【完整版】电力系统暂态稳定性仿真研究毕业论文设计40论文41中期报告
- 格式:doc
- 大小:695.50 KB
- 文档页数:31
电力系统的暂态稳定性研究引言:随着工业化进程的加快和人民生活水平的提高,对电力的需求也日益增长。
电力系统作为供应电能的基础设施,它的稳定运行对于经济发展和社会稳定具有重要意义。
然而,电力系统中存在着各种各样的暂态问题,如过电压、过电流、频率偏离等,这些问题若不能得到及时有效的解决,就会对电力系统的正常运行和供电能力产生不利影响。
因此,研究电力系统的暂态稳定性问题,提高其抗干扰能力,具有重要的理论价值和实际应用意义。
第一部分:电力系统暂态稳定性的概念与重要性1.1 暂态稳定性的定义暂态稳定性是指电力系统在受到外界扰动(如短路故障、负荷突变等)后,能够在一定时间内恢复到正常工作状态的能力。
暂态稳定性是电力系统运行可靠性的重要指标之一。
1.2 暂态稳定性的重要性暂态稳定性对于电力系统的运行具有重要的意义。
首先,暂态稳定性是保障电力系统安全运行的基础,能够有效防止电力系统发生严重的暂态失稳事故。
其次,暂态稳定性使得电力系统具备抗干扰的能力,能够应对电力系统中的各种故障或扰动。
再次,暂态稳定性对于电力网络的规划和设计起着重要的指导作用,能够提高电力系统的经济性和可持续发展性。
第二部分:影响电力系统暂态稳定性的因素及研究方法2.1 影响暂态稳定性的因素电力系统的暂态稳定性受到众多因素的影响,主要包括供电能力、发电机组参数、负荷特性、输电线路参数等。
这些因素相互作用,会对电力系统的暂态稳定性产生重要影响。
2.2 暂态稳定性的研究方法为了研究电力系统的暂态稳定性,学者们提出了多种研究方法。
其中,最常用的方法是通过建立电力系统的数学模型,并运用仿真软件(如PSS/E、MATLAB 等)进行仿真分析。
通过仿真模拟,可以模拟电力系统在受到扰动后的暂态过程,进而分析其暂态稳定性。
第三部分:提高电力系统暂态稳定性的方法与措施3.1 增强供电能力供电能力是保障电力系统暂态稳定性的基础。
通过提高电力系统的设备容量、电源接入比例、电网规模等方式,可以增强供电能力,提高电力系统的暂态稳定性。
基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究电力系统暂态稳定性研究是电力系统研究领域中的一个重要方向,其中基于MATLAB的仿真方法是一种常用的研究手段。
本文将介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究的主要内容和方法。
电力系统暂态稳定性是指电力系统在扰动发生后,恢复稳定运行的能力。
电力系统暂态稳定性的研究可以分为两个方面,即暂态过程研究和稳定性评估。
暂态过程研究主要关注电力系统在扰动发生后的响应过程,包括电压、电流、功率等参数的变化过程。
稳定性评估则是对电力系统暂态稳定性进行定量评估和分析,包括临界动态稳定的最大扰动规模以及稳定裕度等指标。
在进行电力系统暂态稳定性仿真研究时,MATLAB是一个常用的仿真工具。
MATLAB具有强大的数值计算和仿真功能,可以方便地建立电力系统的数学模型,并进行仿真实验。
下面将介绍基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究的具体步骤。
首先,需要建立电力系统的数学模型。
电力系统可以通过节点电压和支路功率的代数方程和微分方程进行描述。
电力系统的数学模型可以根据实际系统的特点进行建立,包括发电机模型、负荷模型、传输线模型等。
其次,需要确定仿真的目标和参数。
在进行电力系统暂态稳定性仿真研究时,需要明确仿真的目标和所关注的参数,例如电压的稳定性、功率的变化等。
然后,进行电力系统暂态稳定性仿真实验。
通过MATLAB中的仿真工具,可以输入电力系统的数学模型和参数,进行仿真实验。
仿真实验可以通过改变系统的初始状态和输入参数,观察系统的响应过程和稳定性变化。
最后,进行仿真结果分析和评估。
通过对仿真结果的分析和评估,可以得到电力系统暂态稳定性的定量指标和结论。
仿真结果可以通过绘制波形图、相图等方式进行可视化展示,并进行统计和分析。
