电力系统稳定性分析
论电力系统稳定性
论电力系统稳定性 发表时间：2018-10-19T09:07:14.800Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：姚彦枝 [导读] 摘要：随着电力工业的迅速发展，我国发电机、变压器单机容量不断增大，电力系统正朝着“大机组、超高压、大电网”的方向发展。 摘要：随着电力工业的迅速发展，我国发电机、变压器单机容量不断增大，电力系统正朝着“大机组、超高压、大电网”的方向发展。在当今电力作为推动社会飞速发展的主动力时代，电力网是否稳定对社会的生产、生活、发展起着决定性的影响。因此，研究电力系统在各种条件下的稳定性问题对社会的发展具有特别重要的意义。 关键词：电力系统；稳定性；措施 1电力系统稳定性的作用及要求 1.1电力系统稳定性的作用 （1）对于企业的调配与服务有优化作用。之所以说电力系统稳定性的提供对企业的调配与服务功能有一定程度的优化作用，是因为相关人员在电力系统应用中，可以根据具体运行情况来开展工作，根据不同类型的电力设备特点，来实现设备利用的最优化，为电力企业工作效率的提升做好准备。相关人员可以全面掌握设备的利用情况，以此来对设备进行合理而科学的配置，实现设备的高效率运行，从而还能降低企业成本的使用率。对于传统电力技术而言，稳定性技术式是一个大胆创新，相关人员在实际作业中可以利用该技术实现对电力设备的协调配置。 （2）有利于促进电力企业的高效发展。电力系统稳定性对电力企业的经济效益具有促进作业。众所周知，电对于人们的生活是何等重要，可以说生活处处都需要电。一旦电力系统稳定性受到冲击，便会发生大面积停电的安全事故，这种现状会导致电力系统的运行受到干扰，对企业的生产，人们的生活都起到了很大的影响。电力系统稳定性技术则可以在这种情况下，对相关干扰进行及时排除，保障用户的正常用电。 1.2电力系统稳定性的要求 电力系统稳定性要求电网结构与设备的选用必须科学合理，供电可靠性必须相对较高，工作人员的技术也必须相对过硬，以此来保证电力系统的正常运行，其中，工作人员的技术具有关键作用，他们必须在实际操作前，做好相关准备，采取有效措施来应对突发故障。 2确保电力系统稳定性的措施 目前，我国电力系统已步入大电网、大机组、超高压、远距离输电时代，随着电力系统的发展及其互联，电力系统稳定问题也将越来越突出。有关电力系统稳定问题的研究已成为国内外电力界的热门课题之一。因此，在当前，研究电力系统稳定问题的机理、以及提高电力系统稳定性的控制措施，具有重要的意义。 2.1对送电系统的控制 改善发电机励磁调节系统的特性：由电力系统功率极限的简单表达式可知，减小发电机的电抗，可以提高电力系统功率极限和输送能力。 改善原动机的调节特性：我们根据发电机功角变化对于再热式轮机可以采用快速调节轮机汽门与带有微机控制和带有功角检测仪的高速系统来消除故障后发电机输入以及输出功率之间的不平衡，交替关、开快速汽门，以缩短振荡时间，提高暂态稳定。 快速操作汽阀（快关）：当系统受到较大干扰时，输出的电磁功率突变，这时，如果原动机的调节装置非常的准确、灵敏和快速，使得原动机自身的功率能跟上相应的变化的电磁功率，则能极大让系统稳定性得以提高[2]。 切机：提高系统暂态稳定的基本措施包括减小原发电机大轴不平衡功率。方法有两个一个是减少原发动机的输入功率，第二个是增大发电机发出的电磁功率，当系统有充足的备用电机时，我们同时切除故障线，同时切除部门联锁发电机，这样就能有效的增大系统稳定性。 2.2采用附加装置提高电力系统的稳定性 在输电线路串联电容：利用电容器容抗和输电线路感抗性质相反的特点，在输电线路中串联电容补偿线路中的电感来提高超高压远距离输电的功率极限，从而起到提高系统稳定的作用。 在输电线路中并联电抗：改善远距离输电系统稳定性的重要措施之一就是将电抗并联到输电线路中。因为随着输电线路长度的增加，产生的电抗就会越大，随之容抗也会变大，而增加的电容则会给线路带来大量的无功，当线路负荷较轻情况下，线路中大量的无功会造成线路末端电压过高。为改善这种情况，我们将电抗器并联到输电线路上来吸收由长距离线路所产生的大电容造成的无功功率，这样，可以减小发电机的运行功角，提高发电机的电势从而提高长距离输电系统的稳定性。 