文档介绍：时域仿真法暂态稳定分析
时域仿真法暂态稳定分析
时域仿真法暂态稳定分析
时域仿真法暂态稳定分析
8。１ 引 言
电力系统暂态稳定分析的主要目的是检查系统在大扰动下（如故障、切机、切负荷、重合闸操作等情况），各发电机组间能否保持同步运行,如果能保持同步运行，并具有可以接受的电压和频率水平,、设计、运行等工作中都要进行大量的暂态稳定分析,因为系统一旦失去暂态稳定就可能造成大面积停电，给国民经济带来巨大损失。通过暂态稳定分析还可以研究和考察各种稳定措施的效果以及稳定控制的性能，因此有很大的意义。
当电力系统受到大扰动时，发电机的输入机械功率和输出电磁功率失去平衡，引起转子的速度及角度的变化,各机组间发生相对摇摆，其结果可能有两种不同情况。一种情况是这种摇摆最后平息下来,系统中各发电机仍能保持同步运行，过渡到气个新的运行状态，,也就是说发电机之间失去了同步，此时系统的功率及电压发生强烈的振荡，对于这种情况，我们称系统失去了暂态稳定。这时，应将失步的发电机切除并采取其他紧急措施。除此以外，系统在大扰动下还可能出现电压急剧降低而无法恢复的情况，这是另一类失去暂态稳定的形式,也应采取紧急措施恢复电压，恢复系统正常运行。这两大类暂态稳定问题分别称为功角型和电压型暂态稳定问题，并且常互相影响，互相关联。为了防止在大扰动下系统失去暂态稳定,在电力系统中需要根据预想的典型大扰动，分析系统在这些典型扰动下的暂态稳定性,这就是电力系统暂态稳定分析的基本任务,其中最大量的分析是功角稳定问题。
时域仿真法暂态稳定分析
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现代电力系统一方面采用了先进技术和装置来改善系统的暂态稳定性，如快速高顶值倍数的励磁系统、快关汽门、制动电阻、静止无功补偿装置、高压直流输电技术等等;但另一方面又出现了一些对暂态稳定不利的因素,例如：大型机组参数恶化，其相应的暂态电抗增大和惯性时间常数相对减少；超高压长距离重负荷输电线路的投入;同杆并架线路的增加等等。此外，有些措施对第一摇摆稳定有利，但对系统后续摇摆中的阻尼性能及相应的系统稳定性带来不利影响,因此要注意稳定措施的全局规划及协调。
电力系统暂态稳定分析目前主要有两种方法，即时域仿真（tｉme simulaｔｉｏn）法，又称逐步积分(steｐ by step)法,以及直接法（dｉrecｔ meｔhod），又称暂态能量函数法(trａnsieｎt enｅrgy funcｔion methoｄ）.
时域仿真法将电力系统各元件模型根据元件间拓扑关系形成全系统模型，这是一组联立的微分方程组和代数方程组，然后以稳态工况或潮流解为初值,求扰动下的数值解，即逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲线，并根据发电机转子摇摆曲线来判别系统在大扰动下能否保持同步运行,即暂态稳定性。
时域仿真法由于直观,可适应有几百台机、几千条线路、几千条母线的大系统,可适应各种不同的元件模型和系统故障及操作，因而得到广泛应用.
本章介绍时域仿真法暂态稳定分析，而直接法暂态稳定分析在下一章中介绍。
简化模型时域仿真法暂态稳定分析
本节采用简化的元件模型来介绍时域仿真法暂态稳定分析的基本原理、步骤，并提出采用复杂元件模型时会出现的问题。
电力系统基本上是由发电机、励磁系统、原动机及调速器以及网络和负荷组成的。其相互联系示于图8—１。其中发电机分为二部分，即转子运动方程部分和电磁回路方程部分。转子运动方程反映了当发电机输入机械功率
时域仿真法暂态稳定分析
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和输出电功率不平衡时引起发电机转速和转子角δ的变化。发电机转速信号送入调速系统和参考速度比较，其偏差作为调速器的控制输入量，以控制原动机的输出机械功率。、转子绕组在dq坐标下的电压方程，它以励磁系统输出励磁电压 (文献中常用）为输入量,发电机端电压和电流经坐标变换，可跟同步坐标下网络方程接口,,励磁系统将机端电压和参考电压比较，以控制发电机励磁电压。而发电机的输出电磁功率将影响转子运动的功率平衡及转子速度和角度的变化。网络一般表示为节点导纳阵形式,网络除和发电机相连外,还和负荷相连。图8—1中只画出了实际网络和一台发电机、一个负荷之间的联系。实际的电网有许多发电机和负荷，通过网络互相联系和互相影响，造成了电力系统暂态稳定分析的复杂性。