总的来说,基于MATLAB的电力系统暂态稳定性仿真研究是一种有效的研究手段,可以帮助研究人员深入了解电力系统暂态过程和稳定性特性。
通过仿真实验,可以评估电力系统的暂态稳定性,指导实际运行和调度,提高电力系统的安全性和稳定性。
电力系统暂态稳定性研究随着社会的发展和人民生活的不断改善,电力在现代社会中的作用愈加重要。
然而,电力系统的暂态稳定性问题却是电力工程领域中一个重要而复杂的难题。
本文将探讨电力系统暂态稳定性的研究进展以及相关关键技术。
第一部分:暂态稳定性基本概念暂态稳定性指的是系统在发生扰动(如故障)后,经过一段时间的调节过程后,能回到新的稳定工作状态的能力。
暂态稳定性的研究是电力系统运行和控制的基础,它涉及到电力系统动态响应、稳定边界和稳定控制等关键方面。
第二部分:暂态稳定性研究方法目前,暂态稳定性研究主要采用系统仿真、实验和观测三种方法。
系统仿真是一种基于计算机模型的仿真方法,通过对电力系统的动态行为进行建模和计算,研究系统对不同故障的响应过程。
实验方法则是基于实际电力系统的实验数据,通过设备和设施搭建的实验平台,模拟系统在不同工况下的行为。
观测方法则是通过电力系统运行中的实测数据,对系统的暂态稳定性进行分析和研究。
第三部分:暂态稳定性评估指标暂态稳定性评估指标是对电力系统暂态稳定性进行量化和评估的工具。
常用的指标包括暂态稳定裕度、暂态过电压、暂态电流和角稳定裕度等。
这些指标能够从不同角度反映系统在暂态过程中的行为和稳定性。
第四部分:暂态稳定性改善技术为了提高电力系统的暂态稳定性,研究人员提出了许多相关的改善技术。
例如,调整发电机励磁系统,增强发电机对系统扰动的响应能力;改善电力系统的电容补偿技术,提高电能传输的效率和稳定性;优化系统的控制策略,提高暂态过程中的稳定性等。
第五部分:暂态稳定性研究进展和挑战目前,随着电力系统规模的不断扩大以及电力负荷的增加,电力系统暂态稳定性研究面临着前所未有的挑战。
一方面,电力系统的复杂性和非线性特性使得暂态稳定性研究变得更加复杂和困难。
另一方面,新能源的接入和智能电网的发展给暂态稳定性带来了新的问题和挑战。
总结:电力系统暂态稳定性研究是电力工程领域中一个重要的课题,它关系着电力系统的安全稳定运行。
毕业设计(论文)设计(论文)题目:电力系统稳定性的研究与仿真分析学生姓名:指导教师: 1004103003二级学院:机电工程学院专业:电力工程及其自动化班级: 10电气(1)班学号: 1004103003 提交日期: 2014年 5月 3日答辩日期:年月日目录摘要.............................................................. I I Abstract........................................................... I I 绪论............................................................. I II 第一章电力系统概述. (1)电力系统的稳定性概述 (1)我国的电力系统 (1) (2)电力发展需求强劲 (2)第二章电力系统稳定性分析 (4)电力系统稳定的研究方法 (4)电力系统稳定的判定方法 (5)等面积定则 (5)极限切除角 (7) (8) (8)提高电力系统稳定性的措施 (9)第三章基于MATLAB的电力系统仿真 (11)MATLAB简介 (11)Simulink简介 (11)第四章基于SIMULINK的单机无穷大系统的稳定性仿真 (13)单机—无穷大系统原理 (13)采用的模块及其参数设置 (14)仿真系统模型步骤 (14) (16) (24)第五章对仿真模型进行故障扰动分析 (28)单相短路接地故障分析 (28)单相断路故障 (30)第六章结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)电力系统稳定性的研究与仿真分析摘要随着社会的进步,对电力的需求也越来越大,这就使全世界大规模建设超高电压,超大规模的电力系统。
然而电力系统愈发复杂,若出现故障造成的事故影响将会非常大。
