04电力系统电磁暂态过程分析.pptx

电力系统稳定分析第四章 电力系统电磁暂态过程分析江全元浙江大学 电气工程学院小节目录4.1 电磁暂态过程分析概述4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路4.3 单根分布参数线路的贝瑞隆等值计算电路4.4 暂态等值计算网络的形成及求解4.5 开关操作处理及数值振荡问题4.6 非线性元件的计算方法4.1 电磁暂态过程分析概1在电力系统发生故障或操作后，将产生复杂的电磁暂态过程和机电暂态过程，前者主要指各元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化过程，后者则指由于发电机和电动机电磁转矩的变化所引起电机转子机械运动的变化过程。虽然电磁暂态过程和机电暂态过程同时发生并且相互影响，但是要对它们统一分析却十分复杂。由于这两个暂态过程的变化速度实际上相差很大，在工程上通常近似地对它们分别进行分析。例如，在电磁暂态过程分析中，常不计发电机和电动机的转速变化，而在静态稳定性和暂态稳定性等机电暂态过程分析中，则往往近似考虑或甚至忽略电磁暂态过程。只有在分析由发电机组轴系引起的次同步谐振现象，计算大扰动后轴系的暂态扭矩等问题中，才不得不同时考虑电磁暂态过程和机电暂态过程。4.1 电磁暂态过程分析概2电磁暂态过程分析的主要目的在于分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。此外，对于研究新型快速继电保护装置的动作原理，故障点探测原理以及电磁干扰等问题，也常需要进行电磁暂态过程分析。由于电磁暂态过程变化很快，一般需要分析和计算持续时间在毫秒级以内的电压、电流瞬时值变化情况，因此，在分析中需要考虑元件的电磁耦合，计及输电线路分布参数所引起的波过程，有时甚至要考虑线路三相结构的不对称、线路参数的频率特性以及电晕等因素的影响。4.1 电磁暂态过程分析概3电磁暂态过程的分析方法可以分为两类，一类是应用暂态网络分析仪——TNA（Transient Network Analyzer）的物理模拟方法，另一类是数值计算（或称数字仿真）方法，即列出描述各元件和全系统暂态过程的微分方程，应用数值方法进行求解。随着数字计算机和计算方法的发展，现在已研究和开发出一些比较成熟的数值计算方法和程序。其中由H.W.Dommel创建的电磁暂态程序——EMTP（Electromegnatic Transient Program），经过许多人的共同工作进行不断改进和完善后，已具有很强的计算功能和良好的计算精度，并包括了发电机、轴系和控制系统动态过程的模拟，使之能用于次同步谐振问题的分析。这一程序已得到国际上的普遍承认和广泛应用，并仍在继续发展。小节目录4.1 电磁暂态过程分析概述4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路4.3 单根分布参数线路的贝瑞隆等值计算电路4.4 暂态等值计算网络的形成及求解4.5 开关操作处理及数值振荡问题4.6 非线性元件的计算方法4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路11、电感元件应用梯形积分公式转化为差分方程由此可作出电感元件的暂态等值计算电路其中： ，4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路21、电感元件电感元件的暂态等值计算电路中，是积分计算中反映电感L的等值电阻，当步长 固定时它为定值； 是时刻的等值电流源，对于积分的第一个时段，即 时，其按下式计算： 电感元件的暂态等值计算电路而对于其它时段的等值电流源则可以由前一个时段的计算结果得到，容易得出等值电流源在其它时段的下列递推形式：4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路32、电容元件 仿照电感元件的方法可导出电容元件的暂态等值计算电路电容元件的暂态等值计算电路其中电流源的计算第一个时段其它时段4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路43、电阻元件它直接描述了t时刻电压和电流之间的关系，因此，其电路本身就是它的暂态等值计算电路。以上给出了单个L、C、R元件的暂态等值计算电路。当一集中参数元件同时含有几个参数（例如R、L串联）时，可以分别作出它们的暂态等值计算电路，然后进行相应的连接。另外．对于并联电抗器和并联电容器等接地元件，可以在暂态等值计算电路中令其接地端电压为零。小节目录4.1 电磁暂态过程分析概述4.2 集中参数元件的暂态等值计算电路4.3 单根分布参数线路的贝瑞隆等值计算电路4.4 暂态等值计算网络的形成及求解4.5 开关操作处理及数值振荡问题4.6 非线性元件的计算方法4.3 单根分布参数线路的贝瑞隆等值计算电路1 在电磁暂态过程分析中，输电线路分布参数的影响可以用两种方法处理：一种是将线路适当地分成若干段，每段用Ⅱ型或T型集中参数电路代替，再将基中的各个参数用前面介绍的暂态等值计算电路表示；另一种方法是直接导出并采用线路的暂态等值计算电路。单根无损线路的暂态等值计算电路 设单位长度的电