等）实时数据库暂态稳定计算数据图上显示执行计算实时数据库监视曲线及实时信息输出计算结果库结果报表和图示化输出图1-1PSASP暂态稳定计算流程与结构2暂态稳定计算运行环境暂态稳定计算的设置和运行在PSASP7.0图模一体化平台中的“暂态稳定运行环境”进行，可以通过暂态稳定运行环境中的菜单、工具栏或直接在系统单线图上完成作业的定义、设置和计算操作。2.1暂态稳定计算运行环境的进入可以通过三种方式进入PSASP7.0暂态稳定计算运行环境。（1）在菜单栏中点击“功能控制|暂态稳定(T”，如图2-1。图2-1通过图模一体化平台菜单进入暂稳计算运行环境（2）在“功能控制”工具栏“上点击“””按钮，如未显示该工具栏，可在“视图|工具栏”选中“功能控制类”调出该工具栏；（3）如已在暂态稳定计算中定义过作业，则可在工程管理窗口中，展开“计算|暂稳计算”，双击存在的作业名进入暂稳计算运行环境，并自动将该作业作为当前暂稳计算作业，如图2-2。如果图模一体化平台主界面中未显8暂态稳定计算示“工程管理”窗口，则可以在菜单栏中点击“视图|工程管理窗口(P”，即可显示出“工程管理”窗口。图2-2通过工程管理窗口进入暂稳计算运行环境2.2暂稳计算运行环境简介采用上述方法进入暂稳计算运行环境后，图模一体化平台主界面上将显示“暂稳计算工具栏”，缺省位置为界面右侧竖排，如图2-3所示。若界面上没有显示该工具栏，则可通过点击并选中菜单中的“视图|工具栏|暂态稳定计算类”显示。根据所选择计算模型（串行/并行）的不同，该工具栏上所显示的按钮也可能不用。各按钮功能将在后续章节中介绍。第2章暂态稳定计算运行环境9图2-3暂稳计算工具栏同时，图模一体化平台主界面菜单栏增加“暂稳”菜单，如图2-4所示：图2-4暂稳功能菜单在“功能控制工具栏”中将增加与暂稳计算相关的控制功能，包括作业选择下拉框和“串行/并行”计算模式选择下拉框等，如图2-5所示：图2-5进入暂稳计算环境后的功能控制工具栏3暂态稳定计算作业的建立3.1暂态稳定计算作业的定义在执行暂态稳定计算前，需定义暂态稳定计算作业。3.1.1暂态稳定计算作业的构成完整的暂态稳定计算作业的组成部分如图3-1所示：功能选择系统频率计算总时间积分步长计算控制信息用户自定义模型调用网络故障节点扰动潮流作业输出内容选择用户程序接口暂态稳定作业图3-1暂态稳定计算作业构成3.1.2暂态稳定作业的定义方法按上述暂态稳定作业必备的内容，在暂稳计算运行环境中下可以定义不同的暂态稳定计算作业。每一作业需给定唯一的作业名。进入暂稳计算运行环境后，点击图2-3暂稳工具栏中的作业定义按钮“”或图2-4暂稳计算菜单中“作业定义(D”菜单命令，弹出“暂稳稳定计算信息”窗口，如图3-2所示。通过该窗口可完成暂稳计算作业定义的所有工作。点击“确定”按钮可保存所作的修改工作。第3章暂态稳定计算作业的建立11图3-2暂态稳定计算信息定义窗口暂态稳定计算作业的定义包含以下几部分内容：(1基本信息工具栏：可实现作业切换、作业粘贴、作业复制、作业查找、作业浏览等功能。作业名：可选择、修改或键入新的作业名称。PSASP7.0与以前版本不同，用作业名而不是作业号来标志不同的暂稳作业，作业名可以为数字、英文或中文字符的组合。长度限制为19个英文字符或10个中文字符。潮流作业：从成功计算的潮流作业中，选择其一，即确定稳态运行方式。刷新：按作业定义从基础数据库中重新抽取数据，以刷新该暂态稳定作业计算数据，其作用是：一方面能把对基础数据库的修改反映到该计算作业中来；另一方面，曾通过“数据修改”按钮所做的修改，也被作废。编辑：激活各编辑框，可进一步给出该作业所包含的其他内容。描述：对该暂稳计算作业进行附加描述性文本信息。(2功能选择PSASP暂态稳定计算还可进行考虑元件详细模型的短路计算，可在功能选择框中的单选框设置。缺省为一般的“暂态稳定计算”。(3计算信息系统频率：可选择为50Hz或60Hz。12暂态稳定计算计算总时间T：设置暂态稳定模拟的系统响应时间跨度，单位为秒（s）。积分步长Δt：设置数值积分步长，单位为秒（s）。(4控制信息该部分包含稳计算控制信息的设置：UD模型调用：是否考虑用户自定义模型（指模型号以6开头的“其他类”UD模型）调用。选择“UD模型调用”前的复选框后，可通过其后的“编辑”按钮调出相应窗口进行UD模型调用信息的录入。有关UD模型详细的内容请参见《PSASP7.0手册——用户自定义模型和程序接口手册》。网络故障：是否考虑网络故障。选择“网络故障”前的复选框后，可通过其后的“编辑”按钮调出相应窗口进行故障的设置。节点扰动：是否考虑节点扰动。选中“节点扰动”前的复选框后，可通过其后的“编辑”按钮调出相应窗口进行节点扰动信息的录入。