所以我们迫切需要研究电力系统的稳定性以求提前预防或及时解决故障。
电力系统暂态稳定性仿真研究本科生电力系统暂态稳定性仿真研究是电力系统领域中的一项重要研究工作。
随着电网规模的不断扩大和电力系统负荷的增加,电力系统在面临各种异常事件和故障时,需要保证系统的稳定运行。
因此,对电力系统的暂态稳定性进行仿真研究,能够为电力系统的设计、运行和调度提供重要的参考。
电力系统暂态稳定性是指系统在受到外部扰动或内部故障后,能够在一定时间内恢复到稳定工作状态的能力。
其研究对于电网的稳定运行至关重要。
随着电力系统的规模扩大和复杂性的增加,传统的解析方法无法满足对系统暂态稳定性的准确评估和控制要求。
因此,采用仿真方法对电力系统的暂态稳定性进行研究已成为一种重要的手段。
电力系统暂态稳定性仿真主要以计算机仿真方法为基础,通过对电力系统的动态过程进行模拟,分析系统对不同异常事件的响应和恢复能力。
其中,常用的仿真方法包括数值解法、模型求解方法和统计模拟等。
通过仿真,可以得到电力系统在故障发生后的动态过程,预测系统的稳定边界范围,评估稳定控制策略的有效性,并提供优化方案和控制建议。
电力系统暂态稳定性仿真研究通常包括以下几个方面:首先,建立电力系统的模型。
模型的建立需根据实际系统的运行特点,包括发电机、输电线路、变电站等各个组成部分,并结合各种设备的动态特性进行建模。
其次,确定仿真场景和故障事件。
通过设定合理的参数和条件,模拟电力系统在各种工作状态下的暂态响应,并注重考虑不同类型的故障情况,如短路故障、欠频或超频等。
然后,采用相应的求解方法,对电力系统的动态过程进行数值仿真计算,以得到系统的动态响应和状态变化。
最后,通过分析仿真结果,评估电力系统的暂态稳定性,并提出相应的控制策略和优化方案。
电力系统暂态稳定性仿真研究的意义在于预测电力系统在面临各种异常情况时的响应,为电力系统的运行和调度决策提供参考,提高系统的稳定性和可靠性。
此外,研究还可以帮助设计新型的保护设备和控制策略,提高电网的应急能力和抗干扰能力。
电力系统中的暂态稳定性分析与控制研究随着社会经济的快速发展,对电力系统的可靠供电要求越来越高。
然而,电力系统中暂态稳定性问题的存在给电网的安全运行带来了挑战。
因此,电力系统中的暂态稳定性分析与控制研究成为了当前电力领域的一个热门话题。
暂态稳定性是指电力系统在受到外界扰动或内部故障时,转速、电压和电流等运行参数的短期变化过程,以及在扰动消失后的恢复速度。
暂态稳定性问题主要包括电力系统的小扰动稳定、中扰动稳定和大扰动稳定。
在电力系统中,暂态稳定性的研究旨在解决以下问题:一是分析电力系统中各种外界干扰和内部故障对系统的影响,以及可能造成的系统失稳现象;二是研究对电力系统进行控制,提高其暂态稳定性,降低因电力系统暂态失稳而导致的电网事故发生概率。
为了实现电力系统的暂态稳定性分析与控制研究,研究人员采用了多种方法和技术。
其中,最常用的方法之一是采用数学模型进行仿真分析。
通过建立电力系统的数学模型,可以模拟系统在各种扰动和故障情况下的动态响应,进而分析系统的暂态稳定性水平。
此外,也可以利用现场实验和现场测量数据对电力系统进行暂态稳定性分析。
这种方法可以提供真实的系统特性和性能指标,更加准确地评估电力系统的暂态稳定性。
在暂态稳定性控制方面,研究人员提出了许多有效的控制策略和方法。
其中,最常用的方法之一是采用控制器对电力系统进行控制。
控制器可以根据系统实时的状态信息,通过调节系统的控制参数和控制策略,及时采取补偿措施,以提高系统的暂态稳定性。
同时,还可以利用先进的控制算法,如模糊控制、神经网络控制和优化控制等,对电力系统进行智能化控制,提高系统的暂态稳定性。
此外,电力系统中的暂态稳定性问题也需要结合电力设备的特性进行研究。
不同类型的电力设备在暂态稳定性方面的特征和响应可能存在差异,因此需要针对具体的设备类型进行相应的研究和分析。
例如,变压器的暂态稳定性问题可以通过分析其电磁特性、绝缘特性和短路特性来进行研究。
总之,电力系统中的暂态稳定性分析与控制研究对于提高电力系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
