简单电力系统暂态稳定性计算与仿真

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,。

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。

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。

2.4 暂态稳定仿真流程

由于电力系统的动态仿真研究将不能在实验室进行的电力系统运行模拟得以实现。因此在判定一个电力系统设计的可行性时，都可以首先在计算机上进行动态仿真研究，它的突出优点是可行、简便、经济。Matlab电力系统工具箱包含的模块有：Electrical Sources(电源库)、Elements(元件库)、PowerElectronics(电力电子元件库)、Machines(电机库)、Connectors(连接器库)、Measurements(测量仪器库)、Extra Library(附加元件库)、Demos(示例库)、Powergui(图形用户界面graphical user interface)等，为了研究电力系统的特性，搭建的系统应最大限度的再现实际中的电力

系统。利用模块库中封装好的模块搭建系统，对各环节元件作了一定的理想化。对各元件的参数也作了一定的取舍与简化，随着模块库的不断更新与完善，利用已有模块搭建的系统基本能模拟实际电力系统的特性．成为对电力系统进行分析、设计、仿真的一个有力工具。

第三章单机—无穷大暂态稳定仿真分析

电力系统稳定性问题是指电力系统运行中受到扰动后能否保持发电机间同步运行的问题，根据扰动大小所确定的稳态问题的性质，把它分为静态稳定和暂态稳定。所谓电力系统静态稳定性，一般是指电力系统在运行中受到微小扰动后，独立地恢复到它原来的运行状态的能力。电力系统的暂态稳定是指电力系统在某个运行情况下突然受到大的干扰后，能否经过暂态过程达到新的稳态运行状态或者恢复到原来的状态。这里所谓的大干扰，是相对于小干扰而言的。如果系统受到大的干扰后仍能达到稳定运行，则系统在这种运行情况下是暂态稳定的。反之，如果系统受到大的干扰后不能建立稳态运行状态，而是各发电机组转子间一直有相对运动，相对角不断变化，因而系统的功率电流和电压都不断振荡，以至整个系统不能再继续运行下去，则称为系统在这种运行情况下不能保持暂态稳定。

3.1 电力系统暂态稳定性分析

3.1.1 引起电力系统大扰动的原因

主要有以下几种：

（1）负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等；

（2）切除或投入系统的主要原件，如发电机，变压器及线路等；

（3）发生短路故障。

其中短路故障的扰动最为厉害，常以此作为检验系统是否具有暂态稳定的依据。而且短路故障中，单相接地短路故障最多。在发生短路的情况下，电力系统从一种状态激烈变化到另一种状态，产生复杂的暂态现象。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接

地短路等。当动态电路从某一稳定状态转换到另一稳定状态时，一些物理量（如电容电压，电感电流等）并不会突变，而是需要一定时间。在这期间，电路将呈现出不同于稳态的特别现象，即电路的过渡过程或暂态现象。分析电路的暂态现象时，可建立电压电流的微分方程，并按初始来求解。

3.1.2 定性分析

在正常运行情况下，若原动机输入的机械功率为Pm，发电机输出的电磁

和Pm线的功率就与原动机输入的机械功率相平衡，发电机的工作点应由P

1

交点确定，即为a点，与此对应的功率角为0δ，见图3.2中虚线所示为不计

δ

阻尼作用的曲线，实线所示为计阻尼作用的曲线。'

k

图3.1 电力系统暂态稳定图3.2电力系统暂态不稳定在发生短路瞬间，由于不考虑定子回路的非周期分量，则周期分量的功率是可以突变的，于是发电机运行点有P I突然将为P II。又由于发电机组转子机械运动的惯性所致，功率角δ不可能突变，仍为0δ。那么运行点由a点

跃降到短路时功-角特性曲线P II 上的b 点。达b 点后，输入的机械功率Pm 大于输出的电磁功率P IIb ，不平衡净加速功率大于零。依转子运动方程式，于是转子开始加速，即0>?ω，功率角δ开始增大，0>?δ，运行点将沿功-角特性曲线P II 移动，设经过一段时间，当功率角增大至δc 时，此时运行在c 点，速度达到最大max ω。若在c 点事切除线路故障，在切除线路故障的瞬间，仍由于不考虑定子回路电流的非周期分量及机组转子的机械惯性，δ为δc ，运行点从P II 上的c 点突升到P III 上的e 点，此时速度仍为max ω。在达到e 点后，机械功率P m

及机组转子的惯性作用，则功率角δ还在增大，运行点沿P III 由e 点向f 点移

动，当到达f 点时，其转速N e ωω=（同步转速），功率角δ不再继续增大，这时的功率角为最大功率角max δ。但在f 点，P m

当短路故障切除得迟些，δc 更大时，在故障切除后，运行点沿功率P III

不断向功率角增大的方向移动过程中，虽然转子在不断减速，但运行点到达曲线P III 上的'k 点时，转子的转速仍大于同步转速。于是运行点就要越过'k 点，过了'k 点后，情况发生逆转。由于Pm>P III ，发电机组转子又开始加速，而且加速度越来越大，功率转角δ无限增大，发电机与系统之间将失去同步，系统暂态不稳定。其情况如图3.2所示。