(5UPI功能该部分包含用户自定义程序接口的设置，选择“UPI用户程序调用”复选框后，可通过其后的“编辑”按钮调出相应窗口进行UPI调用信息的录入。有关UPI的详细内容请参见《PSASP7.0手册——用户自定义模型和程序接口手册》。(6输出信息该部分可设置暂稳计算的输出信息。点击输出信息中的“选择”按钮，弹出相应窗口进行输出信息的录入。(7失稳判据通过选择一定的暂态稳定判别依据，可由程序在计算过程中自动判断系统的暂态稳定性。点击“失稳判据”按钮可调出相应窗口进行暂态稳定判据的录入。(8数据操作数据修改：当选择或定义了一个作业之后，便生成了该作业的计算数据。可以仅对计算数据进行调整和修改，而不影响基础数据。暂态稳定计算的作业计算数据包括网络零序数据及发电机、负荷、支流线、静止无功补偿器等模型参数信息。数据回存：使用“数据回存”功能，可将计算数据所做的修改存回到基础数据中。数据检查：暂态稳定计算的作业数据经过修改后，可能与当前计算网络不完全对应，使计算不能成功。通过“数据检查”进行数据关系对应性的检查，可以及时发现错误。第3章暂态稳定计算作业的建立133.2暂态稳定计算作业数据的完备与编辑3.2.1用户自定义模型（UD）调用数据PSASP用户所建的任一用户自定义（UD）模型，都可作为公共资源为其他电网计算所应用。因为在这些模型中，所涉及的母线或线路的输入、输出变量并未指定具体电网的具体母线或线路。用户自定义模型调用数据，就是指明该UD模型的应用地点，即给出模型应用的具体母线和具体线路，以便应用该UD模型进行电网计算。在暂态稳定计算中，所涉及的用户自定义模型共分为6类：①调压器②调速器③电力系统稳定器（PSS）④发电机⑤直流线⑥其他（如：静补，继电保护等）其中前4类（调压器，调速器，PSS，发电机）的UD模型调用是通过发电机及其调节器数据中的模型编号项来实现的，可参见《PSASP7.0——图模平台用户手册》基本元件数据库中发电机及其调节系统数据部分。第5类（直流线）的UD模型调用是通过直流线数据中，直流系统模型编号来实现的。可参见《PSASP7.0——图模平台用户手册》基本元件数据库中直流线数据部分。第6类（其他）的UD模型调用，则通过以下的用户自定义模型调用数据实现。在前述暂态稳定计算信息窗口的“控制信息数据栏”中，选中“UD模型调用”之后，再点击其后的“编辑”按钮，弹出如图3-3所示的数据录入窗口，即可进行用户自定义模型调用数据的录入和编辑。14暂态稳定计算图3-3用户自定义模型调用数据录入窗口该窗口包含如下内容：(1基本项有效：数据有效标记。该复选框选中时表示该数据条目有效，反之为无效。作业名：显示所属暂稳计算作业的名称。UD模型号：所调用的UD模型编号，应为6开头的4位整数。参数组号：所调用的UD模型参数组号(2相关母线母线1：模型中所涉及的母线1的母线名。母线2：模型中所涉及的母线2的母线名。母线3：模型中所涉及的母线3的母线名。母线4：模型中所涉及的母线4的母线名。(3相关支路编号：模型中所涉及的线路或变压器编号。I侧母线：该线路或变压器的I侧母线名。J侧母线：该线路或变压器的J侧母线名。位置K(%：至I侧母线的距离占全线长度的百分数值（0～100）。新增母线：在K(%处新增的母线名。第3章暂态稳定计算作业的建立15侧标记：指定线路或变压器的一侧。I：为I侧；J：为J侧。3.2.2网络故障数据网络故障数据用以实现各种网络故障方式和复杂故障方式的模拟功能。其中包括任意多处三相对称故障（如：三相短路，三相断线，串联电容三相击穿等）和任意多重复杂故障（如：单相短路，单负荷投入，两相接地，两相短路，单相断线，串联电容器不对称击穿等）。3.2.2.1网络故障数据说明可在图3-2中暂态稳定计算信息窗口的“控制信息”栏中，选中“网络故障”复选框之后，再点击其后的“编辑”按钮，弹出数据录入编辑窗口如图3-4所示，即可进行网络故障数据的录入和编辑；亦可通过如图2-3“暂稳计算工具栏”上的“故障设置”按钮“”或如图2-4中的“暂稳功能”菜单中的“故障设置”菜单命令调出图3-4的故障数据设置窗口，对当前暂稳作业中的故障数据进行设置。图3-4网络故障数据录入窗口该窗口包含如下内容：(1基本项有效：该复选框选中时表示该数据条目有效，反之为无效。16暂态稳定计算作业名：暂态稳定计算作业名。(2故障地点支路名称：故障所在支路名（线路或变压器支路），可手工填写，亦可点击后面的“选择”按钮调出如图3-5所示的“支路选择”对话框，通过选择两侧节点自动确定故障线路位置。图3-5支路选择窗口I侧母线：线路（或变压器）Ｉ侧母线名。J侧母线：线路（或变压器）J侧母线名。故障点位置K%：故障点至Ｉ侧距离占全线长度的百分数值（0～100），其中K的取值与故障位置的关系如表3-1所示。