暂态稳定性分析的直接法

============================================================ 电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益，因而得到了十分迅速的发展，但它同时也带来了一些新的问题。

随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度也越来越大，使电网的安全稳定问题越来越突出。

在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。

如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。

电力系统受干扰后，凭借系统本身固有能力和控制设备的作用，在有限的时才会稳定，只要时间间隔略大，其解就会不稳定。

目前很难去精确地去定义哪些微分方程是刚性方程，但是大体的想法是：这个方程的解包含有快速变化的部分。

目前，电力系统暂态稳定分析方法基本分为两种。

1、数值积分方法又称间接法，其基本思想是用数值积分方法求出描述受扰运动微分方程组的时间解，然后用各发电机转子之间相对角度的变化判断系统的稳定性。

数值积分法由于可以适应各种不同详细程度的元件数学模型，且分析结果准确、可靠，所以得到了广泛的实际应用，并一直作为一种标准方法来考察其他分析方法的正确性和精度。

2、直接法不需要求解微分方程组，而是通过构造一个类似于“能量”的标量函数，即李雅普诺夫函数，并通过检查该函数的时变性来确定非线性系统的稳定性质，它是一种定性的方法。

由于构造李雅普诺夫函数比较困难，因此目前电力系统暂态稳定分析的直接法仅限于比较简单的数学模型，或用暂态能量函数近似李雅普诺夫函数，其分析结果尚不能令人完全满意。

⏹1、微分方程：在暂态稳定计算程序中，一般对发电机、励磁系统、原动机、调速系统和感应电动机负荷等元件分别设置一些典型的数学模型。

这些典型的数学模型既考虑类型的区别(例如汽轮机和水轮机的区别)，又考虑不同的精度要求(例如考虑或不考虑阻尼绕组等)。

电力系统中暂态稳定性分析与评估电力系统的暂态稳定性是指系统在受到外界扰动或内部负荷变化后，恢复到稳定工作状态的能力。

暂态稳定性是电力系统运行安全和稳定性的重要指标，对于保障电力系统的可靠性和供电质量具有重要意义。

因此，对电力系统的暂态稳定性进行准确的分析与评估是现代电力系统研究和运行管理的关键之一。

电力系统的暂态稳定性分析与评估主要包括以下几个方面：1. 暂态稳定性分析方法暂态稳定性分析的方法主要包括直接分析方法和仿真计算方法。

直接分析方法是指通过分析电力系统的等值负荷特性、传输线参数和发电机参数等因素，来判断系统的暂态稳定性。

仿真计算方法是指通过建立电力系统的数学模型，利用计算机模拟系统的运行情况，通过计算和仿真来分析系统的暂态稳定性。

2. 暂态稳定性指标评估暂态稳定性时常用的指标包括最大角度差、最大振荡幅度、系统频率衰减等。

其中，最大角度差是指在系统受到外界扰动后，各个节点之间相位角的最大差异；最大振荡幅度是指系统在恢复过程中，振荡幅度的最大值；系统频率衰减则是指系统频率降低的速度。

通过计算这些指标，可以评估系统的暂态稳定性并判断其是否满足要求。

3. 暂态稳定性评估的影响因素暂态稳定性受到许多因素的影响，其中主要包括：负荷变化、发电机失效、传输线损耗、自动电压调节器（AVR）和励磁调节器（EXC）的响应速度、电力系统的控制策略等。