MATLAB 提供了常微分方程初值问题的数值解法，对于稳态一般用快

速而准确的ode45函数，对于暂态一般用ode23函数。也可采用自适应变不

长的求解方法，即当解的变化较快时，步长会自动的变小，从而提高计算精度。

3.1.3 提高电力系统稳定性的措施

1）快速切除故障

2）采用自动重合闸装置：

对应两种情况：①若系统发生瞬时故障，则可以通过自动化重合闸恢复到原来状态（电磁功率最大）；②若为永久性故障，会使系统再次重合到故障上，对系统冲击较大。

3）强行励磁：提高电磁功率，以增加减速面积。

4）串联电容器的强行补偿

指故障时对健全线路强制提高补偿度的措施。

补偿的方法：如双回路运行，两组电容器组均投入。切除一条输电线后，线路感抗从X l/2→X l，X l为健全线路的电抗，由于电抗的下降，使切除故障线路后的电磁功率下降，加速面积增大，为减少加速面积，应通过减少健全线路的电抗来实现，即使在它上面串联电容器，同时切除一组，使其容抗从Xc/2→Xc。

5）采用电气制动

指当系统中发生故障后迅速接入电阻以消耗发电机的有功功率（增大电磁功率），从而减少功率差额。

因为制动电阻在故障瞬时投入，因而使故障后P-δ曲线PII向上向左偏移。欠制动：投入后减少的加速面积不足；

过制动：故障发生后，由于制动电阻的投入，加速面积很小，因而没有失步；

但是切除故障后，由于制动电阻同时被切除，因而PIII曲线不受

制动电阻的影响。当在PII曲线较低位置切除故障时，仍可能出现

与PT-PIII较大数值的较大的减速面积，因而仍可能在第二周波失

稳。

6）变压器中性点经小电阻接地

不对称接地短路故障时，产生零序电流。变压器中性点通过小电阻接地，则零序电流在中性点电阻上产生功率损耗，这部分功率消耗了一部分发电机的电磁功率，因而减小了转子的不平衡功率，有利于系统的暂态稳定。

7）减少原电机输出的机械功率

由于转子运动切除故障后，减小作用在转子上的剩余功率，增大减速面积。减小原动机输出功率的措施有，以下两种措施对应的均为在切除故障的同时采取的措施。

*采用快速的自动调速系统或快速关闭进汽门，电磁功率不变，但是由于调速系统的作用，使机械功率相应减少，从而增大减速面积。

*切除连锁切机，在切除发电机组后，电磁功率下降，同时对应的机械功率下降，一般认为下降的机械功率较电磁功率多，因而减速面积增大。；

3.2 单机—无穷大系统原理

电力系统运行稳定分析中，常采用的模型是单机对无穷大系统，单机—无穷大系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定，是工程上最常用的手段，也是电力系统模拟仿真最简单、最基本的的运行方式[7]，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程。

图3.1 无输电线的单机—无穷大系统原理图假定联络阻抗为纯电感，则由发电机向无穷大系统送出去的有功功率的P为：

P s i n m U Z E δ=∑

式中Z ∑—包括发电机阻抗在内的发电机电动势到无穷大系统母线的总阻抗；

δ—功角；m E —发电机电势； U —系统母线电压。

利用matlab 来对系统进行仿真，主要针对的是在0.1s 切除故障和0.55s

切除故障中发电机转速变化的情况的比较。改变故障模块中的短路类型，就可以仿真系统在发生各种短路时的暂态稳定性；同样改变系统中元件参数(如线路电阻、并联电抗等)就可以研究各种参数对系统的暂态稳定性的影响。仿真图如下：

图3.2 单机无穷大电力系统仿真原理图

利用matlab 来对系统进行仿真，主要针对的是在系统中加入电容补偿器对系统有何改善，在0.1s 切除故障和0.55s 切除故障中发电机转速变化的情

况的比较。改变故障模块中的短路类型，就可以仿真系统在发生各种短路时的暂态稳定性。

图3.3 改善的单机无穷大电力系统仿真原理图

串联电容补偿器就是在线路上串联电容器以补偿线路的电抗。采用串联电容补偿器是提高交流输电线路输送能力，控制并行线路之间的功率分配和增加电力系统稳定性的一种方法

第四章Simulink下SimPowerSystem模型应用

Simulink由于其能用最小的代价来模拟真实动态系统的运行，依托数百种预定义系统环节模型、最先进有效地积分算法和直观的图形化工具，依托强健的交互式仿真能力，可以方便调整模型参数设置，而电力系统SimPowerSystem由于使用标准的电气符号、各种模型模块，高精度的仿真结果，优化的仿真算法，大量的功能演示模型，充分发挥了SPS在电力系统仿真的灵活仿真优势。

4.1 仿真模型的搭建

利用MATLAB下的SIMULINK软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真是十分简单和直观的，用户可以用图形化的方法直接建立起仿真系统的模型，并通过SIMULINK环境中的菜单直接启动系统的仿真过程，同时将结果在示波器上显示出来。对原理分析的基础上，利用SIMULINK软件仿真能对调节器的参数进行更为方便的调整，可以更为直观地得到系统仿真的结果，从而加深对电力系统仿真设计方法的理解。

本次仿真选出需要用到如下模块：

（1）Powerlib电力系统工具箱：

1）Electrical Sources中的Three-Phase Source（三相电源）模块2）Elements 中的Three-Phase Parallel RLC Load（三相负载RLC并联）模块和以及 Three-Phase Breaker （三相断路器）模块，Three-Phase Fault （三相故障整流器）模块，Three-Phase Series PLC Load（三相PLC并联负载）模块，Three-Phase Transformer（Two Windings）（三相变压器绕组）模块，Three-Phase

PI Section line(三相分布传输线路)模块。

3）Machines里Synchronous Machine pu Standad（标么标准同步电机）模块，Excitation System（励磁系统）模块，Hydraulic Turbine and Governor（水轮机及调节器）模块

4）powergui 模块

（2）Simulink常用工具箱：Simulink 模块集Commonly Used Blocks （常用模块）下的 Constant（常量)模块，Bus Selector（信号总线选择器），Terminator(信号终结模块)，Scope(示波器模块)，Ground（接地模块）。

