高等电力系统分析暂态部分大作业

《高等电力系统分析暂态部分大作业》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高等电力系统分析暂态部分大作业题目8:综述基于暂态能量函数法的暂态稳定分析模型，包括单机无穷大系统和多机系统。求解电力系统暂态稳定问题的方法主要有两种：一是时域仿真法(timedomainsimulationmethod)，又称逐步积分法(stepbystep)。对微分方程采用数值积分(或称逐步积分法，简称SBS法)与代数方程联立求解，按时间对受扰系统中各种变量的变化进行跟踪仿真，即逐步求得系统状态变量和代数量随时间的变化曲线，并根据发电机转子摇摆曲线来判别系统在大扰动下能否保持同步运行，即暂态稳定性。二是基于李雅普诺夫

2、(Lyapunov)稳定理论的直接法，主要是以求取系统能量函数，通过在故障阶段结束时(故障清除时刻)的系统暂态能量，与临界能量相比较，直接评定系统的暂态稳定性，估算稳定域边界临界能量以判断稳定性的各种方法。李雅普诺夫直接法(简称直接法)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[，X为系统状态向量]随时间的变化率恒为负，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。”1、单机无穷大系统的直接法暂稳分析发电机采用经典二阶模型，简单系统的静态稳定分析通常做如下假定：(1)简单系

3、统、简单网络：定子绕组方程可用功角特性表示。(2)不考虑调速器和原动机方程，发电机机械功率恒定凡Pm=C常数。(3)不考虑励磁调节系统，凡恒定。单机—无穷大系统暂态稳定分析接线图如下：图1单机—无穷大系统暂态稳定分析系统接线图图2单机—无穷大系统暂态稳定分析功率特性曲线将直接法用于单机—无穷大系统，首先要建立单机无穷大系统的数学模型。设系统结构简图如图1，发电机采用经典二阶模型，设发电机暂态电抗后的内电动势为恒定值，并设机械功率为恒定值，则系统的标么值数学模型为：(1.1)其中发电机的电磁功率表示为：(1.2)式中：__

4、___转子角速度和同步速的偏差，稳态时值为零；_____发电机转子角；_____发电机机械功率；_____电磁功率；E∠_____发电机内电动势复数相量；U∠00____无穷大母线参考电压相量；X∑_____E∠及U∠00两量间的等值电抗，这里设两电动势间的等值电阻近似为零。以下为各种运行情况下的功率特性分析：(一)、正常运行情况图3正常运行情况下的等值电路此时，系统的总电抗：(1.3)则电磁功率特性为：(1.4)(二)、故障情况图4故障情况下的等值电路发生短路时，根据正序等效定则，在正常等值电路中的短路点接入附加电抗X

5、△，就得到故障情况下的等值电路，如图(2-4)所示。此时，发电机与系统间的转移电抗为：(1.5)发电机的功率特性为：(1.6)由于,因此，短路时的功率特性比正常运行时的要低，如图2。(三)、故障切除后故障切除后的等值电路，如图5所示图5故障切除后的等值电路此时，系统的总电抗：XⅢ=(1.7)功率特性为：PⅢ(1.8)一般情况下，，因此介于也和之间。发电机单机—无穷大系统的机械运动方程描述如下：(1.9)写为状态方程：(1.10)令=TJ)，=D,，为简化书写，以后将写为，则式(1.9)、(1.10)化为(1.11)(1.

6、12)表示转子与同步旋转参考轴之间的相对速度。由上式可以导出：(1.13)系统故障及故障切除后的功角曲线如图1-2所示，图中为故障前系统的稳定平衡点，为系统故障切除点，对于故障切除后的系统，为系统故障切除后新的稳定平衡点，其稳定平衡点为S点，不稳定平衡点为U点，相应的转子角为，在这两点均有发电机机械功率和电磁功率平衡。用直接法作暂态分析时，先定义系统的暂态能量函数，下面根据式(1.6)来确定系统故障切除后的暂态能量函数V，故障切除后系统的暂态能量函数V由动能和势能决定。(1.14)通常设系统动能为，显然稳态时，对于故障切

7、除时系统的动能可通过对式(1.6)的加速度方程两边对占积分而求得，即根据及，有，定义系统的势能为故障切除后系统的稳定平衡点S为参考点的减速面积，它反映了系统吸收转子动能的性能，则故障切除后的势能为:(1.15)系统在故障切除后的总暂态能量(1.16)至此不考虑发电机阻尼系数的暂态能量函数得以确定。2、两机系统的直接法对于两机系统，当采用经典模型时，可以分别列出故障切除后各台发电机的转子运动方程，(2.1)式中：分别为发电机1和2暂态电抗后的电势；为两发电机转子间的相对角度，即；和分别为发电机内电势节点自电导、互电导和互电

8、纳。由上列方程不难导出(2.2)式中、、和仅取决于，和因此他们都是常数。现在，令和，则式(2.2)便与式(1.12)具有相同的形式。换言之，两机系统实际上可以转化为等值的单机—无穷大系统，只是应该注意，现在中包含了一项，但这无关紧要，因为在故障切除以后的所有时间内都保持恒定，只要在决定矿时将故障切除瞬间的便可。实际上