电力系讲义统动态模拟

《电力系统动态模拟综合实验》实验报告实验名称发电机及系统短路故障影响实验姓名XXX 学号XXX日期XXX 地点XXX成绩教师电气工程学院东南大学1.实验目的：（1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。

（2）熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。

（3）通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验，理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。

2.实验内容：在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备，掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。

3.实验原理（实验的理论基础）：根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量图1.发电机短路电流波形图i w(∞)为强制分量，不衰减∆i w为按此时励磁绕组的时间常数T d’衰减的分量∆i w2为按直轴阻尼绕组的时间常数T d’’衰减的分量iα和i2w为按定子绕组的时间常数T a衰减的分量根据发电机三相短路时电流波形图，由短路电流波形图绘制其包络线。

包络线中分线即直流分量。

将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。

根据发电机参数，T d’和T d’’都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值i w(∞)。

在此时刻前找两处幅值I1，I2及对应时刻T1，T2，则可得方程组：11'''22'''21()22()d d d d T T T T w w w T T T T w w w i e i e i i e i e i --∞--∞⎧+=I -⎪⎪⎨⎪+=I -⎪⎩由此可以求出∆i w ，∆i w2。

电力系统的动态建模与仿真电力系统是一个复杂而庞大的系统，涉及到发电、输电和配电等多个环节。

为了确保电力系统的稳定运行，了解和预测电网中的各种动态行为是相当重要的。

因此，电力系统的动态建模与仿真成为了电力领域研究的重要方向之一。

本文将探讨电力系统动态建模与仿真的相关内容。

一、电力系统的动态行为电力系统的动态行为主要包括电力负荷的变化、电网故障的发生以及电力设备的开关行为等。

这些行为都会对电力系统的稳定性和可靠性产生影响。

了解这些动态行为可以帮助电力系统运营人员进行故障处理、优化调度以及更好地保障供电质量。

电力负荷的变化是电力系统中最主要的动态行为之一。

随着社会的发展，电力负荷呈现出多样化和不确定性。

例如，天气变化会引起家庭和企业的用电需求发生波动，而季节性的负荷变化则会对电网的稳定性产生挑战。

了解电力负荷的动态变化趋势对于电力系统的规划和调度至关重要。

电网故障的发生是另一个重要的动态行为。

故障可以是电力设备的短路、断开或者其他异常情况，这会导致电网的局部或者整体运行出现问题。

例如，一条输电线路的短路故障可能导致周边地区的电力中断，而变压器的损坏可能会引发设备连锁故障。

通过建立电力系统的动态模型，可以预测故障的发生和传播路径，提前进行故障处理，减少故障对电力系统的影响。

二、电力系统的动态建模电力系统的动态建模是通过数学和物理方法，把电网中的各种动态行为用模型进行描述。

在建模过程中，需要考虑电力设备之间的连接关系、能量传输以及系统中的控制和保护机制等因素。

电力系统的动态建模可以采用多种方法，其中最常见的方法之一是基于微分方程的状态空间模型。

该模型能够描述电力系统中各种元件的动态行为和相互作用。

例如，发电机的机械运动方程、电动机的电磁方程以及线路元件的电流与电压关系等。

通过求解这些微分方程，可以获得电力系统在不同时间点上的状态。

此外，电力系统的动态建模还可以采用基于概率和统计的方法。

这种方法通过收集和分析大量的实际运行数据，建立电力系统动态行为的概率模型。

电力系统动模分析与仿真电力系统动模分析与仿真是电力系统领域中的重要研究内容。

随着电力系统的规模和复杂性不断增加，传统的静态分析方法已不再能够满足对电力系统动态稳定性的要求。

因此，动模分析与仿真成为了电力系统研究中不可或缺的重要工具。