这些因素对暂态稳定性的影响是复杂而多样的，因此在评估暂态稳定性时需要综合考虑这些因素的影响。

4. 暂态稳定性改善措施对于暂态稳定性不足的电力系统，可以采取一些措施来提高其暂态稳定性。

常见的改善措施包括增加发电机容量、改善传输线参数、增加无功补偿措施、改善调度策略等。

通过对系统的改善措施进行评估和优化，可以提高系统的暂态稳定性，降低系统发生暂态稳定性问题的风险。

总结而言，电力系统中暂态稳定性的分析与评估是确保电力系统运行安全和稳定的关键环节。

通过采用适当的分析方法，评估系统的暂态稳定性指标，考虑影响因素并采取相应的改善措施，可以有效提高电力系统的暂态稳定性。

电力系统的稳定性分析与控制方法研究电力系统是现代社会中不可或缺的重要基础设施，它为生产、生活提供了稳定可靠的电能供应。

然而，电力系统中存在着各种故障和扰动，会对系统的稳定性产生负面影响。

因此，对电力系统的稳定性进行分析和控制是电力系统运行的关键任务之一。

本文将重点探讨电力系统的稳定性分析与控制方法的研究。

首先，我们需要了解电力系统的稳定性概念。

电力系统的稳定性是指系统在受到干扰或扰动后，能够以适当的方式恢复到稳定状态的能力。

在电力系统中，主要存在三种稳定性问题：暂态稳定性、小扰动稳定性和大扰动稳定性。

暂态稳定性是指电力系统在发生较大扰动（如短路故障）后恢复到稳定状态的能力。

对于暂态稳定性的分析，通常使用电力系统的动力学模型来描述系统的行为。

常用的暂态稳定性分析方法包括潮流方程分析、电动势法、直接替代法等。

小扰动稳定性是指电力系统在受到较小扰动（如瞬时负荷变化）后恢复到稳定状态的能力。

小扰动稳定性分析的主要方法是线性化方法，即将非线性动力学方程线性化，得到系统的传递函数。

通过分析系统的传递函数，可以评估系统的稳定性状况。

大扰动稳定性是指电力系统在受到较大扰动（如主变压器故障）后恢复到稳定状态的能力。

大扰动稳定性分析常用的方法是基于能量函数的稳定性分析方法，如基于绝对能量函数和相对能量函数的方法。

这些方法通过定义能量函数，利用能量的增减来评估系统的稳定性。

除了稳定性分析，控制方法也是保证电力系统稳定运行的关键。

常见的电力系统控制方法包括：功率系统稳定控制、无功补偿控制、电压稳定控制等等。

功率系统稳定控制主要针对系统暂态稳定性问题，通过控制发电机励磁控制系统、变压器控制系统等来提高系统的暂态稳定性。

无功补偿控制则主要用于改善电力系统的电压稳定性问题。

电压稳定控制则主要通过调节发电机励磁控制系统和无功补偿控制系统来维持系统电压的稳定。

近年来，随着电力系统规模和复杂性的增加，传统的稳定性分析与控制方法已经无法满足实际需求。

电力系统中的暂态稳定性分析随着电力系统的不断发展，人们对电力系统的可靠性和稳定性的要求也越来越高。

在实际运行中，电力系统会遇到众多的故障和异常情况，这些情况都有可能影响电力系统的稳定性。

因此，了解电力系统中的暂态稳定性问题变得格外重要。

电力系统暂态稳定性是指在电力系统遭受较大扰动后，系统能否恢复稳态状态的能力。

在电力系统中，稳态稳定性和暂态稳定性都是极其重要的，但本文仅着重分析暂态稳定性问题。

电力系统暂态稳定性问题的分析方法主要有两种：解析方法和数值模拟方法。

下面分别进行介绍。

一、解析方法解析方法是通过对电力系统中各个元件进行理论分析、推导和计算，来判断该系统的暂态稳定性。

解析方法主要包括以下几种。

1、功角稳定裕度法功角稳定裕度法主要是通过计算系统的功角稳定裕度来评估电力系统的暂态稳定性。

功角稳定裕度是指系统在扰动后，稳态下转动机构的相对转角和额定值之间的差值，即稳态下的功角偏差。

系统的稳态下功角稳定裕度越大，电力系统的暂态稳定性就越好。

2、突变理论法突变理论法是一种通过计算系数矩阵来评估电力系统暂态稳定性的方法。

其实质是基于李雅晋突变函数的方法。

通过对系统进行线性化处理，得出系统变量间的线性关系，然后通过分析该线性关系的特征值和特征向量，得出系统的稳定性。

3、直接对抗法直接对抗法是一种通过计算各种装置（例如补偿电容器等）和负荷特性等的控制参数，以实现恢复或维持稳态的方法。

这种方法一般使用现代控制理论和优化算法等进行求解，可以获得比较精确的结果。

二、数值模拟方法数值模拟方法主要是根据电力系统的物理特性，进行数值模拟分析，来研究电力系统的暂态稳定性问题。

数值模拟方法主要包括以下几种。

1、电力系统数学模型电力系统数学模型是指将电力系统中各个元件的特性以及其相互之间的关系通过数学方程的形式表示出来，并将其组成一个完整的数学模型。

这种数学模型一般使用电力系统仿真软件（如PSCAD）进行求解，可以准确地计算出系统的稳定性。

电力系统暂态稳定性的分析方法的研究电力系统暂态稳定分析方法综述摘要：随着电网规模扩大，电网动态特性更加复杂多变，发生由暂态失稳而引发的大停电事故更加频繁，因此加强对电力系统暂态稳定分析的研究具有重要意义。