4.2运行效果仿真图

4.2.1 改变故障模块中的短路类型

（1）单相短路接地故障

图4.21 故障 0.1s后切除线路，发电机转速变化曲线图

图4.22 故障 0.55s后切除线路，发电机转速变化曲线图（2）两相短路接地故障

电力系统暂态稳定性分析

============================================================ 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)。 ?2、代数方程： 代数方程式的形成与所采用的计算方法有关。当采用交替求解法时，代数方程通常只含网络方程，其中各节点的注人电流由发电机定子电压平衡方程、负荷功率或感应电动机定子电流电压方程决定。

基于MATLAB的电力系统潮流计算

基于MATLAB的电力系统潮流计算 %简单潮流计算的小程序，相关的原始数据数据数据输入格式如下： %B1是支路参数矩阵，第一列和第二列是节点编号。节点编号由小到大编写%对于含有变压器的支路，第一列为低压侧节点编号，第二列为高压侧节点%编号，将变压器的串联阻抗置于低压侧处理。 %第三列为支路的串列阻抗参数。 %第四列为支路的对地导纳参数。 %第五烈为含变压器支路的变压器的变比 %第六列为变压器是否是否含有变压器的参数，其中“1”为含有变压器，%“0”为不含有变压器。 %B2为节点参数矩阵，其中第一列为节点注入发电功率参数；第二列为节点%负荷功率参数；第三列为节点电压参数；第六列为节点类型参数，其中 %“1”为平衡节点，“2”为PQ节点，“3”为PV节点参数。 %X为节点号和对地参数矩阵。其中第一列为节点编号，第二列为节点对地%参数。 n=input('请输入节点数:n='); n1=input('请输入支路数:n1='); isb=input('请输入平衡节点号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入支路参数:B1='); B2=input('请输入节点参数:B2='); X=input('节点号和对地参数:X='); Y=zeros(n); Times=1; %置迭代次数为初始值 %创建节点导纳矩阵 for i=1:n1 if B1(i,6)==0 %不含变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/B1(i,3); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); Y(q,q)=Y(q,q)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); else %含有变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)*B1(i,5)); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3);

电力系统暂态复习

电力系统暂态分析复习 概念： 第一章 1．电力系统故障分为横向故障（短路）和纵向故障（断线） 短路类型断线种类 2、变压器的容量越小，其电抗标么值越大。（√） 3、短路电流包含什么分量，是否衰减？ 4、冲击电流作用：主要用于检验电气设备和载流导体的动稳定。 5、冲击系数取值：冲击系数的取值范围是1~2，短路回路只有电阻时冲击系数取1。 6、冲击电流以及最大有效值电流均出现在短路发生后约半个周期。 7、近似计算中，一般取变压器的变比为各电压级的平均额定电压之比。 8、无限大功率电源（或系统）的内阻抗为零，能保持电压和频率的恒定。 第二章 1、同步发电机突然三相短路后，定子绕组和转子绕组中各有哪些短路电流分量？其对应关系如何？ 同步发电机在三相突然短路后，定子电流中包括基频周期分量、非周期分量、倍频分量。

转子绕组中的电流包含强制直流分量、自由非周期分量和基频交流自由分量。d轴阻尼绕组中包含非周期自由分量和基频交流自由分量，q轴阻尼绕组中仅含基频交流分量。定子绕组中基频周期分量电流与d轴阻尼绕组中的非周期分量电流相对应，并随着转子励磁绕组中非周期自由分量和d轴阻尼绕组中非周期自由分量的衰减而最终达到稳态值（与转子励磁绕组中的强制直流分量相对应）；定子绕组中的非周期分量、倍频分量与转子绕组、阻尼绕组中的基频交流分量相对应，并随着定子绕组中的非周期分量、倍频分量衰减到零而衰减到零。 2、同步发电机的电抗x d＞x q＞x d’＞x d”。 3、派克变换 4、用a、b、c坐标系统和用d、q、0坐标系统表示的电压或电流是交、直流互换的。5．在abc坐标制下，同步发电机的基本方程是时变系数的微分方程。 6、d、q坐标系是与转子同步旋转的坐标系。 7、励磁调节装置对短路电流的影响。 第三章 1、网络中某一电源和短路点之间直接相连的电抗称为转移电抗。 2、用运算曲线法计算短路电流 第四章

电力系统暂态稳定性

10 电力系统暂态稳定性 10. 1习题 1) 什么是电力系统暂态稳定性？ 2）电力系统大扰动产生的原因是什么？ 3）为什么正常、短路、短路切除三种状态各自的总电抗不同？对单机无限大供电系统为什么Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ？PⅠ·max＞PⅢ·max＞PⅡ·max？ 4）短路情况下Ⅱ如何计算？ 5）什么是加速面积？什么是减速面积？什么是等面积定则？ 6）单机无限大供电系统，设系统侧发生三相短路，试问短路时功率极限是多少？ 7）什么是极限切除角？ 8）若系统发生不对称短路，短路切除后最大可能减速面积大于短路切除前的加速面积，系统能否暂态稳定？若最大可能减速面积小于加速面积发生什么不稳定？ 9）分段法中t=0时和故障切除时过剩功率如何确定？ 10）写出分段法的计算步骤。 11）为什么说欧拉法是折线法？每段折线如何确定？ 12）改进欧拉法在何处做了改进？ 13）写出改进欧拉法的计算步骤。 14）用图解说明单相自动重合闸为什么可以提高暂态稳定性？ 15）试说明快关汽轮机汽门、连锁切机有何相同与不同？ 16）提高电力系统暂态稳定的具体措施有哪些种？原理是什么？ 17）提高电力系统暂态稳定的措施在正常运行时是否投入运行？ 18）解列点的选择应满足什么要求？ 19）异步运行时为什么系统需要有充足的无功功率？什么是振荡中心？ 设已知系统短路前、短路时、短路切除后三种情况的以标幺值表示的功角特性曲线：=2、=0.5、=1.5及输入发电机的机械功率=1。 求极限切除角。 20）供电系统如图10- 1所示，各元件参数： 发电机G：P N=240MW，U N=10.5kV,，，X2=0.44，T J =6S，发 电机G电势以E‘表示；变器T1的S N为300MVA，U N为10.5/242kV，X T1=0.14 T2的S N为 280MVA，U N为220/121kV，X T2=0.14电力线路长l=230km每回单位长度的正序电抗X1= 0.42Ω/km，零序电抗X0=4X1。 P=220MW