表3-1线路故障位置表K取值K=0K=100K=1K=991＜K＜99故障位置Ｉ侧母线点Ｊ侧母线点Ｉ侧开关点Ｊ侧开关点线路中间第3章暂态稳定计算作业的建立17新增母线名：表示在距Ｉ侧百分之K处增加的新母线名，当1＜K＜99即设置线路中间位置故障时，必须设置新增母线的名称。表示距Ｉ侧母线K%处增加一新母线，原有线路则分成两段，其线路阻抗值也按比例分开，设I侧母线为A，J侧母线为B，支路编号为10，K=30，新增母线名为A1（A1与原网络中母线名不同），如图3-6所示。A1A(10R+jX图3-6a原线路A-BBA(0R1+jX1(10R2+jX2B图3-6b新增母线后线路A-A1-B图3-6母线中间故障处理示意其中：R1=0.3×R；X1=0.3×X；R2=0.7×R；X2=0.7×X。对故障位置设置的详细说明如下：i.I侧与J侧母线相同表示该故障发生在I侧（J侧）母线上。ii.I侧母线与J侧母线不同当K=0时，表示该故障发生在I侧母线上；当K=100时，表示该故障发生在J侧母线上。iii.当1≤K≤99时必需填写新增加母线名；变压器支路非标准变比（Tk≠1），设置支路中间故障无效，程序将自动修改为一端母线故障；故障数据中，同一线路相同（I侧母线，J侧母线，支路编号，K）处所增加的母线名必须相同；故障数据中，不同线路或同一线路不同处处新增母线名不能相同，且不能与系统中已存在的母线重名；若故障类型为短路型故障则故障点即是新增母线，若为断线型故障且K<50，故障断线处为I侧母线至新增母线，若为断线型故障且K>50，故障断线处为新增母线至J侧母线；18暂态稳定计算短路型故障，允许在线路两侧母线或线路中间的任何位置发生；iv.断线型故障，若实现线路两侧开关跳（R=X=∞），有两种情况：情况1：原线路数据中，两侧设有小开关（两点间为小阻抗0+j0.0001）如图3-7。，j0.0001j0.0001II1图3-7线路两侧小开关J1J则I侧开关跳，填I，I1断线（K=0）；J侧开关跳，填J，J1断线（K=0）。情况2：原线路数据中，两侧未设小开关，此时不能直接断开I，J线，应在I，J线K=1处增加一点I1，表示I侧开关跳；在I，J线K=99处增加一点J1，表示J侧开关跳。(3故障方式数据栏故障相：A：A相故障标记，B：B相故障标记，C：C相故障标记，为是；为是；为是；为否。为否。为否。故障类型：包括短路接地、短路不接地和断线故障三种形式。故障接入阻抗：R：接入电阻，单位为标幺值（p.u.）X：接入电抗，单位为标幺值（p.u.）R=X=0，模拟短路；R=X=∞，模拟断线。R，X为其他数，可模拟单相负荷投入，电气制动，串联电容器保护不对称击穿等。(4故障接入时间栏起始时间Ts：该故障接入时间，单位为秒（s）。结束时间Te：该故障退出时间，单位为秒（s）。说明：①每一故障都要指定它的投（Ts）、切（Te）时间，因此，Ts，Te与所描述的故障相对应；第3章暂态稳定计算作业的建立19②对于某一时刻t，可能会存在几处故障，这样就形成了任意组合的复杂故障。例如：设有5个故障，每个投切时间如图3-8所示：Ts1Ts2Ts3①②③Ts4Ts5④⑤Te1Te2Te3Te4Te50Ts1Ts2Ts4Te1Te2Te4T图3-8故障时序图示若做暂态稳定计算，计算时间t为积分时段，则在计算的全过程（0~T）中：0≤t≤Ts1无故障Ts1≤t≤Ts2（=Ts3）故障①Ts2≤t≤Ts4（=Ts5）故障①②③Ts4≤t≤Te1故障①②③④⑤Te1≤t≤Te2（=Te3）故障②③④⑤Te2≤t≤Te4（=Te5）故障④⑤Te4≤t≤T无故障若做短路计算，计算时段t用于区分短路的方案，Ts，Te用于组成复杂故障短路的各种方案：方案1方案2方案3方案4方案5故障①故障①②③故障①②③④⑤故障②③④⑤故障④⑤3.2.2.2网络故障设置详解为了便于上述网络故障数据的灵活应用，现对网络故障分析的基本方法作简要说明。20暂态稳定计算(1网络故障的分析网络中任意复杂故障都可以分解为两个或两个以上简单故障的组合。简单故障又分为对称故障和不对称故障两种。对称故障即是全相故障，如：三相短路，三相断线，串补电容保护三相动作等。不对称故障即是非全相故障，如：单相短路，单相负荷投入，两相接地，两相短路，单相断线，两相断线，串补电容器保护不对称动作等。对称故障和不对称故障可归结为短路型和断线型两种最基本类型：①短路型的故障点是一个点，即该点对地故障或该点相间故障。如图3-9所示。ABCkAk单BCZk图3-9a单相负荷投入(Zk≠0图3-9b两相短路ABCkABCZkk图3-9c两相短路接地(Zk=0图3-9d三相短路ABCk图3-9e三相短路接地图3-9短路型故障②断线型的故障点是两个点，如图3-10所示。