本文对目前电力系统暂态稳定分析方法的现有研究文献进行了调研和综述，指出了现有方法的优点和缺点，同时提出了今后暂态稳定分析法的发展方向。

关键词：电力系统；暂态稳定；稳定分析引言随着三峡电站的投产运行，全国联网、西电东送工程的实施，使得我国电网正朝着大电网、超高压、远距离、交直流并联输电方向快速发展。

电网规模的扩大带来巨大经济效益的同时，也出现了新的技术问题，如：长距离弱联络线并列运行，形成输电瓶颈，降低了系统的稳定裕度，动态特性更加复杂多变。

另外，电力市场竞争机制的引入，使得系统运行动态特性更加不可预测。

同时，电网互联后，受扰动的影响而波及的X围会更广，更易引发大停电事故。

研究表明，诸多大停电事故是由于暂态失稳而引发的。

而目前的暂态稳定紧急控制策略多基于预想事故集而制定的。

缺乏有效的在线稳定分析软件是错失紧急控制时机，从而引发大停电事故的重要原因之一。

因此，加强研究大电网安全稳定性分析具有十分重要的意义。

1.暂态稳定分析方法评述电力系统暂态稳定是指系统突然遭受大扰动后，能从原来的运行状态不失同步地过渡到新的稳定运行状态的能力。

目前暂态稳定分析的基本方法主要有如下几类方法：1.1时域法时域法是将电力系统各元件模型根据元件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，并根据发电机功角值大于某一特定阀值来判别系统能否在大扰动后维持暂态稳定运行。

时域法具有广泛模型的适应性，但是由于需数值求解，计算速度慢；阀值的选取是通过工程实际经验得到的，缺乏理论依据；也不能给出稳定裕度。

1.2.暂态能量函数法暂态能量函数法的理论基础是李亚普洛夫稳定性定理，因此也称为拟李亚普洛夫直接法(简称直接法)。

8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，则称此电力系统在这一大扰动下是暂态稳定的。

在电力系统规划、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与稳定控制的性能，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，引起转子的速度与角度的变化，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，则认为系统在此扰动下是暂态稳定的。

另一种情况是这种摇摆最终使一些发电机之间的相对角度不断增大，也就是说发电机之间失去了同步，此时系统的功率与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。

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X 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d T相对减少；超高压长距离重负荷输电线路的投入；同杆并架线路的增大和惯性时间常数J增加等等。

电力系统的稳定性分析方法电力系统是一个由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的复杂系统，其稳定运行对于保障社会经济的正常发展和人们的生活质量至关重要。

电力系统的稳定性是指在受到各种干扰后，系统能够保持同步运行、维持正常供电的能力。

为了确保电力系统的稳定运行，需要采用有效的分析方法来评估系统的稳定性，并采取相应的措施来提高稳定性。

电力系统稳定性分析的重要性不言而喻。

如果电力系统失去稳定，可能会导致大面积停电，给工业生产、交通运输、通信等各个领域带来严重的影响。

例如，工厂的生产线可能会突然停止，造成产品损失和设备损坏；医院的医疗设备可能会失效，威胁患者的生命安全；交通信号灯可能会熄灭，引发交通混乱。

因此，对电力系统的稳定性进行准确分析和评估是电力系统规划、设计、运行和控制的重要任务。

在电力系统稳定性分析中，常用的方法可以分为静态稳定性分析和暂态稳定性分析两大类。

静态稳定性分析主要关注系统在稳态运行条件下的稳定性。

其中，小干扰分析法是一种常用的方法。

它通过对系统线性化模型进行特征值分析，来判断系统在受到小干扰后的稳定性。

具体来说，就是将系统的非线性方程在工作点附近线性化，得到一组线性化的状态方程，然后求解其特征值。

如果所有特征值的实部均为负数，系统就是稳定的；如果存在实部为正数的特征值，系统就是不稳定的。

这种方法的优点是计算相对简单，可以快速评估系统的稳定性，但它只能处理小干扰情况，对于大干扰可能不准确。

另一种静态稳定性分析方法是潮流计算法。

通过潮流计算，可以得到系统在给定运行条件下的节点电压、支路功率等参数。

根据这些参数，可以判断系统是否存在过载的线路或变压器，从而评估系统的静态稳定性。

例如，如果某条线路的传输功率超过了其热稳定极限，那么系统在这种运行方式下就是不稳定的。

暂态稳定性分析则主要关注系统在受到大干扰（如短路故障、机组突然跳闸等）后的稳定性。

时域仿真法是暂态稳定性分析中最常用的方法之一。

2023年国家电网招聘之电工类精选试题及答案二单选题（共40题）1、属于有母线接线的是（）。

A.桥型接线B.角型接线C.二分之三断路器接线D.单元接线【答案】 C2、线性非时变亿阻器的伏安关系为（）A.u=M(q)iB.Bi=W （ψ）uC.u=Ri【答案】 C3、2.甲、乙两人沿直线从A地步行至B地，丙从B地步行至A地。