本文将介绍电力系统动模分析与仿真的基本概念、方法和应用，以及当前的研究进展和未来的发展方向。

首先，电力系统动态模型是对电力系统进行动态分析的数学描述。

电力系统动态模型通常是基于物理电路和机械方程等基本原理进行推导。

电力系统动态模型的一般形式为微分方程组，其中包括发电机、负荷、输电线路、变压器等组成部分。

通过求解电力系统动态模型，可以获取电力系统运行中的各种参数和特性，如功率、电压、频率等。

其次，电力系统动模分析是指通过对电力系统动态模型进行数学分析，得出电力系统的稳定性评估和故障响应等重要信息的过程。

电力系统动模分析主要包括稳定性分析、失稳分析、故障分析等。

稳定性分析是指对电力系统的动态响应进行评估，判断系统是否具有动态稳定性。

失稳分析是指对电力系统进入失稳状态的原因和机制进行分析，以便采取相应的措施避免系统失稳。

故障分析是指对电力系统在发生故障时的响应行为进行分析，以便识别故障的位置和类型，为故障处理提供依据。

最后，电力系统仿真是指通过计算机模拟电力系统动态模型的运行过程，以获取系统的动态特性和响应行为。

电力系统仿真可以帮助研究人员充分了解电力系统的运行机理，评估系统的稳定性和可靠性，以及优化系统的运行方案。

电力系统仿真可以根据不同的目的和要求，采用不同的仿真方法和工具。

常用的电力系统仿真方法包括时序仿真、事件仿真、蒙特卡洛仿真等。

常用的电力系统仿真工具包括PSS/E、PSCAD、MATLAB/Simulink等。

电力系统动模分析与仿真在电力系统设计、规划和运行中具有重要的应用价值。

通过对电力系统进行动态分析和仿真，可以评估系统的稳定性和可靠性，优化系统的运行方案，提高系统的经济性和可用性。

电力系统动态模拟实验-上海交通大学电气工程实验中心电气系统综合实验（下）电力系统动态模拟实验实验模版任务编号电力系统调度自动化实验一、实验目的1．了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能。

2．了解电力系统调度的自动化。

二、原理与说明电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。

由于元件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分析计算的复杂性。

作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。

随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，综合自动化技术也得到迅速发展。

电网调度自动化是综合自动化的一部分，它只包括远动装置和调度主站系统，是用来监控整个电网运行状态的。

为使调度人员统观全局，运筹全网，有效地指挥电网安全、稳定和经济运行，实现电网调度自动化已成为调度现代电网的重要手段，其作用主要有以下三个方面：1、对电网安全运行状态实现监控电网正常运行时，通过调度人员监视和控制电网的周波、电压、潮流、负荷与出力；主设备的位置状况及水、热能等方面的工况指标，使之符合规定，保证电能质量和用户计划用电、用水和用汽的要求。

2、对电网运行实现经济调度在对电网实现安全监控的基础上，通过调度自动化的手段实现电网的经济调度，以达到降低损耗、节省能源，多发电、多供电的目的。

3、对电网运行实现安全分析和事故处理导致电网发生故障或异常运行的因素非常复杂，且过程十分迅速，如不能及时预测、判断或处理不当，不但可能危及人身和设备安全，甚至会使电网瓦解崩溃，造成大面积停电，给国民经济带来严重损失。

为此，必须增强调度自动化手段，实现电网运行的安全分析，提供事故处理对策和相应的监控手段，防止事故发生以便及时处理事故，避免或减少事故造成的重大损失。

二、电网调度自动化的基本内容现代电网调度自动化所设计的内容范围很广，其基本内容如下：1、运行监视调度中心为了掌握电网正常运行工况、异常及事故状态，为了安全、经济调度和控制提供依据，必须对电网实现以保证安全运行为中心的运行监视，所以称为安全监视。

电力系统建模及动态模拟研究第一章电力系统建模的概述电力系统建模是一种将电力系统转化为数学模型的方法，以便对其进行分析、仿真和优化。

电力系统建模的主要分为静态和动态建模两种方法。

静态建模主要针对电力系统的稳态运行问题，考虑电力系统的输电线路、变压器等组成部分，建立系统网络模型，采用功率流分析和电压潮流计算来分析系统的输电功率及电压分布等情况。