第3章暂态稳定计算作业的建立21ABCm•••Zmnn•••ABC•••mZmn•••n图3-10a电容器单相或两相击穿(Zmn≠0图3-10b两相断线(Zmn=∞ABC•••mZmn•••n图3-10c三相断线(Zmn=∞图3-10断线型故障采用断线型故障即可模拟串联电容击穿故障，其中串联电容一相击穿的模拟方法如图3-11所示，串联电容两相击穿的模拟方法如图3-12所示。jXc–jXcABCm••••••nABC图3-11模拟电容一相击穿•••m•••nA相断线接入阻抗：R=0X=−XcABCm•••jXc••nABCm•n••••jXcC相断线接入阻抗：R=0X=Xc图3-12模拟电容两相击穿(2网络故障填写实例例1：原网络中两侧设有小开关22暂态稳定计算BUS12(I侧(17BUS2715%A1(35BUS28(19BUS13(J侧j0.0001j0.0001图3-13两侧有小开关线路设上图线路发生单相永久性故障，线路距离保护动作：0秒0.2秒0.7秒1.2秒1.7秒距I侧15%处A相接地I侧A相开关跳开J侧A相开关跳开I侧A相重合不成功，1.4秒三相跳开J侧A相重合不成功，1.9秒三相跳开做稳定计算，总计算时间5秒。上述故障数据填写如下：图3-14例1故障数据设置注：A1为新增母线名，与原网络中已有的母线名不同。例2：原网络中线路两侧未设小开关A2BUS27(I侧1%14%图3-15两侧无小开关线路A1(35A3BUS281%(J侧故障方式同例1。故障数据填写如下：第3章暂态稳定计算作业的建立23图3-16例2故障数据设置说明：①A1，A2，A3为新增母线名，与原网络中已有母线名不同；②线路的同一处，所加母线名需相同；线路的不同处所加的母线名需不同，不应出现矛盾的情况。例3：图3-17中的线路，计算BUS27~BUS28，BUS28侧单相对地短路时，该侧开关单相跳开、两相跳开、三相跳开时的端口工频过电压。BUS27(I侧j0.0001图3-17工频过电压计算线路示意(35BUS28(19BUS13(J侧ABCBUS28ABCBUS28图3-18a方案1：A相短路图3-18b方案2：A，B两相短路不接地ABCBUS28ABCBUS28图3-18c方案3：A，B两相短路接地图3-18c方案4：A，B，C三相短路接地图3-18工频过电压计算方案以上四种方案的短路计算数据填写如下：24暂态稳定计算图3-19例3故障数据设置说明：①在该作业的功能栏中选择“基于潮流的短路计算”，表示做短路计算；②该作业的总计算时间T=5；③A相短路的退出时间Te=5，应大于Max{Tsi}=4，表示短路故障一直伴随着断线故障；④令前一故障的Te小于后一故障的Ts，则表达了上述的4个方案。3.2.3节点扰动数据“节点扰动数据”用以模拟电力系统中的各种冲击和稳定控制措施，在PSASP7.0中将他们统一称为“扰动”。包括切机、切线路、切负荷、快速励磁、快速汽门调节及其他控制设备的扰动设置等。3.2.3.1节点扰动数据说明在图3-2中暂态稳定计算信息窗口的“控制信息”栏中，选中“节点扰动”复选框之后，再点击其后的“编辑”按钮，弹出“暂态稳定节点扰动数据”窗口如图3-20所示，即可进行网络故障数据的录入和编辑；亦可通过如图2-3“暂稳计算工具栏”上的“扰动设置”按钮“”或如图2-4中的“暂稳功能”菜单中的“扰动设置”菜单命令调出图3-20的节点扰动数据设置窗口，对当前暂稳作业中的扰动数据进行设置。该窗口中，左侧为扰动类型选择，右侧为已选择扰动列表。其中“扰动类型”分为以下10类：(1冲击负荷(2快速调节汽门(3快速调节励磁(4发电机跟踪调节第3章暂态稳定计算作业的建立25(5切机(6切负荷(7切线路(8负荷功率随机波动(9励磁电压波动(10励磁参考电压修改图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口扰动数据录入和编辑的方法有以下两种：(1按扰动类型修改选择所需编辑扰动类型前的单选框，点击“选择”按钮，调出该种扰动的录入编辑子窗口，即可进行数据间的浏览和数据的编辑；新增加的扰动在退出该子窗口后将自动出现在右侧列表框中；(2按已选择扰动修改在右侧列表框中选择需修改的扰动，通过下方的“有效”按钮可切换该扰动是否有效；“删除”按钮可将当前扰动删除；通过“编辑”按钮或双击列表框中相应列表项目可调出该类型扰动的录入与编辑子窗口，即可进行数据间的浏览和数据的编辑。