简单电力系统暂态稳定性计算与仿真
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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。
电力系统稳定性分析与仿真电力系统作为现代社会中不可或缺的基础设施,其稳定性是保障能源的可靠供应和经济运营的重要指标。
在电力系统运行过程中,不可避免地会面临各种挑战,如负荷波动、电网故障等。
为了确保电力系统的安全可靠运行,需要对其稳定性进行分析和仿真研究。
一、电力系统稳定性分析1.稳定性定义电力系统稳定性是指电力系统在发生扰动时,能够快速地恢复到原有状态,并保持一段时间的稳定运行状态。
2.稳定性分类a) 静态稳定性:指电力系统在静态负荷情况下,能够保持电压、频率等变量的稳定性。
b) 动态稳定性:指电力系统在扰动作用下,能够快速地恢复到原有状态,并保持一段时间的稳定运行状态。
3.稳定性评估指标a) 暂态稳定指标:指电力系统在电力故障扰动作用下,可恢复到原有状态的能力,如暂态稳定裕度。
b) 频率稳定指标:指电力系统在负荷波动等情况下,能否保持恒定的电力品质,如频率稳定裕度。
c) 持续稳定指标:指电力系统在经过一定时间后,能否继续保持稳定运行状态,如持续稳定裕度。
二、电力系统稳定性仿真电力系统稳定性仿真是指利用计算机软件模拟电力系统运行过程,对电力系统的稳定性进行分析和评估的一种方法。
常用的电力系统仿真工具有PSSE、MATLAB/Simulink等。
1.仿真模型电力系统的仿真模型需要包括电力设备、电力网络和电力负荷等要素。
通常使用等效电路模型或者状态空间模型进行建模,以保证仿真结果的准确性。
2.仿真技术a) 简化模型:为了提高仿真速度,可以对电力系统模型进行精简。
但需要注意不能过度简化,否则将影响仿真结果的准确性。
b) 增加扰动:为了考虑电力系统运行中可能遇到的各种扰动情况,可以增加扰动条件进行仿真。
c) 仿真结果分析:仿真后得到的结果需要进行分析和综合评估。
可以通过对仿真结果的可视化呈现、曲线对比等方法进行分析。
3.仿真应用a) 电力系统规划方案的评估和优化。
b) 电力系统运行中的故障诊断和处理。
c) 电力系统监测和诊断的兴隆,如智能电网等。
中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY本科毕业论文(设计)论文题目简单电力系统暂态稳定性计算与仿真学生姓名李妞妞指导老师学院中南大学继续教育学院专业班级电气工程及其自动化2014专升本完成时间2016年5月1日毕业论文(设计)任务书函授站(点): 江西应用工程职业学院继续教育分院专业: 电气工程及其自动化注:本任务书由指导教师填写并经审查后,一份由学生装订在毕业设计(论文)的封面之后,原件存函授站。
毕业设计(论文)成绩单摘要随着电力工业的迅速发展,电力系统的规模日益庞大和复杂,出现的各种故障,会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁,并有可能导致电力系统事故的扩大,从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,迫切要求运用电力仿真来解决这些问题,依据电网用电供电系统电路模型要求,因此,论文利用MATLAB 的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型,能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。
论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台,通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型,设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。
本文做的主要工作有:(1)Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建(2)系统故障仿真测试分析通过实例说明,若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中,快速实现故障的自动诊断、检测,对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。