已知甲、乙、丙三人同时出发，甲和丙相遇后5分钟，乙与丙相遇。

如果甲、乙、丙三人的速度分别为85米/分钟、75米/分钟、65米/分钟。

问A、B两地距离为多少米?A.8000米B.8500米C.10000米D.10500米【答案】 D4、电力系统暂态分析研究的是（）。

A.电力系统稳态运行B.电磁暂态和机电暂态过程C.电磁暂态过程和波过程D.机电暂态过程和波过程【答案】 B5、对于110KV 双母线的运行方式主要用于出线回路数为（）以上的系统中。

A.5B.8C.10D.12【答案】 A6、属于有母线接线的是（）。

A.桥型接线B.角型接线C.二分之三断路器接线D.单元接线【答案】 C7、电网络分析中，用割集电压法列写方程时，用来描述网络拓扑的是（）A.关联矩阵 AB.基本回路矩阵 BfC.基本割集矩阵Qf【答案】 C8、中性点不接地系统中，同一点发生两相短路和两相短路接地两种故障情况下，故障相电流的大小关系为（）A.相等B.两相短路时的电流大于两相短路接地时的电流C.两相短路接地时的电流大于两相短略时的电流D.不确定【答案】 A9、下列关于电压波符号，说法正确的是（）。

A.与正电荷的运动方向有关，正电荷的运动方向即电压波符号B.与电子的运动方向有关，电子的运动方向即电压波符号C.只决定于导线对地电容上相应电荷符D.只决定于导线自感上相应电荷符号【答案】 C10、保护设备S1的伏秒特性V1—t与被保护设备S2的伏秒特性V2—t合理的配合是（）。

A.V1—t始终高于V2—tB.V1—t始终低于V2—tC.V1—t先高于V2—t，后低于V2—tD.V1—t先低于V2—t，后高于V2—t【答案】 B11、对于隐极式同步发电机原始磁链方程中的电感系数，下述说法中正确的是（）。

暂态稳定分析的直接法暂态稳定分析是电力系统运行过程中的一种重要分析方法，用于研究电力系统在发生突发故障时的响应过程。

直接法是进行暂态稳定分析的一种方法，其思想是通过数学模型求解电力系统中各个节点的状态量，并根据求解结果分析系统的暂态稳定性。

直接法主要包括以下几个步骤。

第一步，建立电力系统的数学模型。

电力系统的数学模型可以采用节点电压法、潮流方程法等不同的形式，其中节点电压法是较为常用的一种。

在建立数学模型时，需要考虑电力系统的各种元件，如发电机、传输线路、变压器等，并建立它们之间的等式关系。

第二步，对电力系统的数学模型进行离散化处理。

离散化处理旨在将连续时间的模型转换为离散时间的模型，使其能够进行数值求解。

通常采用微分方程的数值解法，如Euler法、龙格-库塔法等，将微分方程转换为代数方程，并以时间步长为单位对模型进行离散化处理。

第三步，对电力系统的数学模型进行初始条件的设定。

初始条件主要包括系统的初值以及故障发生时刻的初始状况。

初值可以由潮流计算得到，而故障发生时刻的初始状况可以由实际运行数据或者计算得到。

第四步，通过数值求解方法对电力系统的数学模型进行求解。

求解电力系统的数学模型可以采用数值计算软件，如MATLAB等。

求解的过程可以采用迭代法，将求解结果作为初始条件进行下一次迭代，直至求得系统的稳定状态。

第五步，对求解结果进行分析，并判断系统的暂态稳定性。

分析结果一般可以通过绘制曲线或者制作功率图等方式展示。

对于系统的暂态稳定性，常常通过判断系统的各个节点的电压幅值以及相位是否在合理范围内来进行。

如果电压幅值和相位在合理范围内，则系统可以达到稳定状态，反之则无法达到稳定状态。

直接法作为一种传统的暂态稳定分析方法，具有计算精度高、可以考虑系统中各种复杂因素等优点。

然而，直接法也存在一些问题，如离散化处理可能引入误差、计算量较大等。

因此，在实际应用中，人们常常结合其他分析方法，如间接法、回扰法等，来进行电力系统的暂态稳定分析，以提高分析结果的准确性和计算效率。