简单电力系统暂态稳定性计算与仿真

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；

第三章简单电力系统的潮流计算汇总

第一章 简单电力系统的分析和计算 一、 基本要求 掌握电力线路中的电压降落和功率损耗的计算、变压器中的电压降落和功率损耗的计 算；掌握辐射形网络的潮流分布计算；掌握简单环形网络的潮流分布计算；了解电力网络的简化。 二、 重点内容 1、电力线路中的电压降落和功率损耗 图3-1中，设线路末端电压为2U 、末端功率为222~jQ P S +=，则 （1）计算电力线路中的功率损耗 ① 线路末端导纳支路的功率损耗： 222 2* 222~U B j U Y S Y -=?? ? ??=? ……………（3-1） 则阻抗支路末端的功率为： 222~~~Y S S S ?+=' ② 线路阻抗支路中的功率损耗： ()jX R U Q P Z I S Z +'+'==?2 2 22222 ~ ……（3-2） 则阻抗支路始端的功率为： Z S S S ~ ~~21?+'=' ③ 线路始端导纳支路的功率损耗： 2121* 122~U B j U Y S Y -=?? ? ??=? …………（3-3） 则线路始端的功率为： 111~ ~~Y S S S ?+'= ~~~图3-3 变压器的电压和功率 ~2 ? U （2）计算电力线路中的电压降落 选取2U 为参考向量，如图3-2。线路始端电压 U j U U U δ+?+=2 1 其中 2 2 2U X Q R P U '+'= ? ； 222U R Q X P U '-'=δ ……………（3-4） 则线路始端电压的大小： ()()2 221U U U U δ+?+= ………………（3-5） 一般可采用近似计算： 2 2 2221U X Q R P U U U U '+'+ =?+≈ ………………（3-6）

电力系统暂态稳定实验教学内容

电力系统暂态稳定实验 一、实验目的 1．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践结合，提高学生的感性认识。 2．学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的措施 3．用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进行分析。 二、原理与说明 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。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于δmax，δmax可由等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统阻抗X2不同，同时切除故障线路不同也使X3不同，δmax也不同，使对故障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电机功率特性中Eo增加，使δmax增加，相应故障切除的时间也可延长；由于电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸，使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。 三、实验项目与方法 （一）短路对电力系统暂态稳定的影响 1．短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路，两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。 固定短路地点，短路切除时间和系统运行条件，在发电机经双回线与“无穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸是否投切。 在手动励磁方式下通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影响。将实验结果与理论分析结果进行分析比较。P max为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表的读数，当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从YHB－Ⅲ型微机保护装置读出，具体显示为： GL-???三相过流值 GA-???A相过流值

简单电力系统暂态稳定性计算与仿真概述

重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 学生所在院校 批次层次专业 学号 学生 指导教师 起止日期2013.07.08-2013.09.15

简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 摘要 电力系统是一个复杂的动态系统，系统一旦出现稳定性问题，可能会在较短的时间内发生严重后果。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，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。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，本文利用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，对其暂态稳定性进行仿真分析，仿真结果表明：故障切除时间越短，发电机阻尼越大，系统越容易稳定。 关键词：电力系统事故单机无穷大电力系统暂态稳定性 MATLAB 仿真模型

目录 摘要 (Ⅰ) 1引言 (1) 2电力系统的暂态稳定性简介 (1) 2.1 电力系统暂态稳定 (1) 2.2 电力系统暂态稳定研究的目的及意义 (2) 2.2.1 目的 (2) 2.2.2 意义 (2) 2.3 国内外现状及发展趋势 (2) 2.4 电力系统暂态稳定性探析 (6) 2.4.1 引起电力系统大扰动的主要原因 (6) 2.4.2 提高电力系统暂态稳定性的措施 (6) 2.4.3 系统在不同状态下发电机的功率特性 (6) 2.5 小结 (9) 3简单电力系统的暂态稳定性计算与仿真 (9) 3.1系统选定 (9) 3.2网络参数及运行参数计算 (10) 3.2.1各元件参数归算后的标幺值 (10) 3.2.2 运算参数的计算结果 (11) 3.3系统转移电抗和功率特性计算 (11) 3.4系统极限切除角计算 (12) 3.5 发电机摇摆曲线δ-t计算 (12) 3.6 Simulink模型及仿真结果 (16) 3.7 小结 (19) 4结论与展望 (19) 参考文献 (20)

电力系统潮流计算课程设计(终极版)