将变压器中性点改为小阻抗接地：电力系统发生接地短路情况时产生的暂态稳定和变压器中性点接地情况有着重要的联系。为了提高中性点直接接地系统的稳定性，我们利用电流流过阻抗会消耗有功功率原理将系统中变压器的中性点改为经小阻抗接地，这样系统短路时产生的零序电流经过变压器中性点小阻抗后消耗有功这就增加了发电机的输出电磁功率，减小了发电机转轴上存在的不平衡功率，进而提高了系统的暂态稳定。 2.3非线性控制技术在暂态稳定控制中的应用 为提高电力系统运行的稳定性，除应对电网进行合理的规划、建设、采取紧急措施之外，最主要的就是对相关部件采取有效的控制手段。根据电力系统采用模型的不同可选取不同的方法。通常对非线性系统进行控制的方法有： Lyapunov直接法：在假设非线性控制系统的原点为平衡点，寻找一个正定Lyapunov函数，，且，在此基础上求出反馈控制规律，使得，这就是正定函数的思想，当时闭环系统才会逐渐的趋向稳定。由此可见，要想使受干扰后的系统动态过程以较快的速度趋向平衡点则需要V越负越大。自适应、滑膜等控制设计都可以用Lyapunov直接法。 变结构控制方法：20世纪70年代中期科学研究者们开始研究变结构控制方法，该方法不但能有很好的全局渐进稳定性，而且它有很强的鲁棒性，能抗外部干扰和参数的摄动。该方法的基本思想是：预先选定一个超平面，利用切换函数和高速开关将电力系统的相轨迹按照一定的规律驱动到超平面上，我们将该运动定义为滑动模态，其基本思想是，利用高速开关和切换函数将系统的相轨迹按一定的趋近律驱动到一个预先选定的超平面S（X）=0（称滑行面或切换面）上，超平面上的系统运动称为滑动模态（Slidingmode），且系统的滑动模态
电力系统频率调整
电力系统负荷可分为三种。第一种变动幅度很小，周期又很短，这种负荷变动由很大的 偶然性。第二种变动幅度较大，周期较长，属于这类负荷的主要有电炉、电气机车等带有冲 击性的负荷。第三种负荷变动幅度最大，周期也最长，这一种是由于生产、生活、气象等变 化引起的负荷变动。 电力系统的有功功率和频率调整大体可分为一次、二次、三次调整三种。一次调整或频 率的一次调整指由发电机的调速器进行的，对第一种负荷变动引起的频率偏移的调整。二次 调整或频率的二次调整指由发电机的调频器进行的，对第二种负荷变动引起的频率偏移的调 整。三次调整其实就是指按最优化准则分配第三种有规律变动的负荷，即责成各发电厂按事 先给定的发电负荷曲线发电。在潮流计算中除平衡节点外其他节点的注入有功功率之所以可 以给定，就是由于系统中大部分电厂属于这种类型。这类发电厂又称为负荷监视。至于潮流 计算中的平衡节点，一般可取系统中担负调频任务的发电厂母线，这其实是指担负二次调频 任务的发电厂母线。 一：调整频率的必要性 电力系统频率变动时，对用户的影响： 用户使用的电动机的转速与系统频率有关。 系统频率的不稳定将会影响电子设备的工作。 频率变动地发电厂和系统本身也有影响： 火力发电厂的主要厂用机械—风机和泵，在频率降低时，所能供应的风量和水量将迅速减少， 影响锅炉的正常运行。 低频运行还将增加汽轮机叶片所受的应力，引起叶片的共振，缩短叶片的寿命，甚至使叶片 断裂。 低频运行时，发电机的通风量将减少，而为了维持正常电压，又要求增加励磁电流，以致使 发电机定子和转子的温升都将增加。为了不超越温升限额，不得不降低发电机所发功率。 低频运行时，由于磁通密度的增大，变压器的铁芯损耗和励磁电流都将增大。也为了不超越 温升限额，不得不降低变压器的负荷。 频率降低时，系统中的无功功率负荷将增大。而无功功率负荷的增大又将促使系统电压水 平的下降。 频率过低时，甚至会使整个系统瓦解，造成大面积停电。 调整系统频率的主要手段是发电机组原动机的自动调节转速系统，或简称自动调速系统， 特别时其中的调速器和调频器（又称同步器）。 二：发电机原动机有功功率静态频率特性 电源有功功率静态频率特性通常可以理解为就是发电机中原动机机械功率的静态频率特性。 原动机未配置自动调速时，其机械功率与角速度或频率的关系： 221212m P C C C f C f ωω=-=- 式中各变量都是标幺值；通常122C C =。 解释如下：机组转速很小时，即使蒸汽或水在它叶轮上施加很大转矩m M ，它的功率输出m P 仍很小，因功率为转矩和转速的乘积；机组转速很大时，由于进汽或进水速度很难跟上叶轮 速度，它们在叶轮上施加的转矩很小，功率输出仍然很小；只有在额定条件下，转速和转矩 都适中，它们的乘积最大，功率输出最大。 调速系统中调频器的二次调整作用在于：原动机的负荷改变时，手动或自动地操作调频器，