《电力系统暂态分析》课程实验报告姓名:学号:一、实验目的1、掌握PSS/E软件的使用,能够熟练地在仿真环境中建立仿真模型,并导入数据;2、掌握暂态仿真步骤和故障设置方法;3、能够分析仿真数据,利用等面积定则原理总结故障切除时间对暂态稳定的影响。
二、实验内容及步骤1.在PSS/E软件中搭建如图1所示仿真模型。
其详细数据见文件1mach1bus.raw。
图1 仿真模型示意图2.导入数据文件。
打开PSS/E程序,加载数据文件1mach1bus.raw;3.计算潮流。
点击Power flow→Solution→Solve(……),点击Solve按钮,Close退出;4.显示潮流结果。
点击Power flow→Reports→Bus based reports,点击Go按钮,Close退出;潮流结果截图如图2所示。
图2 潮流计算结果5.转换发电机类型。
点击Power flow→Convert loads and generators,选择Generators,再选Use Zsorce,点击Convert按钮即可,Close退出;6.导入动态数据。
点击File→Open,导入1mach1bus.dyr,点击OK退出;7.设置仿真步长。
点击Dynamics→Simulation→Solution parameters,在Simulation parameters下面的Delta中填写步长为0.01,在Freq. filter中填写频率增量最大值为0.02,点击OK即可;8.设置要输出的变量。
点击Dynamics→Define simulation output(CHAN)→Machine quantity,选择母线1和4上发电机的相应Angle变量即可;9.选择输出文件,初始化并且运行到故障起始时刻。
点击Dynamics→Simulation→Perform simulation(STRT/RUN),在Channel output file中选择要输出到的out文件,比如选择a20(默认为a20.out)。
电力系统的稳定性研究分析毕业论文第一章概述第1.1节稳定性概述电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备组成的网络,它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。
电力系统的运行状态由运行参量来描述。
电力系统中同步发电机只有在同步运行状态下,其送出的电磁功率为定值,同时在电力系统中各节点的电压及各支路功率潮流也都是定值,这就是电力系统的稳定运行状态。
反之,如果电力系统中各发电机不能保持同步,则发电机送出的电磁功率和全系统各节点的电压及支路的功率将发生很大幅度的波动。
如果不能使电力系统中各发电机间恢复同步运行,电力系统将持续处于失步运行状态,即电力系统失去稳定状态。
保证电力系统稳定是电力系统正常运行的必要条件。
只有在保持电力系统稳定的条件下,电力系统才能不间断的向各类用户提供合乎质量要求的电能。
电力系统失去稳定的原因是在运行中不断受到内部和外部的干扰,小的负荷波动,大的如电力元件发生短路故障等,使电气连接在一起的各同步发电机的机械输入转矩与电磁转矩失去平衡。
电力系统稳定一般按电力系统承受干扰的大小分为静态和暂态稳定两大类。
在大的干扰下电力系统的运行参数将发生很大的偏移和振荡,所以必须考虑电力系统的非线性,从电力系统的机电暂态过程来判断系统的稳定性。
第1.2节电力系统暂态稳定电力系统在某一运行方式下,受到外界大干扰后,经过一个机电暂态过程,能够恢复到原始稳定运行方式,则认为电力系统在这一运行方式下是暂态稳定的。
电力系统暂态稳定性与干扰的形式有关,一般有三种形式:1)突然变化电力系统的结构特性,最常见的是短路,无故障断开线路也属于这一类干扰。
2)突然增加或减少发电机出力,如切除一台容量较大的发电机。
3)突然增加或减少大量负荷,如切除或投入一个大负荷。
在电力系统受到大的干扰后,其机电暂态过程是一组非线性状态方程式,不能进行线性化,所以一般采用数值积分的时域分析法,将计算结果绘出运行参数对时间的曲线,用以判断电力系统的暂态稳定性。