关键词:电力系统;暂态稳定;MATLAB;单机—无穷大;目录前言 (1)第一章电力系统稳定性概述 (1)1.1 电力系统的静态稳定性 (1)1.2 电力系统的暂态稳定性 (1)第二章基于MATLAB的电力系统仿真 (3)2.1 电力系统稳定运行的控制 (3)2.2 MATLAB及SimPowerSystem简介 (3)2.3 配电网的故障现状及分析 (4)2.4 暂态稳定仿真流程 (5)第三章单机—无穷大暂态稳定仿真分析 (5)3.1 电力系统暂态稳定性分析 (6)3.1.1 引起电力系统大扰动的原因 (6)3.1.2 定性分析 (6)3.1.3 提高电力系统稳定性的措施 (8)3.2 单机—无穷大系统原理 (9)第四章Simulink下SimPowerSystem模型应用 (18)4.1 仿真模型的搭建 (19)4.2 运行效果仿真图 (20)4.2.1 改变故障模块中的短路类型 (20)4.2.2 改变系统中的元件参数(改变线路的电阻) (17)4.3 加入电容补偿器后的的仿真图 (25)4.4 小结 (29)第五章结论和展望 (30)参考文献 (32)0 前言随着电力系统规模不断扩大,系统发生故障的影响也越来越大,尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大经济损失,因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第17期·63·文章编号:2095-6835(2021)17-0063-02基于MATLAB/Simulink 的电力系统暂态稳定性分析与仿真姜玉鹏(国网江苏省电力有限公司邳州市供电分公司,江苏徐州221300)摘要:首先简要介绍了电力系统稳定性的概念、分类、特点以及提高系统稳定性的措施。
之后采用MATLAB 中的Simulink 仿真工具对简单电力系统的暂态稳定性进行了建模和仿真分析,并且对提高稳定性的几种措施分别进行了仿真验证。
关键词:电力系统;暂态稳定性;Simulink ;仿真中图分类号:TM712;TM743文献标志码:A DOI :10.15913/ki.kjycx.2021.17.0231引言电力系统的稳定性指当系统受到扰动后,不发生自发振荡或非周期性失步,而能自动恢复到初始稳定运行状态或过渡到新的稳定运行状态的能力。
电力系统的稳定性分析,对于促进电力系统的安全、可靠运行有重大意义。
Simulink 是MATLAB 提供的系统建模仿真工具。
Simulink 的electrical 工具箱提供了各种电力元器件专业模块,包括稳定性仿真分析所用的电力系统稳定器(PSS )、同步发电机、无穷大电源模块等。
2电力系统稳定性2.1电力系统稳定性分类电力系统稳定性分为静态稳定性和暂态稳定性。
静态稳定性是指系统在稳定运行状态下,受到小的扰动后,能恢复到原来的运行状态的能力;暂态稳定性是指系统在稳定运行状态下,受到较大扰动后,能够过渡到新的稳定运行状态的能力。
2.2提高暂态系统稳定性的措施提高暂态稳定,首先考虑的是减少扰动后系统的加速面积,减小大扰动后发电机机械功率和电磁功率的功率差额。
工程中通常采用自动励磁调节器、快速自动重合闸、加装电力系统稳定器(PSS )等。
但单一措施只能对某一范围内的扰动有效果,当扰动超出一定范围后,单纯靠一种调节措施效果较差,因而工程实际中通常是对各种稳定性措施的综合应用。
电力系统电磁暂态仿真流程与算例电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一,而电磁暂态仿真则是电力系统设计和运行中至关重要的一环。
在电力系统中,电磁暂态指的是由于突发事件(如短路、开关操作等)引起的电压、电流和电磁场的瞬时变化。
为了更好地了解和预测电磁暂态对系统的影响,电力工程师们通常会使用仿真软件进行电磁暂态仿真,以评估系统的稳定性和安全性。
电磁暂态仿真流程通常包括以下几个步骤:1. 收集系统数据,首先需要收集电力系统的拓扑结构、线路参数、设备参数等数据,这些数据将作为仿真模型的基础。
2. 建立仿真模型,利用仿真软件(如PSCAD、EMTP等),根据收集到的系统数据建立电力系统的仿真模型,包括发电机、变压器、线路、开关等设备的模型。
3. 定义仿真场景,根据实际情况和仿真的目的,定义仿真场景,包括故障类型、故障位置、故障时刻等。
4. 进行仿真计算,利用仿真软件进行电磁暂态仿真计算,模拟系统在发生故障时的电压、电流和电磁场的变化过程。
5. 分析仿真结果,对仿真结果进行分析,评估系统在电磁暂态下的稳定性和安全性,找出潜在的问题和改进方案。
为了更好地理解电磁暂态仿真流程,下面我们以一个简单的算例来说明。
假设有一个简单的电力系统,包括一个发电机、一条输电线路和一个负载。
我们希望通过仿真分析系统在发生短路故障时的响应。