武汉大学电力系统分析实验报告
电气工程学院 《电力系统分析综合实验》2017年度PSASP实验报告 学号： 姓名： 班级：
实验目的： 通过电力系统分析的课程学习，我们都对简单电力系统的正常和故障运行状态有了大致的了解。但电力系统结构较为复杂，对电力系统极性分析计算量大，如果手工计算，将花费 大量的时间和精力，且容易发生错误。而通过使用电力系统分析程序PSASP，我们能对电 力系统潮流以及故障状态进行快速、准确的分析和计算。在实验过程中，我们能够加深对电力系统分析的了解，并学会了如何使用计算机软件等工具进行电力系统分析计算，这对我们以后的学习和工作都是有帮助的。 潮流计算部分： 本次实验潮流计算部分包括使用牛顿法对常规运行方式下的潮流进行计算，以及应用PQ分解法规划运行方式下的潮流计算。在规划潮流运行方式下，增加STNC-230母线负荷的有功至1.5.p.u，无功保持不变，计算潮流。潮流计算中，需要添加母线并输入所有母线 的数据，然后再添加发电机、负荷、交流线、变压器、支路，输入这些元件的数据。对运行方案和潮流计算作业进行定义，就可以定义的潮流计算作业进行潮流计算。 因为软件存在安装存在问题，无法使用图形支持模式，故只能使用文本支持模式，所以 无法使用PSASP绘制网络拓扑结构图，实验报告中的网络拓扑结构图均使用Visio绘制， 请见谅。 常规潮流计算： 下图是常规模式下的网络拓扑结构图，并在各节点标注电压大小以及相位。 下图为利用复数功率形式表示的各支路功率（参考方向选择数据表格中各支路的i侧母
线至j侧），因为无法使用图形支持模式，故只能通过文本支持环境计算出个交流线功率，下图为计算结果。
电力系统稳定与控制
电力系统稳定与控制 廖欢悦电自101 2 电力系统的功能是将能量从一种自然存在的形式转换为电的形式，并将它输送到各个用户。电能的优点是输送和控制相对容易，效率和可靠性高。为了可靠供电，一个大规模电力系统必须保持完整并能承受各种干扰。因此系统的设计和运行应使系统能承受更多可能的故障而不损失负荷（连接到故障元件的负荷除外），能在最不利的可能故障情况些不知产生不可靠的广泛的连锁反应式的停电。 由此，电力系统控制所要实现的目的： 1.运行成本的控制：系统应该以最为经济的方式供电； 2.系统安全稳定运行的控制：系统能够根据不断变化的负荷变化及发电资源变化情况调整功率 分配情况； 3.供电质量的控制：必须满足包括频率、电压以及供电可靠性在内的一系列基本要求；一．电力系统的稳定性设计与基本准则 首先，一个正确设计和运行的电力系统： 1.系统必须能适应不断变化的负荷有功和无功功率需求。与其他形式的能量不同，电能不能方便地以足够数量储存。因而，必须保持适当的有功和无功的旋转备用。 2.系统应以最低成本供电并具有最小的生态影响 3.考虑到如下因素，系统供电质量必须满足一定的最低标准： a）频率的不变性 b）电压的不变性 c）可靠性水平 对于一个大的互联电力系统，以最低成本保证其稳定性运行的设计是一个非常复杂的问题。通过解决这一问题能得到的经济效益是巨大的。从控制理论的观点来看，电力系统具有非常高阶的多变量过程，运行于不断变化的环境。由于系统的高维数和复杂性，对系统作简化假定并采用恰当详细详细的系统描述来分析特定的问题是非常重要的。 二、电力系统安全性及三道防线可靠性－安全性－稳定性 电力系统可靠性：是在所有可能的运行方式、故障下，供给所有用电点符合质量标准和所需数量的电力的能力。是保证供电的综合特性（安全性和充裕性）。可靠性是通过设备投入、合理结构及全面质量管理保证的。 电力系统安全性：是指电力系统在运行中承受故障扰动的能力。通过两个特征表征（1）电力系统能承受住故障扰动引起的暂态过程并过渡到一个可接受的运行工况，不发生稳定破坏、系统崩溃或连锁反应；（2）在新的运行工况下，各种运行条件得到满足，设备不过负荷、母线电压、系统频率在允许范围内。 