目录 摘要................................................. - 1 - 1.设计意义与要求..................................... - 2 - 1.1设计意义 ...................................... - 2 - 1.2设计要求（具体题目）........................... - 2 - 2.题目解析........................................... - 3 - 2.1设计思路 ...................................... - 3 - 2.2详细设计 ...................................... - 4 - 2.2.1节点类型.................................. - 4 - 2.2.2待求量 ................................... - 4 - 2.2.3导纳矩阵.................................. - 4 - 2.2.4潮流方程.................................. - 5 - 2.2.5牛顿—拉夫逊算法.......................... - 6 - 2.2.5.1牛顿算法数学原理：................... - 6 - 2.2.5.2修正方程............................. - 7 - 2.2.5.3收敛条件............................. - 9 - 3.结果分析.......................................... - 10 - 4.小结.............................................. - 11 - 参考文献............................................ - 12 -

电力系统暂态分析复习题(终)

暂态分析练习题 一、概念题 1． 简述短路的概念和类型？ 2． 电力系统发生短路故障会对系统本身造成什么危害？ 3． 同步发电机三相短路时为什么要进行派克变换？ 4． 同步发电机磁链方程的电感系数矩阵中为什么会有变数、常数或零？ 5． 试从发电机短路后磁路的变化方面和表达式方面分析说明电抗''',,d d d x x x 的大小。 6． 试比较E q E q ′E q 〞及X d X d ′X d 〞X σ的大小。 7． 同步发电机三相短路后，短路电流包含哪些分量？各按什么时间常数衰减？ 8． 额定转速（电角速度）同为3000转/分的汽轮发电机和水轮发电机，哪一个启动比较快？ 9． 为什么采用分裂导线可以提高系统静态稳定性？简要叙述理由。 10． 什么是电力系统稳定问题？静态稳定和暂态稳定有什么区别？ 11． 什么是摇摆曲线，有什么用途？ 12． 利用等面积定则分析采用三相重合闸提高系统暂态稳定性的原理？ 13． 试列出三种提高暂态稳定的措施，并简要说明其原理。 14． 为什么减小元件电抗可以提高系统的静态稳定性？说出三种减小电抗的措施。 15． 简述电气制动提高系统暂态稳定性的原理？ 16． 为什么变压器中性点加小电阻可以提高电力系统的暂态稳定性？ 电力系统某处装设了“三相短路故障联锁切机” 安全自动装置，请用等面积定则说明该装置对提高 稳定性的作用。18． 用等面积定则简要分析为什么快速切除故障可以提高电力系统的暂态稳定性？ 19． 电力系统采用分裂导线的作用？简述原理。 20． 电力系统采用串联电容的作用？简述原理。 二、已知同步发电机的参数为x x x d q d =='==100603085.,.,.,cos .?滞后。试求额定运行时的空载电势E q 、虚构电势E Q 、暂态电势'E q 和'E , 并作电流电压相量图 三、已知隐极同步发电机的参数为 8.0cos ,3.0,0.1=='=?d d x x 滞后。试求额定运行时的空载电势E q 、暂态电势'E q , 并作电流电压相量图 四、已知发电机的暂态电抗,0.1,2.0' ==q d x x 负载的电压? ? ∠=300.1U 电流? ? -∠=158.0I 。试计算暂态电 势? ' q E ，并作电流电压相量图。 五、电力系统接线如图所示，元件参数标于图中，用标么值的近似计算法计算各元件电抗标么值

matlab实验电力系统暂态稳定分析

实验三 电力系统暂态稳定分析 电力系统暂态稳定计算实际上就是求解发电机转子运动方程的初值问题，从而得出δ-t 和ω-t 的关系曲线。每台发电机的转子运动方程是两个一阶非线性的常微分方程。因此，首先介绍常微分方程的初值问题的数值解法。 一、 常微分方程的初值问题 （一）问题及求解公式的构造方法 我们讨论形如式（3-1）的一阶微分方程的初值问题 ?? ?=≤≤='00 )(),,()(y x y b x a y x f x y （3-1） 设初值问题（3-1）的解为)(x y ，为了求其数值解而采取离散化方法，在求解区间[b a ,]上取一组节点 b x x x x x a n i i =<<<<<<=+ 110 称i i i x x h -=+1（1,,1,0-=n i ）为步长。在等步长的情况下，步长为 n a b h -= 用i y 表示在节点i x 处解的准确值)(i x y 的近似值。 设法构造序列{}i y 所满足的一个方程（称为差分方程） ),,(1h y x h y y i i i i ??+=+ （3-2） 作为求解公式，这是一个递推公式，从（0x ，0y ）出发，采用步进方式，自左相右逐步算出)(x y 在所有节点i x 上的近似值i y （n i ,,2,1 =）。 在公式（3-2）中，为求1+i y 只用到前面一步的值i y ，这种方法称为单步法。在公式（3-2）中的1+i y 由i y 明显表示出，称为显式公式。而形如（3-3） ),,,(11h y y x h y y i i i i i ++?+=ψ （3-3） 的公式称为隐式公式，因为其右端ψ中还包括1+i y 。 如果由公式求1+i y 时，不止用到前一个节点的值，则称为多步法。 由式（3-1）可得 dy =dx y x f ),( （3-4） 两边在[i x ，1+i x ]上积分，得