首先,我们需要收集系统的拓扑结构、线路参数、设备参数等数据,并建立仿真模型。
然后,定义仿真场景,设置短路故障的类型和位置。
接下来,利用仿真软件进行仿真计算,并得到系统在短路故障下的电压、电流和电磁场的变化情况。
最后,我们对仿真结果进行分析,评估系统的稳定性和安全性。
通过电磁暂态仿真,我们可以更好地了解系统在突发事件下的响应情况,为系统设计和运行提供重要的参考和支持。
同时,电磁暂态仿真也为电力系统的故障分析、保护方案设计和故障处理提供了有力工具,有助于提高系统的可靠性和安全性。
因此,电磁暂态仿真在电力系统领域具有重要的应用前景和价值。
电⼒系统静态稳定暂态稳定实验报告电⼒系统静态、暂态稳定实验报告⼀、实验⽬的1.了解和掌握对称稳定情况下,输电系统的各种运⾏状态与运⾏参数的数值变化范围;2.通过实验加深对电⼒系统暂态稳定内容的理解3.通过实际操作,从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施⼆、原理与说明实验⽤⼀次系统接线图如图1所⽰:图1. ⼀次系统接线图实验中采⽤直流电动机来模拟原动机,原动机输出功率的⼤⼩,可通过给定直流电动机的电枢电压来调节。
实验系统⽤标准⼩型三相同步发电机来模拟电⼒系统的同步发电机,虽然其参数不能与⼤型发电机相似,但也可以看成是⼀种具有特殊参数的电⼒系统的发电机。
发电机的励磁系统可以⽤外加直流电源通过⼿动来调节,也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现⾃动调节。
实验台的输电线路是⽤多个接成链型的电抗线圈来模拟,其电抗值满⾜相似条件。
“⽆穷⼤”母线就直接⽤实验室的交流电源,因为它是由实际电⼒系统供电的,因此,它基本上符合“⽆穷⼤”母线的条件。
为了进⾏测量,实验台设置了测量系统,以测量各种电量(电流、电压、功率、频率)。
为了测量发电机转⼦与系统的相对位置⾓(功率⾓),在发电机轴上装设了闪光测⾓装置。
此外,台上还设置了模拟短路故障等控制设备。
电⼒系统静态稳定问题是指电⼒系统受到⼩⼲扰后,各发电机能否不失同步恢复到原来稳定状态的能⼒。
在实验中测量单回路和双回路运⾏时,发电机不同出⼒情况下各节点的电压值,并测出静态稳定极限数值记录在表格中。
电⼒系统暂态稳定问题是指电⼒系统受到较⼤的扰动之后,各发电机能否过渡到新的稳定状态,继续保持同步运⾏的问题。
在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。
正常运⾏时发电机功率特性为:P1=(Eo×Uo)×sinδ1/X1;短路运⾏时发电机功率特性为:P2=(Eo×Uo)×sinδ2/X2;故障切除发电机功率特性为:P3=(Eo×Uo)×sinδ3/X3;对这三个公式进⾏⽐较,我们可以知道决定功率特性发⽣变化与阻抗和功⾓特性有关。
电力系统分析仿真实验报告一、实验目的本实验的目的是通过电力系统分析仿真来研究电力系统的稳态和暂态运行特性,并通过实验结果分析电力系统中存在的问题和改进方案。
二、实验原理1.电力系统稳态分析电力系统稳态分析是指在电力系统稳定运行条件下,对电力系统进行负荷流量和节点电压的计算和分析。
稳态分析的目的是确定电力系统的潮流分布、负荷特性和节点电压,从而评估系统的稳定性和能量传输效率。
2.电力系统暂态分析电力系统暂态分析是指在电力系统出现故障或突发负荷变化时,对系统暂时的电压、电流和功率进行计算和分析。
暂态分析的目的是研究系统在故障或负荷突变时的动态响应和稳定性,以便采取相应措施保障系统的安全稳定运行。
三、实验过程1.电力系统稳态分析实验(1)建立电力系统模型:根据实际情况,建立包含发电机、变电站、输电线路和负荷的电力系统模型。
(2)潮流计算:通过潮流计算方法,对电力系统的负荷流量、节点电压和功率分布进行计算。
(3)结果分析:分析潮流计算结果,评估系统的稳定性和能量传输效率,检查是否存在过负荷或电压偏差等问题。
2.电力系统暂态分析实验(1)建立电力系统模型:在稳态模型的基础上,引入系统故障或负荷突变事件,如短路故障、突发负荷增加等。
(2)暂态计算:通过暂态计算方法,对系统的电压、电流和功率在故障或负荷突变时的动态变化进行计算。
(3)结果分析:分析暂态计算结果,评估系统在故障或负荷突变时的动态响应和稳定性,检查是否存在电压暂降或过载等问题。
四、实验结果与分析1.电力系统稳态分析结果分析:根据潮流计算结果,评估系统的稳定性和能量传输效率,检查系统是否存在过负荷或电压偏差等问题。
如果存在问题,可以通过调整发电机发电功率、变压器变比或线路容量来改善系统运行状况。
2.电力系统暂态分析结果分析:根据暂态计算结果,评估系统在故障或负荷突变时的动态响应和稳定性,检查是否存在电压暂降或过载等问题。
