论文总字数：21326字

目 录

1 引言 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 3

2电力系统暂态稳定分析综述 4

2.1电力系统暂态稳定研究内容 4

2.2电力系统暂态稳定分析方法 6

2.2.1时域仿真法 6

2.2.2直接法 7

2.2.3概率暂态稳定分析法和人工智能法 8

2.3电力系统暂态稳定控制措施 9

3 算例分析 11

3.1 研究对象 11

3.2 三机九节点系统模型的的各类参数 12

3.2.1各个节点的参数 12

3.2.2各条支路的参数 13

3.2.3发电机参数 14

3.3 三机九节点模型故障仿真 16

3.3.1仿真总流程 16

4仿真程序运行结果与分析 17

4.1潮流计算结果 17

4.2降阶矩阵 18

4.3发电机初态 20

4.4动态过程 20

4.4.1 0.083秒时刻的发电机状态 20

4.4.2 2秒时刻的发电机状态 21

4.4.3 功角和转速的变化曲线 21

4.5结果分析 22

5总结展望 23

参考文献： 23

致谢 25

电力系统暂态稳定分析研究

邵磊

,China

Abstract： In this paper, three-machine nine-node power system model is taken as an example to simulate the short-circuit fault of three-machine nine-node model, and the transient stability of the system under this condition is analyzed.In the process of analysis, the power flow is calculated as an important research method, and various parameters are calculated to determine the operating status of each part of three machines nine nodes system.In this model of the three-machine nine-node model, the generator uses a second-order model, the constant impedance as a load.The simulation, will be used MATLAB R2014a programming, debugging and operation, resulting in experimental data of various types of wave forms, such as generator power curve, generator angle difference curve, generator ω curve. Finally, it is concluded that the three-machine nine-node power system model is stable.

Key words: three machines nine nodes、transient stability、MATLAB simulation

1 引言

1.1 研究的背景及意义

我们把发电设备、升压降压设备、送电设备、分派设备，消耗电能的设备，还有测量、保护、控制装置以及管理系统所构建成的统一整体称作电力系统^[1]。

电力系统是一种相当复杂的，多变的体系，它的首要任务就是为负载提供优质且又足够的电能。此外，系统体系内的各种设备都会面临不间断的各种外界干扰，而这些干扰什么时候发生、在哪里出现、是哪种干扰、干扰有多严重，这些情况我们都不能够确切的掌握，这些情况随时都可能出现，而扰动后的系统一旦发生稳定性问题，系统可能在瞬间紊乱，导致特别严重的后果，最后带来巨大的经济损失以及不良的社会影响。

在电力系统运转期间，出现故障的次数是比较频繁的，而在这些故障里占主要部分的就是短路故障。在电力系统正常运转的时候，假如突然线路与线路之间发生了不正常的连接或者线路与地之间有了连接，那么我们就称这种现象为发生了短路故障。当系统正常运转的时候，线路和线路之间以及线路和地之间都是绝缘的。表1-1列出了系统中不同的短路情况：

表1-1短路类型

根据经验来看，在这些不同故障情况里，单相接地短路故障发生的频率是最高的。在发生三相短路的时候，线路依然是各自对称的，我们把这种短路叫做对称短路。而另外三种情况都使回路不再对称，这些情况统称为不对称短路。导致发生短路故障的主要因素是某些电力设备的绝缘遭到了破坏，这些破坏的有是人为的，有的是天气、鸟儿等不可抗力造成的，总而言之，只要我们加强管理，严格要求自己，就可以把这些故障的出现频率控制在一个非常低的范围内。

暂态稳定是指正在平稳运转的电网体系经受到一些突然产生又突然消失的严重干扰后，这个体系具不具备在这个干扰过程结束后去恢复到初始运转状态，或者从原来的运转状态过渡到一个新的稳定运转状态的能力。在这里的外界严重干扰通常是指传输过程突然断开、发电设备突然出现问题，发生短路等。假如这个电网体系在经历了这些严重的故障问题之后还能够恢复到初始运转状态或者进入了另一个平稳运转状态，那么我们就可以认为这个系统在这种运转模式下是具备稳定运行的能力的。相反，如果系统在受到这些大干扰之后无法再建立稳定运行状态，而是各个发电机组的转子之间持续存在相对运动。此外，相对角的持续性改变将造成体系的电压值、电流值和功率不间断的震荡，以致整个体系无法再继续运转下去，那么我们也就可以判定这个系统在这种运行方式下不能维持暂态稳定。