动态建模主要考虑电力系统的动态响应问题，即在电力系统发生负荷扰动、故障等异常情况下，系统的动态响应特性如何，可以利用动态建模工具仿真分析。

第二章电力系统的静态建模方法电力系统的静态建模方法主要有黑箱法和灰箱法两种方法。

黑箱法是指将电力系统转换为一个黑盒子，只考虑系统的输入和输出，不考虑系统的内部结构和过程。

通过测量输入和输出量之间的关系，建立一个映射函数，给出系统的输入输出特征。

该方法的优点是建模简单直观，但是建立的模型无法反映系统内部结构和过程，对系统的控制和优化有一定的限制。

灰箱法是介于白箱法和黑箱法之间的一种方法。

它既考虑了系统的输入输出，又考虑了系统的内部结构和过程。

这种方法的特点是建模的精度较高，能反映系统的物理特性和动态响应，适用于系统的控制和优化。

第三章电力系统的动态建模方法电力系统的动态建模方法主要有潮流分析法、状态空间法和相量法三种方法。

潮流分析法是一种基于功率流和潮流分析的方法，主要用于计算电力系统的稳态运行状态，给出电力系统的电压、功率和电流等参数，并确定系统中各个设备的电压和负载情况。

状态空间法是一种基于系统状态方程的建模方法，描述电力系统中各个设备的运动和变化过程，利用微分方程来描述系统的动态响应特性，包括稳定性、阻尼特性、振荡特性等。

相量法是基于相量理论的一种建模方法，将电力系统设备的电量和功率表示为相量形式，并利用相量算法来描述电力系统的动态响应特性，该方法对白噪声输入具有较高的抗扰性。

第四章电力系统动态模拟的应用电力系统动态模拟的应用主要有以下几个方面：1.故障诊断和故障处理通过电力系统动态模拟仿真，可以模拟系统产生故障时的动态响应特性，帮助运维人员快速诊断问题的原因和范围，并制定解决方案。

电（一）实验教学目标1．其目的是在学生基本上学完专业课的基础上，对电力系统中的某些问题进行综合的试验研讨，帮助学生将课堂上所学的主要专业课程的理论知识与实践相结合，使学生了解现代化电能的生产、传输、分配和使用的全过程，了解最先进的电力科学技术，进一步掌握电力系统各种特性和理论知识。

2．引导学生综合运用所学知识，进行电力科学研究，培养学生实际动手能力，综合应用能力和创新能力；以提高学生试验研究，分析处理数据和提出科学报告的能力。

3．使学生站在全局的高度，了解整个电力系统，培养学生的综合思维能力和综合处理问题的能力，促进学生综合素质的提高。

（二）实验要求1．学生们在做电力系统综合实验前，应首先阅读实验指导，了解本次实验的目的和内容，根据实验内容预习相关理论知识2．熟悉实验室的一次设备和二次系统，并根据实验室的设备条件，在教师的指导下根据所选实验项目和要求独立地进行实验方案的设计，确定实验方法、系统接线图、具体操作步骤、拟定实验中所要求记录的物理量表格等，向指导老师提出实验方案，经同意后方可进行实验。

3．要求学生学懂和掌握动态模拟的原理，根据原型系统建立实验模型并进行模拟计算；4．在EMS图形系统中对模型系统一次接线进行图形编辑，完成SCADA建模；5．学生们应尽量多次地、独立地进行试验，实验完成后每人应提交较完整的实验报告。

使用中一定要注意人身及设备安全，严格按照操作要求使用设备。

（三）考核办法（2个学分）平时考核（50%）包括：认真态度、出勤、遵守纪律、动手能力、主动性、仪器设备操作正确、实验结果正确、爱护公物、讲究卫生、不烧损设备等。

实验报告20%答辩30%第一章电力系统动态模拟一、电力系统的研究工具电力系统动态模拟也称电力系统物理模拟，是进行电力系统分析和研究的重要方法之一。

电力系统研究方法和其他领域一样，主要采用理论分析和试验研究。

由于电力系统具有多变的参数及其复杂的过渡过程，在进行理论分析的同时必须进行试验研究，二者缺一不可。

电气系统综合实验（下）电力系统动态模拟实验实验模版任务编号电力系统调度自动化实验一、实验目的1．了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能。

2．了解电力系统调度的自动化。

二、原理与说明电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。

由于元件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分析计算的复杂性。

作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。

“PS-5G型电力系统微机监控实验台”相当于电力系统的调度和通信中心。

针对五个发电厂的安全、合理分配和经济运行进行调度，针对电力网的有功功率进行频率调整，针对电力网的无功功率的合理补偿和分配进行电压调整。

微机监控实验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全采用了微机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。

开关量的输入、输出则通过可编程控制器来实现控制，并且各监测仪和PLC通过RS-485通信口与上位机相联，实时显示电力系统的运行状况。

所有常规监视和操作除在现地进行外，均可以在远方的监控系统上完成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压、通过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还可以通过鼠标的操作增、减有功或无功功率，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。

运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史记录等。

三、实验项目和方法1．电力网的电压和功率分布实验。

2．电力系统有功功率平衡和频率调整实验。

3．电力系统无功功率平衡和电压调整实验。

同学们自己设计实验方案，拟定实验步骤以及实验数据表格。

四、实验报告要求1．电力系统的调度自动化常用的通信协议或规约有哪几种?2．详细说明各种实验方案和实验步骤。

3．比较各项的实验数据，分析其产生的原因。

五、思考题1．电力系统无功功率补偿有哪些措施？为了保证电压质量采取了哪些调压手段？2．何为发电机的一次调频、二次调频？3．电力系统经济运行的基本要求是什么？复杂电力系统运行方式实验一、实验目的1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的网络结构和各种运行状态与运行参数值变化范围。