如果存在问题,可以通过引入自动重启装置、电力调度系统等措施来提高系统的恢复能力和稳定性。
电力系统暂态稳定性仿真与评估电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施,其稳定运行对于保障供电质量和维护经济社会的正常运转具有至关重要的意义。
然而,电力系统在面对外界扰动或内部故障时,往往会发生暂态稳定性问题,如电压暂降、频率偏差等现象。
为了保证电力系统的稳定性,提前对暂态过程进行仿真和评估是必要的。
一、电力系统暂态稳定性问题的重要性电力系统的暂态稳定性问题对系统运行的安全性和可靠性造成极大的挑战。
在外界故障或内部故障发生时,电力系统会经历一段时间的暂态过程,这段时间会对设备和系统产生较大的压力和负荷。
如果暂态稳定性问题得不到及时有效的处理,系统可能发生严重事故,导致供电中断、设备损坏甚至引发连锁反应,造成严重的社会经济损失。
二、电力系统暂态稳定性仿真电力系统暂态稳定性仿真是通过建立合理的系统模型和仿真算法,对系统在面对各种外界扰动和内部故障时的暂态响应进行模拟和分析的过程。
通过仿真可以评估系统在不同工况下的暂态稳定性,并预测系统的响应和故障转移过程。
1. 模型建立仿真的第一步是建立电力系统的合理模型。
模型应尽可能精确地反映实际系统的结构和参数。
系统模型包括传输线路模型、发电机模型、负荷模型等。
通过对电力系统的建模,能够更好地分析和评估系统的暂态稳定性。
2. 仿真算法仿真算法是模拟系统暂态过程的关键。
常见的仿真算法包括等值参数法、数值积分法、基于时域方法等。
这些算法能够在仿真过程中对系统的状态进行动态求解,得出系统在不同时间下的电压、频率等运行情况。
三、电力系统暂态稳定性评估电力系统暂态稳定性评估是对系统在暂态过程中的稳定性进行判定和量化的过程。
通过评估,可以对系统在面对各种扰动和故障时的暂态稳定性进行排查和预测,从而采取相应的措施进行保护和改进。
1. 评估指标常用的电力系统暂态稳定性评估指标包括动摇区域面积、暂降电压、频率偏差等。
这些指标能够客观反映系统在暂态过程中的稳定性强弱,辅助分析系统的暂态行为。
引言暂态能量函数法是基于一个古典的力学概念发展而来的,该概念中指出:“对于一个自由的(无外力作用的)动态系统,若系统的总能量V (V (X )>0,X 为系统状态量)随时间变化率恒为负,则系统总能量不断减少,直至最终达到一个最小值,即平衡状态,则此系统是稳定的”。
图9-1 滚球系统稳定原理图9-1所示的滚球系统在无扰动时,球位于稳定平衡点(stable equilibrium point ,SEP);受扰后,小球在扰动结束时位于高度h 处 (以SEP 为参考点),并具有速度v 。
该质量为m 的小球,总能量V 由动能221mv 及势能mgh (g 为重力加速度)的和组成,即0212>+=mgh mv V 若小球与壁有摩擦力,则受扰后能量在摩擦力作用下逐步减少;设小球所在容器的壁高为H (以SEP 为参考点),当小球位于壁沿上,且速度为零时(即处于不稳定平衡状态),相应的势能为mgH ,称此位置为不稳定平衡点(unstable equilibrium point ,UEP),相应的势能为系统临界能量cr V ,即mgH V cr =根据运动原理,我们知道,若忽略容器壁摩擦,在扰动结束时小球总能量V 大于临界能量cr V 时,则小球最终将滚出容器,而失去稳定性;反之cr V V <,则小球将在摩擦力作用下,能量逐步减少,最终静止于SEP 。
而cr V V =为临界状态,显然可根据)(V V cr -判别稳定裕度。
对于一个实际系统要解决两个关键问题:一是对于一个实际系统如何构造(定义)一个合理的暂态能量函数,它的大小应能正确地反映系统失去稳定的严重性;二是如何确定和系统临界稳定相对应的函数值,即临界能量,从而可通过对扰动结束时暂态能量函数值 (即上例中的mgh mv +221)和临界值(即上例中的mgH )的比较来判别稳定性或确定稳定域。
这种判别稳定的方法统称为暂态能量函数法(transient energy function ,TEF 法)。
新能源发电系统稳态与暂态分析建模与仿真随着全球对环境保护的重视和对传统能源资源的枯竭,新能源发电系统的发展逐渐受到广泛关注。
为了确保新能源发电系统的可靠性和安全性,对其稳态和暂态性能进行准确的分析和建模是非常重要的。
本文将介绍新能源发电系统稳态和暂态分析的基本原理以及建模与仿真方法。
一、新能源发电系统稳态分析稳态分析是对电力系统的长期行为进行分析,研究其在稳定工作条件下的性能。
稳态分析主要考虑系统的功率平衡、电压和频率稳定性、电力质量等因素。