电力系统稳定性分析与仿真研究电力系统的稳定性是指系统在各种干扰和异常情况下,保持正常运行和供电能力的能力。
稳定性问题是电力系统运行中一个重要的研究领域,对于确保电力系统的可靠运行和供电质量具有至关重要的作用。
本文将对电力系统的稳定性进行分析与仿真研究。
一、电力系统稳定性分析电力系统的稳定性分析是通过对系统中各种运行状态下的各个元件的参数和状态进行分析,判断系统是否能够在干扰和异常情况下保持稳定运行的能力。
电力系统的稳定性主要包括静态稳定性和动态稳定性。
静态稳定性是指系统在负荷变化、短路故障等静态条件下能否保持稳定运行的能力。
静态稳定性分析主要涉及功率平衡、电压稳定以及各种电气约束等问题。
动态稳定性是指系统在大幅度扰动或故障发生时能否以合理的方式恢复到稳态工作状态。
动态稳定性分析主要涉及系统的惯性特性、振荡特性以及控制和保护措施等问题。
稳定性分析通常基于电力系统的数学建模,利用数字仿真技术对系统进行模拟分析。
根据稳定性分析的目的和要求,可以采用不同的仿真工具和方法来进行分析。
二、电力系统稳定性仿真研究电力系统稳定性仿真研究是通过对电力系统进行数字化建模,并采用计算机仿真技术进行系统的稳定性分析。
稳定性仿真主要包括系统建模、仿真参数设置、仿真试验和结果分析等步骤。
1. 系统建模系统建模是电力系统稳定性仿真的基础。
建模的目的是将实际的电力系统抽象为一个数学模型,包括各个元件的参数和连接关系等。
常用的建模方法包括节点法、支路法以及组合法等。
2. 仿真参数设置仿真参数设置是指对系统模型中各个元件的参数进行确定。
参数设置的准确性直接影响到仿真结果的可信度。
参数设置包括电力元件的等值参数、系统负荷的设置以及故障情况的考虑等。
3. 仿真试验仿真试验是通过对系统模型进行仿真运行,模拟实际系统中的各种干扰和异常情况,以验证系统的稳定性。
仿真试验可以模拟负荷变化、短路故障、发电机失灵等情况,并通过仿真结果对系统的稳定性进行评估。
目录1 电力系统暂态稳定性概述 (1)1.1电力系统暂态稳定及其意义 (1)1.2国外研究现状及发展趋势 (2)1.3国内发展研究的现状 (2)2 电力系统暂态稳定研究的内容和方法 (5)2.1电力系统暂态稳定研究的内容 (5)2.2研究方法 (5)2.3提高电力系统暂态稳定的方法 (6)2.4研究设计的内容 (7)3 电力系统常用仿真简介 (9)3.1常用的电力系统仿真软件 (9)3.2MATLAB简介 (9)3.3MATLAB保存图形 (10)4 基于SIMULINK的单机无穷大系统的暂态稳定性仿真 (11)4.1单机-无穷大系统的建模 (11)4.2采用的模块及其参数设置 (12)4.3 电力系统暂态稳定性仿真 (18)时间安排 (26)参考文献 (29)1 电力系统暂态稳定性概述1.1 电力系统暂态稳定及其意义对于某一特定的稳定运行状态,以及对于某一特定的扰动,如果在扰动后系统可以达到一个可以接受的稳定运行状态,则对此初始状态及此扰动而言,称之为暂态稳定。
电力系统是一个复杂的动态系统,一方面它必须时刻保证必要的电能质量及数量;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、严重性均有随机性,扰动发生后的系统动态过程中一旦发生稳定性问题,系统可能在几秒内发生严重后果,造成极大的经济损失和社会影响。
电力系统暂态分析的主要目的是检查系统在大的扰动下(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,如果能同步运行,并具有可接受的频率和电压水平,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分析。
通过暂态分析还可以考察和研究各种稳定措施的效果以及稳定控制的性能,因此通过仿真来验证所求结果是否正确,即电力系统在某一状态时是否是稳定的具有重要意义。
电力线系统稳定的破坏,往往会导致系统的解列和崩溃,造成大面积停电,所以保证电力系统稳定是电力系统安全运行的必要条件。
判定电力系统暂态稳定性主要是在大扰动下检查系统中各发电机组间能否保持同步运行水平,并具有可以接受的电压和频率水平。