26暂态稳定计算3.2.3.2节点扰动设置详解(1冲击负荷选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“冲击负荷”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中冲击负荷扰动项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中冲击负荷扰动项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-21所示。图3-21冲击负荷扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。负荷名：负荷名称，以前版本的PSASP以母线和负荷号区分负荷，在PSASP7.0中负荷数据新增负荷名以区别系统中各个负荷。显示：显示曲线选择。P（有功）；Q（无功）；P&Q（有功和无功）。②数据项任何一种冲击负荷过程，都可近似用若干段折线来表示，折线每一顶点填一行数据。该折线的横坐标为t，纵坐标为P和Q。时间t：单位为秒（s）。有功值：出母线为正，单位为标幺值（p.u.）。无功值：出母线为正，单位为标幺值（p.u.）。③应用说明第3章暂态稳定计算作业的建立27在计算的全过程中，要求每一时段t都有相应的P，Q值（可为零）与之对应。因此要求开始的第1个点t=0，最后的一个点t=T（总计算时间）。按“增加”按钮添加数据后，对时间、有功和无功进行编辑。(2快速调节汽门选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“快速调节汽门”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中快速调节汽门扰动项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中快速调节汽门扰动项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-22所示。图3-22快速调节汽门扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。发电机名：该发电机名称，PSASP7.0元件数据中新增发电机名称以区别系统中各发电机。②数据项汽门的调节过程，可近似用若干段折线来表示，每一段折线填一行数据。该折线的横坐标为t，纵坐标为汽门开度μ。时间t：单位为秒（s）。μ值：汽门（或导水叶）开度μ。③应用说明28暂态稳定计算a在计算的全过程中，要求每一时段t都有相应的μ值（可为零）与之对应。因此要求开始的第1个点t=0，最后的一个点t=T（总计算时间）。b应用该功能可完成下列计算：i.ii.iii.暂态稳定中的快关措施；失磁时的压出力措施；实用静稳定计算，即送端机组汽门开度μ不断加大，受端机组μ不断减小。c例：实用静稳定计算3.13.1+4.4=0.413至μ1==1.07.57.5Gen-3加出力44万千瓦，由μ0=Gen-5减出力43万千瓦，由μ0=4.3−4.34.3=0.843至μ1==05.15.1各发电机原动机μ与时间关系如图3-23。μ1Gen-30.5012345Gen-5t图3-23Gen-3、Gen-5汽门开度曲线填写的快速调节汽门数据见表3-2。表3-2Gen-3、Gen-5快速调节汽门数据发电机Gen-3Gen-3Gen-3Gen-5Gen-5Gen-5时间（s）0.02.05.00.02.05.0μ值0.4131.0001.0000.8430.00.0第3章暂态稳定计算作业的建立29(3快速调节励磁选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“快速调节励磁”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中快速调节励磁扰动项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中快速调节励磁扰动项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-24所示。图3-24快速调节励磁扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。发电机名：该发电机名称，PSASP7.0元件数据中以发电机名称以区别系统中各台发电机，而不再使用早期版本中的母线名。②数据项励磁电压调节过程，可近似用若干段折线来表示，每一段折线填一行数据。该折线的横坐标为t，纵坐标为发电机励磁电压Efd。时间t：单位为秒（s）。励磁电压：单位标幺值（p.u.）。③应用说明a在计算的全过程中，要求每一时段t都有相应的Efd值（可为零）与之对应。因此要求开始的第1个点t=0，最后的一个点t=T（总计算时间）。