1. 功率平衡分析稳态时,新能源发电系统的总输出功率应满足负荷的需求,并保持电网功率平衡。
因此,需要对各个组件的功率输出进行分析和计算,确保系统的总输出功率满足需求。
2. 电压和频率稳定性分析电压和频率的稳定性是衡量新能源发电系统能否正常工作的关键指标。
通过对系统中各个元件的电压和频率进行分析和计算,可以评估系统的稳定性。
同时,也需要考虑并解决主要的电压和频率异常情况,如瞬态过电压和频率偏差等。
3. 电力质量分析由于新能源发电系统使用的是不同的能源源,如风能、太阳能等,其本身会对电力质量产生影响。
因此,需要对系统中的电力质量进行分析和评估,确保满足电网的要求,避免对用户和其他电网设备造成不良影响。
二、新能源发电系统暂态分析暂态分析是对电力系统在短时期内(如突发故障)的反应进行分析,研究其对电网的稳定性和可靠性的影响。
暂态分析主要包括电压暂态稳定和短路电流等方面。
1. 电压暂态稳定分析在新能源发电系统中,突发故障可能导致电压暂态的变动。
因此,需要对系统的暂态过程进行分析和建模,以确保电压的暂态稳定性。
在分析中,需要考虑并解决可能出现的电压暂降、电压暂升等异常情况。
2. 短路电流分析短路故障是指电路中出现短路路径,导致电流异常增大。
在新能源发电系统中,短路故障可能对系统的稳定性产生不利影响。
因此,需要对短路过程进行分析和建模,以评估其对系统的影响,并进行相应的保护设计,确保系统的安全运行。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真与分析电力系统暂态稳定性是指电力系统在受到外部扰动(如短路故障)时,能否在一定时间内恢复到稳定运行状态的能力。
电力系统暂态稳定性的仿真与分析是指利用计算机仿真软件(如MATLAB)对电力系统进行动态模拟,并通过分析模拟结果来评估电力系统的暂态稳定性。
首先,电力系统暂态稳定性仿真与分析需要建立系统的数学模型。
在MATLAB中,可以利用传输线模型、发电机模型、负荷模型等来描述电力系统的动态特性。
这些模型可以采用微分方程或状态空间方程的形式表示,并利用MATLAB的仿真工具箱进行求解。
其次,电力系统暂态稳定性仿真与分析需要考虑电力系统的各个组成部分之间的相互作用。
例如,短路故障会导致发电机和传输线上的电流变化,进而对系统的电压和频率产生影响。
通过建立合适的模型,并在MATLAB中进行仿真,可以分析系统在不同故障条件下的暂态响应。
另外,电力系统暂态稳定性仿真与分析还需要考虑各种控制策略的影响。
例如,自动发电控制系统能够调节发电机的功率输出,提高系统的暂态稳定性。
在MATLAB的仿真中,可以通过改变控制系统参数,评估不同控制策略对系统暂态稳定性的影响。
最后,电力系统暂态稳定性仿真与分析还可以包括对系统的稳定极限进行评估。
稳定极限是指电力系统在一系列故障条件下仍然能够维持稳定运行的能力。
通过在MATLAB中进行大规模的故障扰动仿真,可以计算系统的稳定极限,并评估系统的抗故障能力。
总之,基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真与分析可以帮助电力系统运营商和研究人员评估电力系统的暂态稳定性,并优化系统的控制策略。
这种仿真与分析方法可以提前发现潜在的暂态稳定问题,提高电力系统的可靠性和稳定性。
电力系统暂态稳定的仿真(毕业设计)电力系统的暂态稳定性指的是电力系统在外界扰动作用下,保持动态稳定的能力。
为了保证电力系统的稳定运行,需要对其进行仿真研究以确定系统的暂态稳定范围,确保系统在故障电流等异常情况下依然能够保持稳定。
本文以电力系统暂态稳定的仿真为主题,描述了该仿真的具体实现方法。
首先,介绍了电力系统的暂态稳定性和仿真方法的概念;其次,针对暂态稳定仿真中经常出现的问题,提出了相应的解决措施;最后,通过 Matlab/Simulink 软件模拟实验验证了仿真效果。
一、电力系统暂态稳定性和仿真方法的概念电力系统的暂态稳定性是指电力系统在受到外界扰动(如电路中发生了短路)后,能够在一段时间内实现无限接近于稳态时的新的稳态运行状态。
在电力系统中,暂态稳定性是保障电源电网的重要因素,也是对电网进行规划和运行的重要依据。
电力系统暂态稳定性仿真方法主要包括数值仿真和物理仿真两种方法。
数值仿真是通过电力系统数学模型的方程组数值求解,以计算机为工具进行各种仿真计算的方法。
而物理仿真可以将电力系统的物理模型进行实物构造,用电子设备按照实际尺寸和比例进行模仿并进行实验验证。
二、电力系统暂态稳定仿真中常见问题及解决方法(一)电力系统模型在电力系统的暂态稳定仿真中,模型的合理性对于仿真结果的准确性具有决定性的影响。