对这项工作已深入多年,并在离线计算中有成熟的算法取得了良好的成果。
然而,随着电力市场化和区域联网的不断推进,电网运行状态越发复杂多变且接近其极限水平,同时,近年来国内外时有发生由于系统暂态稳定性不足且对策迟缓引起的大停电事故,造成了经济上的巨大损失,这些都提示着我们提高对电网稳定性分析的重视。
只有更快速更准确地对系统处于的稳定水平进行判断,找到稳定性遭到威胁的环节才能进而有效地采取措施改善系统运行状态。
为此,进一步深入研究改进原有暂态稳定分析方法,开拓新的创造性的方法,解决其在实际系统中的应用的难题,仍然是我们面对的重要课题。
1.2 国外研究现状及发展趋势随着社会的进步和科技的发展,近年来世界各地也出现了一些大的电力系统,这些系统通常具有范围广、强非线性的特点。
随着电力市场化和区域联网的不断推进,电网运行状态越发复杂多变且接近其极限水平,在运行中,由于某种破坏性的原因,有时会引起电力系统崩溃的问题,如发生在2003年8月14日的美加大停电,2012年7月30日的印度电网大停电。
这都给我国的电网的运行带来了很多启示。
我们知道,美国的电网是错综复杂的,以前曾经认为电网越复杂就越安全,可是美加大停电告诉我们事实并非如此。
实际上,美国电网的每段输电线比较短,这就导致了有很多节点;另外,美国是个资本主义国家,电网在运行的时候考虑的更多的是经济因素,所以在美国电网中存在有比较破旧的设备。
诸多因素导致了美加大停电,其实这也不是偶然现象了,在此之前美国已经出现过两次规模较大的停电了。
印度电网,印度同中国一样都是大的发展中国家。
印度的装机容量和电压水平发展的也很迅速,但和我国还有较大的差距。
印度发电量世界排名第五,仅次于美国,中国,日本和俄罗斯,但印度的电力供应严重不足。
2012年7月印度两天之内连续发生大面积停电事故,是有史以来影响人口最多的电力系统事故,超过6.7亿人口受到了停电的影响。
从事故前印度北方电网严重超载运行情况来看,线路跳闸前,电网已严重超过其稳定限额运行,从而导致大面积停电。
电力系统暂态稳定matlab仿真在国内外已经很成熟,但是,无论我们怎么考虑暂态稳定性都不为过。
因为从全球来看,大面积停电并不罕见。
所以电力系统的暂态稳定依然是个重要的课题。
1.3 国内发展研究的现状对于我国电网来说,其覆盖面积大,结构薄弱,负荷密度极不均匀,而电源有往往远离负荷中心。
由于长期以来输电线路总长度年增长率比总装机容量增长率小得多,故进一步恶化了系统的安全稳定性。
电力系统的互联,可以带来显著地经济效益,但是长期以来,“分省平衡”的策略成为我国电力发展的重要弊端,严重地制约着我国电力资源的优化配置,全国联网的进程明显滞后。
同时,电网的互联使得电力系统的规模变大,从而引起事故的可能性也越大。
如果电网不够强壮,自动安全装置不够健全管理不得当,都有可能破坏系统的稳定,导致大面积停电,甚至全网崩溃。
以厂网分开为主要内容的电力体制改革实施后,我国电网建设的步伐明显加快,并且根据我国电网的特点和发展趋势,制定了“西电东送、南北互供、全国联网”的电网发展战略,大力推进跨区输电、跨区联网,其目标就是为了促进电力资源在更大范围内的优化配置。
截至到2006年,以三峡工程为核心,以华中电网为依托,向东南西北四个方向辐射联网的输电线路已基本建成。
以北、中、南三大西电东送通道为主体南北网间多点互联、纵向通道联系较为紧密的全国电网互联的格局已基本形成预计到2010年,西电东送的规模将达到5500万kW;2020年将再增加到1亿kW以上。
“十一五”期间,除实施已经明确的三峡右岸至上海直流工程外,规划建设的主要工程还有西北至华北直流输电工程,西北与川渝联网工程,华中与华北背靠背联网工程,同时加大山西阳城送电华东的力度并实现华北与华东联网。
“十一五”末期,配合三峡地下电站开发,建设向华北送电的支流输电工程,南北之间将形成以三峡为支撑的主干通道。
目前我国发电机装机容量达10.6亿千瓦,居世界第二;年发电量达4.8亿千瓦时,居世界第一,即便如此,我国的发电量还是不足的。
近日,浙江三门核电站的建造也取得了重大进展。