(完整版)电力系统暂态分析模拟考试试题

电力系统暂态分析模拟考试试题 （时间100分钟，满分100分） 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题1分，共10分） 1、分析电力系统并列运行稳定性时，不必考虑负序电流分量的影响。（） 2、任何不对称短路情况下，短路电流中都包含有零序分量。（） 3、发电机中性点经小电阻接地可以提高和改善电力系统两相短路和三相短路时并列运行的暂态稳定性。（） 4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中的周期分量不衰减，非周期分量也不衰减。（） 5、中性点直接接地系统中，发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。（） 6、三相短路达到稳定状态时，短路电流中的非周期分量已衰减到零，不对称短路达到稳定状态时，短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。（） 7、短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。（） 8、在不计发电机定子绕组电阻的情况下，机端短路时稳态短路电流为纯有功性质。（） 9、三相系统中的基频交流分量变换到系统中仍为基频交流分量。（） 10、不对称短路时，短路点负序电压最高，发电机机端正序电压最高。（） 二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1、近似计算法中，变压器的变比应采用（）。 A、实际变比； B、额定变比； C、平均额定变比。 2、电力系统一相断线时的复合序网在形式上与（）的复合序网相同。 A、单相接地短路； B、两相短路接地； C、两相短路。 3、电力系统的复杂故障是指（）。 A、横向故障； B、纵向故障； C、电力系统中不同地点同时发生不对称故障。 4、如三相短路瞬间A相非周期电流起始值为最大值，则B、C两相非周期分量电流起始值（）。 A、大小相等，均等于A相非周期分量的一半； B、大小相等，均等于零； C、大小不相等。 5、下图所示网络中，f点发生三相短路时，关于短路点右侧网络中的电流正确的说法是（）。 A、不存在电流； B、过渡过程中存在电流； C、电流始终存在。 6、同步发电机直轴电抗三者之间的大小关系为（）。

电力系统暂态分析试卷电子教案

长沙理工大学试卷 课程编号 001892 拟题教研室（或老师）签名马士英教研室主任签名 课程名称（含档次）电力系统暂态分析专业层次（本、专）本科 专业电力工程及其自动化考试方式（开、闭卷）闭卷 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题2分， 共20分） 1、当电源内阻抗占短路回路总阻抗的比例小于15%时，可以视为无限大电源。（） 2、由于电力系统中三序分量是相互独立的，所以可以分别计算，然后再将各序分量迭加得到各相的电流和电压。（） 3、快速切除故障有利于改善简单电力系统的暂态稳定性。（） 4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中有基频交流、倍频交流和非周期三种电流分量。（） 5、中性点不接地系统中发生两相短路接地时流过故障相的电流与同一地点发生两相短路时流过故障相的电流大小相等。（） 6、任何情况下变压器的零序励磁电抗都可以视为无限大，即任何情况下变压器的励磁电抗都可以用开路表示。（） 7、电力系统横向故障指各种类型的短路故障。（） 8、运算曲线的编制过程中已近似考虑了负荷对短路电流的影响，所以在应用运算曲线法计算短路电流时，可以不再考虑负荷的影响。（） 9、小干扰法既可以用于分析电力系统的静态稳定性，也可以用于分析电力系统的暂态稳定性。（） 10、对于12MW以上发电机组，计算其机端短路冲击电流时，冲击系数应取2。（） 二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的 括号内。每小题3分，共30分) 1、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，各相短路电流中非周期分量的关系是（）。 A、三相相等； B、三相可能相等，也可能不相等； C、不相等。 2、分析简单电力系统并列运行的暂态稳定性采用的是（）。 A、小干扰法； B、分段计算法； C、对称分量法。 3、不计短路回路电阻时，短路冲击电流取得最大值的条件是（）。 A、短路前空载，短路发生在电压瞬时值过零时； B、短路前带有负载，短路发生在电压瞬时值过零时； C、短路前空载，短路发生在电压瞬时值最大时。 4、电力系统并列运行的暂态稳定性是指（）。 A、正常运行的电力系统受到小干扰作用后，恢复原运行状态的能力； B、正常运行的电力系统受到大干扰作用后，保持同步运行的能力； C、正常运行的电力系统受到大干扰作用后，恢复原运行状态的能力。

电力系统潮流计算

南京理工大学《电力系统稳态分析》 课程报告 XX 学号：51511000195 6 学院(系):自动化学院专业: 电气工程 题目: 基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算例题编程报 告 任课教师伟硕士导师XX 2015年6月10号

基于牛顿-拉夫逊法的潮流计算例题编程报告 摘要：电力系统潮流计算的目的在于：确定电力系统的运行方式、检查系统中各元件是否过压或者过载、为电力系统继电保护的整定提供依据、为电力系统的稳定计算提供初值、为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。潮流计算的计算机算法包含高斯—赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊法和P—Q分解法等，其中牛拉法计算原理较简单、计算过程也不复杂，而且由于人们引入泰勒级数和非线性代数方程等在算法里从而进一步提高了算法的收敛性和计算速度。同时基于MATLAB的计算机算法以双精度类型进行数据的存储和运算, 数据精确度高，能进行潮流计算中的各种矩阵运算，使得传统潮流计算方法更加优化。 一研究容 通过一道例题来认真分析牛顿-拉夫逊法的原理和方法（采用极坐标形式的牛拉法），同时掌握潮流计算计算机算法的相关知识，能看懂并初步使用MATLAB 软件进行编程，培养自己电力系统潮流计算机算法编程能力。 例题如下：用牛顿-拉夫逊法计算下图所示系统的潮流分布，其中系统中5为平衡节点，节点5电压保持U=1.05为定值，其他四个节点分别为PQ节点，给定的注入功率如图所示。计算精度要求各节点电压修正量不大于10-6。

二牛顿-拉夫逊法潮流计算 1 基本原理 牛顿法是取近似解x(k)之后，在这个基础上，找到比x(k)更接近的方程的根，一步步地迭代，找到尽可能接近方程根的近似根。牛顿迭代法其最大优点是在方程f(x)=0的单根附近时误差将呈平方减少，而且该法还可以用来求方程的重根、复根。电力系统潮流计算，一般来说，各个母线所供负荷的功率是已知的，各个节点的电压是未知的（平衡节点外）可以根据网络结构形成节点导纳矩阵，然后由节点导纳矩阵列写功率方程，由于功率方程里功率是已知的，电压的幅值和相角是未知的，这样潮流计算的问题就转化为求解非线性方程组的问题了。为了便于用迭代法解方程组，需要将上述功率方程改写成功率平衡方程，并对功率平衡方程求偏导，得出对应的雅可比矩阵，给未知节点赋电压初值，将初值带入功率平衡方程，得到功率不平衡量，这样由功率不平衡量、雅可比矩阵、节点电压不平衡量（未知的）构成了误差方程，解误差方程，得到节点电压不平衡量，节点电