所以,在模型的制定阶段,需要密切关注模型的准确性以避免模型误差对仿真结果的影响。
(二)仿真计算仿真计算是确定电力系统暂态稳定性的重要手段。
仿真计算的准确性和评价标准直接影响到仿真结果。
为了获得仿真计算的准确性,需要采用一定的仿真手段,提高仿真精度;同时,要结合历史数据进行仿真计算,并对仿真数据滤波等预处理,以提高数据的准确性。
(三)仿真结果的分析仿真结果的分析有助于判断电力系统的暂态稳定性,同时还可以寻找系统中的问题并针对性优化。
在结果分析过程中,需要对计算数据进行检验和比较,发现异常情况并考虑方案,给出有效的措施以确保电力系统的暂态稳定性。
电力系统稳定性分析与仿真技术研究电力系统是现代社会运转的关键基础设施之一,其稳定性是确保电力供应可靠性和安全性的重要因素。
为了提高电力系统的稳定性,并有效应对各种扰动和故障,研究人员一直致力于开发先进的分析和仿真技术。
本文将深入探讨电力系统稳定性分析与仿真技术的研究进展和应用。
首先,电力系统稳定性分析是评估系统在各种扰动下维持正常运行的能力。
这种分析过程主要包括振荡稳定性、暂态稳定性和静态稳定性。
振荡稳定性研究主要关注系统频率的动态特征,以预测系统运行时是否会发生不稳定的频率振荡。
暂态稳定性研究侧重于系统在短期大幅扰动(如电力故障)后的恢复能力。
静态稳定性研究则关注系统在长期状态下的稳定性,以分析系统是否能够从各种操作条件中恢复到正常状态。
其次,电力系统稳定性分析与仿真技术的发展为研究人员提供了强大的工具来解决电力系统稳定性问题。
传统的电力系统稳定性分析方法主要基于线性化模型和频域分析技术,有限元分析也被广泛应用于系统响应的实时仿真和参数估计。
然而,传统方法存在一些局限性,特别是对于大规模复杂系统来说,传统方法往往难以满足实际需求。
随着计算机技术的飞速发展,基于数值计算方法的电力系统稳定性分析和仿真技术得到了广泛应用。
蒙特卡洛模拟、概率密度分布和灵敏度分析等方法被用于分析系统在不确定性条件下的稳定性。
仿真技术的发展也为电力系统稳定性分析提供了更为准确和快速的方法。
例如,基于物理模型的仿真技术可以模拟系统各种操作状态的稳态和暂态响应,并对系统中的任何部分进行精确建模和仿真。
此外,多领域协调仿真技术对电力系统稳定性研究的进展也起到了重要作用。
由于电力系统处于与许多其他领域(如电力市场、能源系统、环境等)的密切联系中,对电力系统稳定性的分析必须考虑多方面因素的影响。
多领域协调仿真技术对于研究系统整体稳定性和各个子系统之间的相互影响非常有价值。
然而,电力系统稳定性分析与仿真技术在实际应用中仍然存在一些挑战。
中南大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY本科毕业论文(设计)论文题目简单电力系统暂态稳定性计算与仿真学生姓名李妞妞指导老师学院中南大学继续教育学院专业班级电气工程及其自动化2014专升本完成时间2016年5月1日毕业论文(设计)任务书函授站(点): 江西应用工程职业学院继续教育分院专业: 电气工程及其自动化注:本任务书由指导教师填写并经审查后,一份由学生装订在毕业设计(论文)的封面之后,原件存函授站。
毕业设计(论文)成绩单摘要随着电力工业的迅速发展,电力系统的规模日益庞大和复杂,出现的各种故障,会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁,并有可能导致电力系统事故的扩大,从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,迫切要求运用电力仿真来解决这些问题,依据电网用电供电系统电路模型要求,因此,论文利用MATLAB 的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型,能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。
论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台,通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型,设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。
本文做的主要工作有:(1)Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建(2)系统故障仿真测试分析通过实例说明,若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中,快速实现故障的自动诊断、检测,对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。