目前,我国尚未出现大面积的停电,但事实上我们的居民生活中时常停电,特别是夏天和冬天,但大多数情况下,是电力部门主动做的拉闸限电,而非事先出现了什么故障,也就是说这是由于发电量不足造成的,所以我国的发电量还有待于提高,相对地,电网的暂态稳定性的研究也是一个重大的课题。
如此大规模的全国电网互联系统的形成将大大有利于电力资源在全国范围内的优化配置。
但是由于我国电网的网架相对薄弱、负荷与发电中心地理位置较远联络线负载较重,局部故障的发生可能引发整个系统的安全稳定问题。
因此,如何保证这样一个超大规模电力系统的安全、稳定和经济运行,成为摆在我们面前的一个巨大的难题。
若能够实现对全国电力系统运行状态的实时甚至是超实时仿真,就能为在线预决策和电力系统稳定控制打下坚实的基础,对电力系统的安全、稳定运行无疑是一个巨大的保证,具有深远的现实意义。
由于机电暂态仿真的计算量非常大,依据现有的条件,要对全国联网电力系统的机电暂态过程进行实时仿真目前还无法实现。
而随着并行处理技术的不断发展,尤其是可扩展、高性价比的PC集群系统的出现,使这个目标实现的可能性越来越大。
2 电力系统暂态稳定研究的内容和方法2.1 电力系统暂态稳定研究的内容1.电力系统暂态(电磁和机电暂态)分析,电力系统暂态稳定性及提高措施的研究2.掌握MATLAB的仿真工具simulink及power system 工具箱3.运用MATLAB电力系统仿真程序psb构建模型4.利用搭建的模型对电力系统暂态及提高稳定性的措施进行仿真研究2.2 研究方法研究暂态稳定的方法有许多种,下面简单介绍其中几种。
(1)时域仿真判定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。
(2)能量函数判定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)。
该方法是通过比较扰动结束时暂态能量函数值与系统临界稳定时的暂态能量值来判别系统稳定性的。
(3)扩展等面积(EEAC)判定法等面积法则从理论上较为完美地解决了单机-无穷大系统的暂态稳定评估问题,因此人们投入了大量的研究将其应用于多机系统中,其中以我国薛禹胜院士提出的扩展等面积法最为著名。
扩展等面积法的基本思想是:在给定故障扰动下系统的机组分为临界机组和非临界机组两群,基于轨迹聚合和保稳变换,分别对这两群机组用等值机进行动态等效,进而又等值为单机-无穷大系统,从而可利用等面积法则评估系统的暂态稳定性。
(4)人工智能判定法人工智能方法可进行非模型的电力系统暂态稳定判别,具有在线计算速度快、容易生成决策用的启发规则等优点,因此与传统暂态稳定分析方法构成了良好的互补。
目前,人工智能方法主要有:模式识别、模糊理论、神经网络、支持向量机法。
2.3 提高电力系统暂态稳定的方法由于大扰动后,发电机机械功率和电磁功率的差额,即加速功率是导致系统暂态稳定破坏的主要原因。
因此,提高暂态稳定,应从减小发电机转轴上的不平衡功率、减小转子相对加速以及减少转子相对动能变化量等方面着手。
根据这种原则,提高电力系统暂态稳定的措施主要有:1)自动重合闸装置:重合闸成功就可以增加减速面积,从而提高暂态稳定。
图2-1 自动重合闸对暂态稳定的影响2)快速切除故障:减轻电气设备因短路电流产生的热效应等不良影响,而且加快切除故障可以减小切除角,这样既减小了加速面积,有增大了减速面积,对于提高暂态稳定起着决定作用。
应该指出的是,切除故障时间是继电保护装置动作时间和开关接到跳闸脉冲到触头分开后电弧熄灭为止的时间总和。
图2-2快速切除故障对暂态稳定性的影响3)变压器中性点经小阻抗接地:电压器中性点经小电阻接地只对接地短路起作用。
原因是短路时零序电流通过接地电阻时消耗有功功率,其中的一部分由发电机来负担,因而使发电机输出的电磁功率增加,从而减小了加速功率,提高暂态稳定。
4)发电机采用电气制动:在系统发生短路故障后,有控制地在发电机端投入电阻负荷,则可以增加发电机的电磁功率,产生制动作用从而提高暂态稳定。
图2-3电气制动接线图图2-4电气制动功角特性图2.4 研究设计的内容应用MATLAB 仿真进行电力系统仿真的主要步骤是:(1)建立系统模型:建立的是单机无穷大系统(SIMB)。