电力系统充裕性：是指电力系统在静态条件下，并且系统元件负载不超出定额、电压与频率在允许范围内，考虑元件计划和非计划停运情况下，供给用户要求的总的电力和电量的能力。 电力系统稳定性：是电力系统受到事故扰动（例如功率或阻抗变化）后保持稳定运行的能力。包括功角稳定性、电压稳定性、频率稳定性。 正常运行状态下，通过调度手段让电力系统保持必要的安全稳定裕度以抵御可能遭遇的干扰。要实现预防性控制，首先应掌握当前电力系统运行状态的实时数据和必要的信息，并及时分析电网在发生各种可能故障时的稳定状况，如存在问题，则应提示调度人员立即调整运行方式，例如重新分配电厂有功、无功出力，限制某些用电负荷，改变联络线的送电潮流等，以改善系统的稳定状况。 目前电网运行方式主要靠调度运行方式人员预先安排，一般只能兼顾几种极端运行方式，且往往以牺牲经济性来确保安全性。调度员按照预先的安排和运行经验监视和调整电网的运行状态，但他并不清楚当前实际电网的安全裕度，也就无法通过预防性控制来增强电网抗扰动的能力。因此，实现电力系统在线安全稳定分析和决策，得出当前电网的稳定状况、存在问题、以及相应的处理措
电力系统潮流计算课程设计报告
课程设计报告 学生姓名:学号： 学院:电气工程学院 班级: 题目: 电力系统潮流计算 职称: 副教授 指导教师：李翠萍职称: 副教授 2014年 01月10日
1 潮流计算的目的与意义 潮流计算的目的：已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。 潮流计算的意义： (1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。 (2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。 (3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。 (4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。 2 潮流计算数学模型 1.变压器的数学模型： 变压器忽略对地支路等值电路：
2.输电线的数学模型： π型等值电路： 3 数值方法与计算流程 利用牛顿拉夫逊法进行求解，用MATLAB 软件编程，可以求解系统潮流分 布根据题目的不同要求对参数进行调整，通过调节变压器变比和发电厂的电压，求解出合理的潮流分布，最后用matpower 进行潮流分析，将两者进行比较。 牛顿—拉夫逊法 1、牛顿—拉夫逊法概要 首先对一般的牛顿—拉夫逊法作一简单的说明。已知一个变量X 函数为： 0)(=X f 到此方程时，由适当的近似值) 0(X 出发，根据： ,......)2,1() ()() ()() () 1(='-=+n X f X f X X n n n n 反复进行计算，当) (n X 满足适当的收敛条件就是上面方程的根。这样的方 法就是所谓的牛顿—拉夫逊法。 这一方法还可以做下面的解释，设第n 次迭代得到的解语真值之差，即) (n X 的误差为ε时，则： 0)()(=+εn X f 把)() (ε+n X f 在) (n X 附近对ε用泰勒级数展开 0......)(! 2)()()()(2 )() () (=+''+ '+=+n n n n X f X f X f X f εεε 上式省略去2ε以后部分 0)()()()(≈'+n n X f X f ε
电力系统稳态分析重要例题
1、 三绕组变压器的参数和等值电路 计算三绕组变压器参数的方法与计算双绕组变压器时没有本质区别，但由于三绕组变压器各绕组的容量比有不同组合，各绕组在铁芯上的排列也有不同方式，计算时需注意。三个绕组的容量比相同（100/100/100）时，三绕组变压器的参数计算和等值电路如下所示；三个绕组的容量比不同（100/100/50、100/50/100）时，制造厂提供的短路损耗需要归算，计算方法参看例2-3。 （1） 电阻 先根据绕组间的短路损耗P k ( 1-2 )、P k ( 1-3 )、P k ( 2-3 )求解各绕组的短路损耗 ()()()[ ]()()() [ ]()()() [ ] ???? ?? ???