关键词:电力系统;暂态稳定;MATLAB;单机—无穷大;目录前言 (1)第一章电力系统稳定性概述 (1)1.1 电力系统的静态稳定性 (1)1.2 电力系统的暂态稳定性 (1)第二章基于MATLAB的电力系统仿真 (3)2.1 电力系统稳定运行的控制 (3)2.2 MATLAB及SimPowerSystem简介 (3)2.3 配电网的故障现状及分析 (4)2.4 暂态稳定仿真流程 (5)第三章单机—无穷大暂态稳定仿真分析 (5)3.1 电力系统暂态稳定性分析 (6)3.1.1 引起电力系统大扰动的原因 (6)3.1.2 定性分析 (6)3.1.3 提高电力系统稳定性的措施 (8)3.2 单机—无穷大系统原理 (9)第四章Simulink下SimPowerSystem模型应用 (18)4.1 仿真模型的搭建 (19)4.2 运行效果仿真图 (20)4.2.1 改变故障模块中的短路类型 (20)4.2.2 改变系统中的元件参数(改变线路的电阻) (17)4.3 加入电容补偿器后的的仿真图 (25)4.4 小结 (29)第五章结论和展望 (30)参考文献 (32)0 前言随着电力系统规模不断扩大,系统发生故障的影响也越来越大,尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大经济损失,因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。
电力系统是一个复杂的动态系统,一方面,它必须时刻保证可靠的电能质量;另一方面,它又处于不断的扰动之中,扰动发生的时间、地点、类型、严重程度均具有较大的随机性。
当扰动发生后,一旦发生稳定性问题,系统可能会在几秒内发生严重后果。
对于系统某一特定的稳定运行状态,以及对于某一特定的扰动,如果在扰动后系统能达到一个可以接受的稳定运行状态,则系统运行处于暂态稳定。
在电力系统规划、设计等工作中都要进行大量的暂态稳定分析。
通过暂态稳定分析,可以看到各种稳定措施的效果以及稳定控制的性能。
因此,通过时域仿真来验证电力系统在某一状态时是否稳定,具有重要的理论和实际意义。
第一章电力系统稳定性概述1.1 电力系统的静态稳定性电力系统的静态稳定性是指电力系统受到小干扰后,不发生自发震荡或非周期性失步,自动恢复到初始运行状态的能力。
电力系统几乎时时刻刻都受到小的干扰。
例如:系统中负荷的小变化;又如架空输电线路因摆动引起的线间距离(影响线路电抗)的微小变化等等。
因此,电力系统的静态稳定问题实际就是确定系统的某个运行稳态能否保持的问题。
1.2 电力系统的暂态稳定性电力系统暂态稳定性是指电力系统在某个运行情况下突然受到较大扰动后,能否经过暂态过程达到新的稳定状态或恢复到原来的状态。
这里所谓的大干扰,一般是指短路故障、突然断开线路或减小发电机出力等。
如果受到大的干扰后仍能达到稳定运行,则电力系统在这种情况下是暂态稳定的。
反之,如果系统受到大的干扰后不能再建立稳态运行状态,而是各发电机组转子间一直有相对运动,相对角不断的变化,因而系统的功率、电流和电压都不断震荡,以致整个系统不再能继续运行下去,则称为系统在这种运行情况下不能保持暂态稳定。
引起电力系统大扰动的原因很多,归纳起来,主要有以下几种。
一、引起电力系统大扰动的主要原因(1)负荷的突然变化。
如切除或投入大容量的用户引起较大的扰动。
(2)切除或投入系统的主要元件。
如切除或投入较大容量的发电机、变压器和较重要的线路引起的大的扰动。
(3)电力系统的短路故障。
它对电力系统的扰动最为严重。
在短路故障中,其中以三相短路最为危险,引起电力系统的扰动最大,于是系统的暂态稳定性常常遭到破坏。
但此种严重故障发生的次数最少,据统计,在高压电力系统中发生三相短路的次数一般占总短路次数的6%~7%左右。
两相接地短路和两相短路对于电力系统的扰动也较大,其中两相接地短路的危害程度仅次于三相短路。
但在一般的高压系统中发生这两种短路的次为23%~24%左右,比三相短路发生的次数要多。
单相短路在高压系统中发生的次数最多,一般可占70%左右。
但单相短路对系统的扰动在短路故障中是最小的,其中瞬时性雷击单相短路又占单相短路的70%左右,它对系统的影响就更小了。
二、暂态过程按时间分为下面三个阶段(1)起始阶段:指故障后约1s内的时间段。
在这期间系统中的保护和自动装置有一系列的动作,例如切除故障线路和重合闸、切除发电机等。
但是在这个时间段中发电机的调节系统还来不及起到明显的作用。
(2)中间阶段:在起始阶段后,大约持续5s左右的时间段。
在这期间发电机组的调节系统已发挥作用。
