(完整word版)基于PSAT的暂态稳定分析仿真.docVIP

电力系统暂态稳定分析

一、单机无穷大系统暂态仿真分析

⒈系统图：

⒉原始资料：见《电力系统稳定与控制》(Kundal)P584、585。

⒊故障信息：Bus02处发生三相短路，0s发生，0.15s故障切除。

二、课程设计基本内容：

=1\*GB1⒈采用PSAT仿真工具中的暂态稳定分析模块计算系统动态过程，并分析系统的暂态稳定性。

系统仿真图

=1\*GB2⑴采用经典二阶模型

图(1)图（2）

图（3）图（4）

图（5）图（6）

图（1）～图（6）分别为，发电机采用经典二阶模型时，系统的功角和发电机转速、系统的有功功率P和无功功率Q、母线1的电压幅值、母线1电压相角随时间的变化规律。

可以看出，在0S时系统发生三相短路故障。这时候，发电机出口母线1的电压开始急剧下降（图（5）），线路阻抗角也由负载阻抗决定变成了线路参数决定，开始急剧上升（图(6）)。同时系统输出的有功功率也发生了很大的变化（图（3）、（4））。而发电机的转子转速由于不能突变，所以系统功角和发电机的转速，如图（1）和图（2）是随着时间推移渐变，可以看到系统刚开始发生故障到切除故障之一段由于时间过短图中没有显示。在切除了故障之后，由于原动机输入机械功率不变，而系统机械功率随着系统阻抗的增大而减小，所以造成转子加速，将多余的机械能转化为动能，即增大，增大。随着的不断增大。当的时候发电机转子增速开始放缓，然后转子不断减速直至，这时系统的功角也达到其最大值。随着角速度的持续减小，这时候系统的功角也开始减小，这就开始了角速度和功角同时减小的过程直至减小到之后，过程翻转。(这和摇摆曲线之间的关系？)

⑵采用三阶模型（不考虑励磁系统）

图（7）图（8）

图（9）图（10）

图（11）图（12）

图（7）~图（12）分别为，发电机采用三阶模型（不考虑励磁）时，系统的功角、发电机转速、系统的有功功率P和无功功率Q、母线1的电压幅值和电压相角随时间的变化规律

直观可以认为在三阶模型的模拟仿真中系统暂态的基本过程与采用二阶模型的时候没有本质的差异，但是，由于三阶模型考虑了转子绕组的电磁暂态，也就是励磁绕组的暂态。所以造成了它与二阶模型的仿真结果有一定的差别。首先体现在功角摆动的幅值上，由于考虑了励磁绕组，三阶模型的功角摆动幅值要大于二阶模型。其次体现在衰减上，由于经典模型相当于忽略了部分的震荡阻尼，所以其功角响应体现为不衰减的震荡过程。而三阶模型由于有了励磁绕组，功角响应呈阻尼震荡。

（三）采用三阶模型（考虑励磁系统）

图（13）图（14）

图（15）图（16）

图（17）图（18）

可以看出，当考虑了发电机的励磁以后，发电机的暂态稳定性有了一定的提高，在0.15秒切除故障的时候尚能保持其稳定性。这是因为当系统发生故障的时候，发电机的机端电压迅速下降，如果考虑了励磁调节器，它将根据机端电压的下降迅速的提高励磁电压和电流，使得机端电压提高，减小加速的面积，从而可以提高系统的暂态稳定性。

这一个过程我们从上图的仿真结果中。也可以很明显的看出。通过比较机端母线1的电压我们就会发现，在没有励磁系统的情况下（图(5)、图(11)），母线1的电压先是由于故障急剧下降，在故障切除了以后只能迅速的恢复到正常的电压水平。而有了励磁系统以后母线1的电压水平在经历了迅速下降之后由很快的恢复到正常电压水平之上。

二、极限切除时间和极限切除角。

（1）、极限切除角。（经典二阶模型）

由等值电路可知，电阻之前的电压为：

由系统稳态运行的数据带入可以得到。根据经典模型下的电磁功率输出的公式容易得到：

故障前：

故障时：由于系统发生的是三相短路故障，所以根据我们以前学过的不对称故

障的原理，故障处的附加电抗应该是无限大的，也就是说三相短路故障截

断了发电机与系统间的联系，知：

故障后：故障后切除