电力系统暂态分析试卷(B卷)

长沙理工大学拟题纸 课程编号 003023 拟题教研室（或老师）签名 马士英 教研室主任签名 课程名称（含档次） 电力系统暂态分析（B 卷） 专业层次（本、专） 本科 专 业 电气工程及其自动化 考试方式（开、闭卷） 闭卷 一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题2分， 共20分） 1、从严格的意义上讲，电力系统总是处于暂态过程之中。 （ ） 2、无限大电源的频率保持不变，而电压却随着负荷的变化而变化，负荷越大，电源的端电压越低。 （ ） 3、不管同步发电机的类型如何，定子绕组与转子绕组之间互感系数都是变化的。 （ ） 4、对称分量法只能用于线性电力系统不对称故障的分析计算。 （ ） 5、派克变换前后，发电机气隙中的磁场保持不变。 （ ） 6、具有架空地线的输电线路，架空地线的导电性能越强，输电线路的零序阻抗越大。（ ） 7、不对称短路时，发电机机端的零序电压最高。 （ ） 8、同步发电机转子的惯性时间常数J T 反映了转子惯性的大小。 （ ） 9、短路计算时的计算电抗是以发电机的额定容量为基准的电抗标幺值。 （ ） 10、切除部分负荷是在电力系统静态稳定性有被破坏的危机情况下，采取的临时措施。（ ） 二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题3分，共30分) 1、短路电流最大有效值出现在（ ）。 A 、短路发生后约半个周期时； B 、短路发生瞬间； C 、短路发生后约1/4周期时。 2、利用对称分量法分析计算电力系统不对称故障时，应选（ ）相作为分析计算的基本相。 A 、故障相； B 、特殊相； C 、A 相。 3、关于不对称短路时短路电流中的各种电流分量，下述说法中正确的是（ ）。 A 、短路电流中除正序分量外，其它分量都将逐渐衰减到零； B 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都不会衰减； C 、短路电流中除非周期分量将逐渐衰减到零外，其它电流分量都将从短路瞬间的起始值衰减到其稳态值。 4、不管电力系统发生什么类型的不对称短路，短路电流中一定存在（ ）。 A 、正序分量、负序分量和零序分量； B 、正序分量和负序分量； C 、零序分量。 5、在简单电力系统中，如某点的三序阻抗021∑∑∑==Z Z Z ,则在该地点发生不同类型短路故障时，按对发电机并列运行暂态稳定性影响从大到小排序，应为（ ）。 A 、单相接地短路、两相短路、两相短路接地、三相短路； B 、三相短路、两相短路接地、两相短路、单相接地短路； C 、两相短路、两相短路接地、单相接地短路、三相短路。

简单电力系统的潮流计算

第三章 简单电力系统的潮流计算 本章介绍简单电力系统潮流计算的基本原理和手工计算方法，这是复杂电力系统采用计算机进行潮流计算的基础。潮流计算是电力系统分析中最基本的计算，其任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态，如各母线上的电压、网络中的功率分布及功率损耗等。本章首先通过介绍网络元件的电压降落和功率损耗计算方法，明确交流电力系统功率传输的基本规律，然后循序渐进地给出开式网络、配电网络和简单闭式网络的潮流计算方法。 3.1 单一元件的功率损耗和电压降落 电力网络的元件主要指线路和变压器，以下分别研究其功率损耗和电压降落。 3.1.1电力线路的功率损耗和电压降落 1.线路的功率损耗 线路的等值电路示于图3-1。 U S j X 2 U R 图3-1 线路的等值电路 图中的等值电路忽略了对地电导，功率为三相功率，电压为线电压。值得注意的是，阻抗两端通过的电流相同，均为I ，阻抗两端的功率则不同，分别为S '和S ''。 电力线路传输功率时产生的功率损耗既包括有功功率损耗，又包括无功功率损耗。线路功率损耗分为电流通过等值电路中串联阻抗时产生的功率损耗和电压施加于对地导纳时产生的损耗，以下分别讨论。

1) 串联阻抗支路的功率损耗 电流在线路的电阻和电抗上产生的功率损耗为 22 2 L L L 2 2 j (j )(j ) P Q S P Q I R X R X U '''' +?=?+?=+= + （3-1） 若电流用首端功率和电压计算，则 2 2 L 21 (j ) P Q S R X U ''+?= + （3-2） 从上式看出，串联支路功率损耗的计算非常简单，等同于电路课程中学过的I 2乘以Z 。值得注意的是，由于采用功率和电压表示电流，而线路存在功率损耗和电压损耗，因此线路两端功率和电压是不同的，在使用以上公式时功率和电压必须是同一端的。 式（3-2）还表明，如果元件不传输有功功率、只传输无功功率，仍然会在元件上产生有功功率的损耗。因此避免大量无功功率的流动是电力系统节能降损的一项重要措施。 2) 并联电容支路的功率损耗 在外加电压作用下，线路电容将产生无功功率B Q ?。由于线路的对地并联支路是容性的，即在运行时发出无功功率，因此，作为无功功率损耗L Q ?应取正号，而B Q ?应取负号。B Q ?的计算公式如下： 2 B 11 12Q B U ?=- ,2 B 2 2 12 Q B U ?=- （3-3） 从上式看出，并联支路的功率损耗计算也非常简单，等同于电路课程中学过的U 2乘以Y 。同理，该公式中的功率和电压也必须取同一端的。 线路首端的输入功率为 1B 1j S S Q '=+? 末端的输出功率为 2B 2j S S Q ''=-? 线路末端输出有功功率2P 与首端输入有功功率1P 之比称为线路输电效率。