(3)后期阶段:中间阶段以后的时间。
这时动力设备中的过程影响到电力系统的暂态过程。
另外,系统中还将由于频率和电压的下降,发生自动装置切除部分负荷等操作。
三、暂态稳定的分析方法分析方法:不同于静态稳定问题的分析,不能做线性化处理,暂态稳定问题研究的特点有:(1)暂态稳定性与否和原来运行方式及干扰种类有关。
(2)系统暂态稳定过程是一个电磁暂态过程和机电暂态过程汇合在一起的复杂的运动过程,它们互相作用、互相影响。
第二章基于MATLAB的电力系统仿真电力系统在运行中易受到多种因素的影响而发生故障,威胁系统的安全可靠性,因此迅速、准确地探测出电缆故障并对其进行分析,对提高供电可靠性、减少故障修复费用及停电损失具有重要理论意义和实用价值[1]。
目前,线路保护已经进入微机保护时代,电力系统继电保护中的信号处理仍以分析为主,同时考虑到电力运行实际情况,在Matlab/Simulink平台下更好的运用仿真手段更突出了现实意义。
2.1 电力系统稳定运行的控制电力系统暂态功角稳定控制是电力系统稳定运行的第一道防线。
暂1态稳定性是指电力系统在受到大干扰( 如短路故障, 突然增加或减少发电机出力、大量负荷, 突然断开线路等) 后, 各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力, 通常指第一或第二振荡周期不失步。
提高电力系统暂态稳定性的措施是多样的, 本文以单机—无穷大系统为例, 主要利用matlb软件对单机—无穷大系统进行仿真,对线路发生接地短路故障在一定时间内切除后,发电机的转速随时间的变化情况,发电机转速的变化又影响了电力系统中电压、电流和发电机电磁功率的变化。
通过仿真参数来证明电力系统暂态稳定方面的理论。
2.2 MATLAB及SimPowerSystem简介MATLAB是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写,由Mathworke 公司开发的一套功能强大的软件,最早它主要用于科学计算。
后来随着MATLAB功能的不断增强和应用的普及,很多领域的专家为MATLAB写了专门的工具箱,用以拓展MATLAB的功能,这大大扩大了MATLAB的应用范围。
所以现在的MATLAB已不仅仅局限与现代控制系统分析和综合应用,它已是一种包罗众多学科的功能强大的技术计算语言,是当今世界上最优秀的数值计算软件之一。
它强大的科学运算与可视化功能,简单易用,开放式可扩展环境,特别是所附带的30多种面向不同领域的工具箱支持,使得它在许多科学领域中成为计算机辅助设计和分析,算法研究和应用开发的基本工具和首选平台[2]。
MATLAB环境下的Simulink 是用于对复杂动态系统进行建模和仿真的图形化交互式平台。
运行于Simulink下的PSB(Power System Blockset)是针对电力系统的工具箱,从Matlab 6.0开始它被重新命名为SPS (SimPowerSystem)。
SimPowerSystem是以Hydro-Quebec'研究中心的专家为主的MATLAB的开发的工具箱,主要用于电力系统电力,电子电路的仿真。
随着MATLAB的不断升级,SimPowerSystem也得到了很大的发展。
现在,从MATLAB13版的开始,SimPowerSystem和SimMechanies一起作为现实模型产品族的成员,结合Simulink的使用,可以仿真电气,机械以及控制系统。
使用SimPowerSystem,不需要学习复杂的软件命令,编写软件代码,用户可以专注于物理模型本身,通过与实际电路图非常相似的符号,表示复杂的电网,这有助于大大提高仿真的效率。
2.3 配电网的故障现状及分析电力系统中压配电网一般采用不直接接地或经消弧线圈接地方式,因其发生接地故障时,流过接地点的电流小,所以称为小电流接地系统。
此系统中接地故障最高,由于三个线电压仍然对称,不影响负荷连续供电,故不必立即跳闸,但接地后非故障相电压会升高,长时间带故障运行会影响系统安全,因此需要对故障时刻和故障线路进行检测。
另外故障初期接地点常常伴有很大的接地电阻,各次谐波电流分量很小这将影响故障检测的灵敏度。
因此,需要具有很强的处理微弱信号能力的数字信号处理方法去分析非平稳信号。
对配电网接地短路故障的研究,主要有利用短路后的稳态分量、谐波分量和暂态分量等几种方法。
利用故障后的稳态分量进行故障检测,存在的问题是接地稳态分量太小常导致选线装置不能正确动作而且该方法要求有一个持续的稳态短路过程因此在发生间歇性电弧接地时便不再适用,因此利用能对突变的微弱的非平稳故障信号进行精确处理的小波分析理论,可以很好地分析电力系统电磁暂态过程并提取出故障特征,。