对电力体系的稳定运转能力进行分析的目的就是判断一个体系在严重的故障下(如出错、连接中断、负载中断、等其他一系列情况)，各个发电设备之间能不能各自保持正常运转，如果依然能够正常运转，而且能保证提供高品质的电能，那么就可以判定这个系统具备在故障出现后保持稳定运转的能力 ，这些分析结果是我们在电力网络中研究、策划、运转等一系列操作过程中的根本依据。此外，通过这些分析研究，我们可以总结出让系统时刻保持稳定运转的方法，从而保证电网的性能优越，最后再依靠模拟仿真来确定所得结论是否正确，对电力系统在某一个状态的时候是不是能够保持稳定具有非常深远的影响。倘若一个系统保持稳定的能力受到了严重干扰，那么往往会造成系统的解列和崩溃，造成严重的供电事故，所以我们非常的有必要去加强维持系统的稳定运转能力 。判断一个电力系统是否具有暂态稳定性，主要工作是在严重的干扰下确认体系中各个发电机设备之间能否达到保持正常运转的标准，并且审查是否达到了满足最基本条件的频率值和电压值。当然，人们对这些主要工作已经进行了深入的研究，并且在离线计算中获得了成熟的算法，也取得了不错的成绩。但是，随着电力体系的完整统一，以及各个区域之间的联合发展，电力网络体系的运转过程越是错综复杂，那么就越趋近体系的临界水平，与此同时，近年来，全球范围内经常出现由于体系的稳定性能不足而且保护操作迟缓而引起的严重的电力事故，造成了非常严重的后果，这些问题的出现都是在催促着我们加强对电力体系的稳定性能分析的研究。只有更加迅速、更加精准地对系统所能够达到的稳定性能进行判断，发现稳定性能遭到破坏的部分才能进而及时地进行正确的操作加强系统运转性能。为此，更加深入的进行分析加强目前的稳定性能分析方法，发现未知的具有创造力的理论，处理它在现实体系中的使用的困难，仍然是我们的重中之重。

如今，我们的国家已经发展到了一个大型体系、大型机组、高电压和智能化的高度。超高电压和超长距离传输电能的发展形势，导致体系里面的发电设备产生了许多或大或小的问题，从而，我们有需要也更有必要的去搭建能够更加精准的表现发电机的数学模型。

一般的情况下，发电机数学模型由发电机电路方程和转子的运动方程构成。而各个发电机数学模型的不同之处就在于：电机的转子绕组数。倘若，转子的q轴和d轴各自都有两个绕组（一个绕组会有一个一阶方程），那么，这就称它为转子四阶模型。此外，再加上转子运动方程的两阶方程，这个时候，整个发电机方程组就变成六阶模型了。

当然，针对不同的实际问题而言，发电机的模型可以作不同程度的简化：

1. 、当只考虑d轴的励磁绕组、等效阻尼绕组以及q轴的等效阻尼绕组的电磁暂态时，不计等效阻尼绕组的瞬态效应的时候，就可以把六阶转化成五阶；
2. 倘若，略去两个时间常数较小的绕组，那么，就可以把五阶转化成四阶；
3. 如果，忽略三个等效阻尼绕组的绕组暂态的时候，自然而然，又转化为了三阶；
4. 最后，如果进一步的忽略励磁绕组的暂态过程以及凸极效应，那么，将转化为二阶模型；

因此，选取精度不相同的发电机数学模型，整个体系的暂态稳定性也是不同的。在同一个故障下，所选模型的阶数越高，那么系统的稳定水平也就越高。在电力系统规划中通常选取经典二阶模型，一般情况下，在进行电力系统仿真分析中也采取二阶模型。

本次课题，也将选取二阶模型来对三机九节点系统进行分析研究。

1.2国内外研究现状

近些年来，许多国家都相继构建了一些庞大的电力系统体系，这些体系有两个共同特点:1)涉及范围广；2）不存在线性规律。但是，随着电力体系的完整统一，以及各个区域之间的联合发展，电力网络运行状态那么就越趋近体系的临界水平，在运作过程中，假如出现一个非常严重的干扰，有时会导致整个电力体系无法运转 。在现实生活中上，这些事故都不止一次的发生过，每一次都会带来无法估量的巨大损失。例如发生在2003年8月14日的轰动全球的美加大停电事故，这是北美和加拿大的东部区域出现过的最严重的电网崩溃事故，这次事故直接影响到了大约五千万人的正常生活。此外，印度的北部区域在2012年7月30日也出现了严重的停电事故，导致1/3国土的电力提供中断。在发生事故的第二天，电网发生了第二次崩溃，整个国家的一半人口收到了这次事故的冲击，直接影响到了人民的基本生活。针对这两次典型超大范围停电事故，人们不断的反思，不断的研究，争取杜绝这类事故再次发生。此外，这种惨痛的教训，也为我国加强电网稳定运行能力带来了很多的启发。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：21326字

相关图片展示：