b应用该功能可完成下列计算：30暂态稳定计算i.ii.c同步机失磁；恢复励磁；例：同步发电机失磁计算Gen-4发电机失磁后，励磁电压Efd由1.9635（=Efd0），下降到0.1，经19秒后，备用励磁机投入，励磁电压由0.1升到1.5，如图3-25。Efd210510152025tEfd0=1.9635图3-25Gen-4励磁电压曲线填写的快速调节励磁数据为：表3-3Gen-4快速调节励磁数据发电机Gen-4Gen-4Gen-4Gen-4Gen-4时间（s）0.00.1192025Efd值1.96350.10.11.51.5(4发电机跟踪调节跟踪调节就是根据电网中某些线路的功率波动来调整给定发电机的原动机汽门（或导水叶）的开度μ。线路上的功率波动可以由任意扰动引起，如冲击负荷等。选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“发电机跟踪调节”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中发电机跟踪调节项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中发电机跟踪调节项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-26所示。第3章暂态稳定计算作业的建立31图3-26发电机跟踪调节扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。②被跟踪线路名称：被跟踪线路名称，PSASP7.0的元件数据中每条线路以唯一的线路名区分，在不再使用早期版本的线路号。I侧母线：被跟踪线路I侧母线名。J测母线：被跟踪线路J测母线名。③跟踪信息发电机名称：跟踪发电机名称。PSASP7.0元件数据中以发电机名称以区别系统中各台发电机，而不再使用早期版本中的母线名。调节比例K：按线路功率波动量ΔP的K倍调节发电机汽门开度μ。开始时间Ts：跟踪调节开始时间，单位为秒（s）。结束时间Te：跟踪调节结束时间，单位为秒（s）。④应用说明例：0~5秒期间内，在发电机Gen-5按交流线路AC40功率波动ΔP的80%调节其开度μ。发电机跟踪数据填写如表3-4所示。表3-4Gen-5发电机跟踪调节数据线路名称AC40发电机名称Gen-5调节比例K0.8开始时间（s）结束时间（s）0532暂态稳定计算(5切机选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“切机”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中切机项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中切机项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-27所示。图3-27切机扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。②切除发电机发电机名称：被切除发电机名称，PSASP7.0元件数据中以发电机名称以区别系统中各台发电机，而不再使用早期版本中的母线名。切除比例K：减出力比例（0~1）③切机判据延迟时间Td：单位为秒（s）。当满足切机判据后，延迟Td秒再动作。判别类型：切机所依据的判据。切机判别判据可分为5种，每种有其相应的判别值。a按时间切机（Time）判别值为Tc，单位为秒（s）。即当t≥Tc，按比例K减出力。b按角度差切机（AngleDiff）按角度差Δδ=δi－δj切机。判别值为Δδ，单位为度（deg.）。即当Δδij≥Δδ时，按比例K减出力。其中δi为被切发电机功角；δj为参考角度。为此需选择一个参考母第3章暂态稳定计算作业的建立33线以确定δj。当该参考母线接发电机时，δj取该发电机功角；不接发电机时，δj取母线电压相角。c按高频率切机（HighFrequence）按高频率ωi切机。判别值为ω，单位为标幺值（p.u.）。即当ωi≥ω时，则按比例K减出力。其中ωi为该被切发电机频率。d按频率差切机（FrequenceDiff）按频率差Δωij=ωi-ωj切机。判别值为Δω，单位为标幺值（p.u.）。即当Δωij≥Δω时，则按比例K减出力。其中ωi为该被切发电机频率，ωj为参考频率。为此需要选择一个参考母线，以确定ωj值。当该参考母线接发电机时，ωj取该发电机频率；不接发电机时，ωj取电压相角的频率，即ωj=[δj(t+Δt-δj(t]/Δt。e按发电机过电流切机（OverCurrent）按发电机过电流Ii切机。