-+=-+=-+= ---------2132313313221232312112 1 212 1 k k k k k k k k k k k k P P P P P P P P P P P P …………………（2-11） 然后计算各绕组电阻 2 112 2 222 2 332 100010001000k N T N k N T N k N T N P U R S P U R S P U R S ?=? ??=? ??=?? ()()()[] ()()()[] ()()()[] ?? ? ?? ???? -+=-+=-+=---------%%%21%%%%21%%%%21%213231331322123231211k k k k k k k k k k k k U U U U U U U U U U U U （2） 电抗 先由各绕组之间的短路电压百分数U k (1-2)%、U k (1-3)%、U k (2-3)% 求解各绕组的短路电压百分数然后求各绕组的电抗
电力系统分析实验报告
本科生实验报告 实验课程电力系统分析 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师顾民 实验地点6C901 实验成绩
二〇一五年十月——二〇一五年十二月 实验一MATPOWER软件在电力系统潮流计算中的应用实例 一、简介 Matlab在电力系统建模和仿真的应用主要由电力系统仿真模块(Power System Blockset 简称PSB)来完成。Power System Block是由TEQSIM公司和魁北克水电站开发的。PSB是在Simulink环境下使用的模块,采用变步长积分法,可以对非线性、刚性和非连续系统进行精确的仿真，并精确地检测出断点和开关发生时刻。PSB程序库涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。通过PSB可以迅速建立模型，并立即仿真。PSB程序块程序库中的测量程序和控制源起到电信号与Simulink程序之间连接作用。PSB程序库含有代表电力网络中一般部件和设备的Simulink程序块，通过PSB 可以迅速建立模型，并立即仿真。 1)字段baseMVA是一个标量，用来设置基准容量，如100MVA。 2)字段bus是一个矩阵，用来设置电网中各母线参数。 ①bus_i用来设置母线编号(正整数)。 ②type用来设置母线类型, 1为PQ节点母线, 2为PV节点母线, 3为平衡(参考)节点母线，4为孤立节点母线。 ③Pd和Qd用来设置母线注入负荷的有功功率和无功功率。 ④Gs、Bs用来设置与母线并联电导和电纳。 ⑤baseKV用来设置该母线基准电压。 ⑥Vm和Va用来设置母线电压的幅值、相位初值。 ⑦Vmax和Vmin用来设置工作时母线最高、最低电压幅值。 ⑧area和zone用来设置电网断面号和分区号，一般都设置为1，前者可设置范围为1～100，后者可设置范围为1～999。 3)字段gen为一个矩阵，用来设置接入电网中的发电机(电源)参数。 ①bus用来设置接入发电机(电源)的母线编号。 ②Pg和Qg用来设置接入发电机(电源)的有功功率和无功功率。 ③Pmax和Pmin用来设置接入发电机(电源)的有功功率最大、最小允许值。 ④Qmax和Qmin用来设置接入发电机(电源)的无功功率最大、最小允许值。 ⑤Vg用来设置接入发电机(电源)的工作电压。 1.发电机模型 2.变压器模型 3.线路模型 4.负荷模型 5.母线模型 二、电力系统模型 电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网,它包括升降压变压器和各种电压等级的输电线路、动力系统、电力系统和电力网简单示意如图
风电水电互补电力系统稳定性分析与计算
