MATLAB线路故障持续时间对电力系统稳定性的影响分析(2)
4.3 本章小结 25
结 论 26
致 谢 27
参考文献28
1 绪论
随着现代电力网络规模越来越大，电力系统愈发向着大机组、高电压、长距离、多负荷方向发展[1]。电力工业在国民经济发展中起支柱作用，电力系统的安全性、可靠性显得尤为重要。电力系统的根本任务是向用户持续提供高效稳定的电能[2]。电力系统在运行过程中经常会受到多种突发的扰动，会使运行参量发生较大变化，从而使得电力系统处于暂态过程之中[3]，干扰电力网络的正常运行，因此必须对电力系统的暂态稳定性进行分析。
1.1 电力系统的暂态稳定性
根据《电力系统分析理论》中所述，电力系统的暂态稳定性是指系统受到大扰动后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的稳定运行状态或恢复到原来稳定状态的能力[4]。通常指保持发电机的第一个振荡周期或第二个周期不失步。大扰动一般是指短路、切除输电线路或发电机组、投入或切除大容量的负荷等。其中，发生短路故障的干扰最严重，因此可以把系统受到短路故障后的功角特性作为检验系统是否具有暂态稳定性的条件[5]。在本文中，通过对经典三机九节点模型的仿真，研究三相接地短路、两相接地短路、两相相间短路以及单相接地短路四种短路故障对系统极限切除时间的影响。
当电力系统受到大扰动时，电力系统运行中的各元件电磁参数都要发生剧烈波动。但是由于原动机调速器具有相当大的惯性，它必须经过一定时间后才能改变原动机的功率[6]。这样，发电机的电磁功率与原动机的机械功率之间失去平衡，产生不平衡转矩。在不平衡转矩的作用下，发电机开始改变转速，使各发电机转子间的相对位置发生变化[7]。发电机转子间的相对位置，及相对角的变化，反过来又影响到电力系统中的电流、电压和发电机电磁功率的变化。所以，由大干扰引起的电力系统暂态过程，是一个电磁暂态过程和发电机转子间机械运动暂态过程交织在一起的复杂过程[8]。
通常，暂态稳定分析计算的目的为分析电力网络在收到大干扰的情况下，发电机能否继续保持同步运行。因此，需要研究发电机转子运动特性判断其是否同步运行，即功角δ随时间t变化的特性。在本毕业设计中，仅对系统在短期内（约10秒内）的动态行为进行分析，根据功角特性来判别系统的稳定性。
1.2 暂态稳定分析的简化假设[4]
1）忽略发电机定子电流的非周期分量和与它相对应的转子电流周期分量；
2）在发生不对称短路故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响；
3）不考虑频率变化对系统参数的影响；
4）发电机采用E’恒定的简化数学模型；
5）不考虑原动机调速器的作用。
1.3 暂态稳定研究现状
目前，在电力系统暂态稳定分析上，主要的分析方法有三种：时域仿真法、直接法和EEAC法。时域仿真法根据解各种动态元件动作特性的微分方程组及代数方程组，以潮流解为初值，逐步求得系统状态量和代数量随时间的变化曲线，根据发电机转子间相对角随时间变化特性来判短系统在大扰动下能否保持暂态稳定。
直接法是基于Lyapunov稳定性理论的直接分析方法。这种方法分析暂态稳定性时，不需要进行数值积分，通过计算故障切除时的能量VC，并设法确定临界能量Vcr，通过比较Vc与Vcr来判断系统稳定性[7]。
EEAC法即扩展等面积法[9]，这是一种确定性的分析电力系统暂态稳定性的方法，它对故障前、故障中和故障后的全部过程进行积分，通过CCCOI-RM变换，聚合为单自由度运动系统的数值映象，在扩展平面上进行量化分析[10]。
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