判别值为I，单位为标幺值（p.u.）。即当Ii≥I时，按比例K减出力。④有效时间段开始时间Ts：时间段开始时间，单位为秒（s）。结束时间Te：时间段结束时间，单位为秒（s）。⑤应用说明以上有关扰动时间设置项之间的关系为：在[Ts，Te]计算时间段内，若满足切机判据，再延迟Td秒后，按比例K减出力。例：在0.1~5秒期间内，当发电机Gen-7的功角与母线Bus-16的电压相角之间的角度差超过110度时，再延迟0.15秒减少发电机Gen-7出力的40%。则切机扰动数据填写如表3-5所示。表3-5Gen-7切机扰动数据发电机名称Gen-7判别类型AngleDiff参考点母线Bus-16判别值110切机比例0.4延迟时间Td0.15开始时间Ts0.1结束时间Te5(6切负荷34暂态稳定计算选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“切负荷”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中切负荷项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中切负荷项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-28所示。图3-28切负荷扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。②切除负荷选择所切除负荷的位置，可以按全网、分区、指定和电压等级选择。全网：全网所有负荷都参与切负荷操作。分区：选定分区内的所有负荷都参与切负荷操作。指定：指定参与切负荷操作的负荷名称。电压等级：指定某电压等级的负荷都参与切负荷操作③切除比例切除负荷的比例（0~1）。④有效时间段开始时间Ts：时间段开始时间，单位为秒（s）。结束时间Te：时间段结束时间，单位为秒（s）。⑤切负荷判据延迟时间Td：单位为秒（s）。当满足切负荷判据后，延迟Td秒再动作。第3章暂态稳定计算作业的建立35判别类型：切负荷所依据的判据，可分为6种，每种有其相应的判别值。a按时间切负荷（Time）判别值为Tc，单位为秒（s）。即当t≥Tc，按切除比例切负荷。b按低电压切负荷（LowVoltage）判别值为V，单位为标幺值（p.u.）。即当该负荷母线电压Vi≤V时，按切除比例切负荷。c按低频率切负荷（LowFrequence）判别值为ω，单位为标幺值（p.u.）。即当该负荷母线频率ωload≤ω时，则按切除比例切负荷。d按频率差切负荷（FrequenceDiff）按频率差Δωij=ωi-ωj切负荷。判别值为Δω，单位为标幺值（p.u.）。即当Δωij≥Δω时，则按切除比例K切负荷。其中ωi为该被切负荷点频率，ωj为参考频率。为此需要选择一个参考母线，以确定ωj值。当该参考母线接发电机时，ωj取该发电机频率；不接发电机时，ωj取电压相角的频率，即ωj=[δj(t+Δt-δj(t]/Δt。e按线路过电流切负荷（OverCurrentLine）判别值为I1，单位为标幺值（p.u.）。即当线路电流Iline≥I1时，按切除比例切负荷。为此需要给出量测线路的名称，以确定该线路电流值Iline。f按感应电动机过电流切负荷（OverCurrentMotor）判别值为Im，单位为标幺值（p.u.）。即当负荷中感应电动机定子电流I≥Im时，按切除比例切负荷。⑥应用说明以上有关扰动时间设置项之间的关系为：在[Ts，Te]计算时间段内，若满足切负荷判据，再延迟Td秒后，按切除比例切负荷。例：0.15~5秒计算期间内，在当负荷Load-18的感应电动机电流大于0.6375p.u.）（时，再延迟0.1秒切除60%负荷，数据填写如表3-6所示：表3-6Load-18切负荷扰动数据发电机名称Load-18判别类型OverCurrentMotor判别值0.6375切除比例0.6延迟时间Td0.1开始时间Ts0.15结束时间Te536暂态稳定计算(7切线路选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“切线路”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中切线路项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中切线路项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-29所示。图3-29切线路扰动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。