电力系统暂态分析模拟考试试题打

一、判断题（下述说法是否正确，在你认为正确的题号后打“√”，错误的打“×”，每小题1分，共10分） 二、1、分析电力系统并列运行稳定性时，不必考虑负序电流分量的影响。（） 三、2、任何不对称短路情况下，短路电流中都包含有零序分量。（） 四、3、发电机中性点经小电阻接地可以提高和改善电力系统两相短路和三相短路时并列运行的暂态稳定性。（） 五、4、无限大电源供电情况下突然发生三相短路时，短路电流中的周期分量不衰减，非周期分量也不衰减。（） 六、5、中性点直接接地系统中，发生几率最多且危害最大的是单相接地短路。（） 七、6、三相短路达到稳定状态时，短路电流中的非周期分量已衰减到零，不对称短路达到稳定状态时，短路电流中的负序和零序分量也将衰减到零。（） 八、7、短路电流在最恶劣短路情况下的最大瞬时值称为短路冲击电流。（） 九、8、在不计发电机定子绕组电阻的情况下，机端短路时稳态短路电流为纯有功性质。（） 十、9、三相系统中的基频交流分量变换到系统中仍为基频交流分量。（） 十一、10、不对称短路时，短路点负序电压最高，发电机机端正序电压最高。（） 十二、答案：1、√ 2、× 3、× 4、× 5、× 6、× 7、√ 8、× 9、× 10、√ 十三、二、单项选择题(在每小题的三个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 十四、1、近似计算法中，变压器的变比应采用（）。 十五、A、实际变比；B、额定变比；C、平均额定变比。 十六、 十七、2、电力系统一相断线时的复合序网在形式上与（）的复合序网相同。 十八、A、单相接地短路；B、两相短路接地；C、两相短路。 十九、 二十、3、电力系统的复杂故障是指（）。 二十一、A、横向故障；B、纵向故障；C、电力系统中不同地点同时发生不对称故障。 二十二、 二十三、4、如三相短路瞬间A相非周期电流起始值为最大值，则B、C两相非周期分量电流起始值（）。二十四、A、大小相等，均等于A相非周期分量的一半；B、大小相等，均等于零；C、大小不相等。 二十五、 二十六、5、下图所示网络中，f点发生三相短路时，关于短路点右侧网络中的电流正确的说法是（）。

电力系统潮流计算

电力系统潮流计算The final revision was on November 23, 2020

电力系统 课程设计题目: 电力系统潮流计算 院系名称：电气工程学院 专业班级：电气F1206班 学生姓名： 学号： 指导教师：张孝远 1 2 节点的分类 (5) 3 计算方法简介 (6) 牛顿—拉夫逊法原理 (6) 牛顿—拉夫逊法概要 (6) 牛顿法的框图及求解过程 (8) MATLAB简介 (9) 4 潮流分布计算 (10)

系统的一次接线图 (10) 参数计算 (10) 丰大及枯大下地潮流分布情况 (14) 该地区变压器的有功潮流分布数据 (15) 重、过载负荷元件统计表 (17) 5 设计心得 (17) 参考文献 (18) 附录:程序 (19) 原始资料 一、系统接线图见附件1。 二、系统中包含发电厂、变电站、及其间的联络线路。500kV变电站以外的系统以一个等值发电机代替。各元件的参数见附件2。 设计任务 1、手动画出该系统的电气一次接线图，建立实际网络和模拟网络之间的联系。 2、根据已有资料，先手算出各元件的参数，后再用Matlab表格核算出各元件的参数。 3、潮流计算 1）对两种不同运行方式进行潮流计算，注意110kV电网开环运行。 2）注意将电压调整到合理的范围 110kV母线电压控制在106kV～117kV之间; 220kV母线电压控制在220 kV～242kV之间。 附件一：

72 水电站2 水电站1 30 3x40 C 20+8 B 2x8 A 2x31.5 D 4x7.5 水电站5 E 2x10 90+120 H 12.5+31.5 F G 1x31.5 水电站3 24 L 2x150 火电厂 1x50 M 110kV线路220kV线路课程设计地理接线示意图 110kV变电站220kV变电站牵引站火电厂水电站500kV变电站

电力系统暂态稳定性研究

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；

Abstract With the rapid development of power industry, the scale of power system is increasingly large and complex, all kinds of fault, to power plants and power plants and users in a variety of power equipment safety threat, and is likely to lead to the expansion of power system accident, from the technical and safety considering direct electricity experiment was carried out on the possibility is very small, urge electric power simulation are used to solve these problems, according to the power supply system of power grid power circuit model, as a result, paper use MATLAB dynamic simulation software Simulink has set up a simulation model for the single - infinite power system, can satisfy the needs of the running of a fault may encounter a variety of ways. Paper R2009b with MATLAB toolbox power system as a platform, through SimPowerSyetem set up power system in the operation of the common single - infinity system model, design the various kinds of short-circuit ground fault occurs in the system and simulation results of fault removed. The main work is : (1) Building this simulation system of single - infinite under Simulink (2) Fault simulation test analysis of system Through examples, if this method to the power system fault diagnosis, fast fault detection and diagnosis, automatic for improving the stability of power system has important significance. keywords：Single—infinite；SimPowerSyetem；Short circuit faults；Wavelet transform