②切除线路名称：被切除线路名称，PSASP7.0元件数据中以线路名称以区别系统中各输电线路，而不再使用早期版本中的线路编号。可以通过点击“选择”按钮，弹出如图3-5的“支路选择”窗口选择被切线路。I侧母线：被切线路I侧母线名。J侧母线：被切线路J侧母线名。③有效时间段开始时间Ts：时间段开始时间，单位为秒（s）。结束时间Te：时间段结束时间，单位为秒（s）。④切线路判据延迟时间Td：单位为秒（s）。当满足切机判据后，延迟Td秒再动作。判别类型：切线路所依据的判据。切机判别判据可分为6种，每种有其相应的判别值。第3章暂态稳定计算作业的建立37a按时间切线路（Time）判别值为Tc，单位为秒（s）。即当t≥Tc，切除该线路。b按低电压切线路（LowVoltage）判别值为V，单位为标幺值（p.u.）。即当线路I侧或J侧母线电压Vi≤V时，切断该线路。c按低频率切线路（LowFrequence）判别值为ω，单位为标幺值（p.u.）。即当线路I侧或J侧母线频率ωi≥ω时，切断该线路。d按角度差切线路（AngleDiff）判别值为Δδ，单位为标幺值（p.u.）。即当Δδij≥Δδ时，切断该线路。其中δi为I侧发电机功角（若接发电机）或母线电压相角（若不接发电机）；δj为J侧发电机功角或母线电压相角。e按零序过电流切线路（OverCurrent0SeqLine）判别值为I(0，单位为标幺值（p.u.）。即当该线路零序电流Iij(0≥I(0时，切断该线路。f按零序过电流切线路（OverCurrent1SeqLine）判别值为I(1，单位为标幺值（p.u.）。即当该线路零序电流Iij(1≥I(1时，切断该线路。⑤应用说明以上有关扰动时间设置项之间的关系为：在[Ts，Te]计算时间段内，若满足切线路判据，再延迟Td秒后，切断线路。例：在0~5秒期间内，当线路Line-29的正序电流绝对值大于28（p.u.）时，立即切断该线路。则切线路扰动数据填写如表3-7所示。表3-7Line-29切线路扰动数据线路名称Line-29判别类型OverCurrent1SeqLine判别值28延迟时间Td0开始时间Ts0结束时间Te5(8负荷功率随机波动38暂态稳定计算选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“负荷功率随机波动”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中负荷功率随机波动项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中负荷功率随机波动项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-30所示。图3-30负荷功率随机波动数据录入与编辑窗口①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。负荷名称：在随后的下拉框中选择随机波动的负荷名，与前期版本不同，PSASP7.0采用负荷名而不是负荷母线来区别系统中不同的负荷。②数据栏负荷的随机波动在PSASP中通过傅立叶级数分解来描述，即分解为不同频率ωm，不同振幅ΔPm的若干组按时间变化的正弦曲线：P=P0+ΔP其中，ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3+……ΔP1=ΔPm1sin(ω1t+θ1ΔP2=ΔPm2sin(ω2t+θ2ΔP3=ΔPm3sin(ω3t+θ3……所需数据如下：第3章暂态稳定计算作业的建立39P0：恒定功率分量，单位为标幺值（p.u.）。ΔPm：正弦曲线的幅值，单位为标幺值（p.u.）。ω：正弦曲线的频率，单位为弧度/秒（rad/s）。θ：正弦曲线的起始角，单位为弧度（rad）。ΔP数据表中每一行代表ΔP的一个正弦分量，通过下方的“增加”、“删除”按钮可在列表中增加和删除数据行，在表中可修改ΔPm、ω和θ的值。③有效时间开始时间Ts：时间段开始时间，单位为秒（s）。结束时间Te：时间段结束时间，单位为秒（s）。④应用说明以上各项的关系是：[Ts，时间段内该负荷点功率按P=P0+ΔPΔP含义同前）在Te]（取值。(9励磁电压波动该功能用于在励磁回路引入电压波动，根据系统的振荡情况，近似确定自振频率。选择图3-20暂态稳定节点扰动数据录入窗口中“励磁电压波动”单选框后点击“选择”按钮；或选中右侧列表框中励磁电压波动项并点击底部“编辑”按钮；或双击右侧列表框中励磁电压波动项皆可调出数据录入与编辑窗口如图3-31所示。图3-31励磁回路电压波动数据录入与编辑窗口40暂态稳定计算①基本项作业名：该扰动所属暂态稳定作业名。发