风电——水电互补电力系统稳定性分析与计算 摘要 本文介绍了含风力发电的风电一水电互补电力系统如何处理风力发电参数，进行稳定性分析与计算的方法，并结合新疆阿勒泰地区布尔津风电一水电互补电力系统计算实例验证其方法的正确性及可行性。 引言 近年来，由于当代科学技术的发展，加之能源短缺和环境保护等方面的影响，人类正在致力于寻找可再生的，取之不尽，用之不竭又是洁净的绿色能源，而水能与风能是绿色能源中最有发展潜力和前景的品种。同时水能与风能又都容易转化为能源的更高级形式一电能，其经济效益显著。 由于风力资源的随机性和季节性使风力发电的出力不平稳，风力发电不具备有功调节和无功调节的能力。风电的缺点也就是无风就无电，影响到风电的连续及稳定性。为了解决风电的连续性和稳定性问题就需要有一个互补系统。 在我国西北、华北、东北等内陆风区，风资源的季节分布特色大多为冬春季风大、夏秋季风小，与水能资源夏秋季丰水、冬春季枯水的季节分布正好形成互补特性，这是构建风能一水能互补系统的基础条件。如果在上述地区内，以带有蓄水调节水库的水电站为依托，在风资源丰富的地点建设适当容量的风电场，两者以电网连接实现季节性能量互补，以水库做为能源调剂手段，就能够实现风能与水能这两种最佳绿色能源的联姻，充分发挥绿色能源的优势，以风一水联手供电取代传统的水一火联合供电，这将是人类能源利用形式的历史性突破。由于阿勒泰地区的风资源和水资源具有极强的互补性，更由于阿勒泰地区具有较大的水电装机容量，而且其中有三个电站带有库容可观的调节水库，因此在该地区突破传统限制，在风电装机大大超出电网容量10％的条件下建设水电一风电互补系统，在技术上和经济上都是可行的。在我国类似阿勒泰那样资源条件的地区还有很多，都可以构建水电一风电互补系统解决供电问题，这将是对现有禁区的重要突破，有可能为阿勒泰及有类似条件地区的电源建设找到一条最为多快好省的途径。 1问题的提出 在电力系统中，传统的发电方式为水力发电和火力发电，一般均为同步电机。目前，风力发电这一新成员加入电网，一般都采用电容励磁感应异步发电机。使其分析计算复杂化。风电的加入使电网的稳定性受到影响。对风力发电机如何给定运行条件，如何建立数学模型、如何确定参数，是进行含风力发电的风电一水电互补电力系统静态和暂态及动态稳定性分析和计算的关键。本文介绍了含风力发电的风电一水电互补电力系统如何处理风力发电参数，进行稳定计算的方法。 2风力发电机的处理 电力系统是由发电厂、输电网络及电力负荷三大部分组成的能量生产、传输和使用系统。在过去的几十年间，同步发电机(水轮发电机或汽轮发电机)、输电网络及负荷的稳定计算已经成熟。只有风力发电技术在国内外都属于研究阶段，建立适合潮流计算、暂稳、动稳和静稳
电力系统潮流计算实验报告
1． 手算过程 已知： 节点1：PQ 节点， s(1)= -0.5000-j0.3500 节点2：PV 节点， p(2)=0.4000 v(2)=1.0500 节点3：平衡节点，U(3)=1.0000∠0.0000 网络的连接图： 0.0500+j0.2000 1 0.0500+j0.2000 2 3 1）计算节点导纳矩阵 由2000.00500.012j Z += ? 71.418.112j y -=; 2000.00500.013j Z += ? 71.418.113j y -=; ∴导纳矩阵中的各元素： 42.936.271.418.171.418.1131211j j j y y Y -=-+-=+=; 71.418.11212j y Y +-=-=; 71.418.11313j y Y +-=-=; =21Y 71.418.11212j y Y +-=-=; 71.418.12122j y Y -==; 002323j y Y +=-=; =31Y 71.418.11313j y Y +-=-=; =32Y 002323j y Y +=-=; 71.418.13133j y Y -==; ∴形成导纳矩阵B Y ： ?? ?? ? ?????-++-+-+-+-+--=71.418.10071.418.10071.418.171.418.171.418.171.418.142.936.2j j j j j j j j j Y B 2）计算各PQ 、PV 节点功率的不平衡量，及PV 节点电压的不平衡量： 取:000.0000.1)0(1)0(1)0(1j jf e U +=+= 000.0000.1)0(2) 0(2)0(2j jf e U +=+= 节点3是平衡节点，保持000.0000.1333j jf e U +=+=为定值。 ()()[] ∑==++-=n j j j ij j ij i j ij j ij i i e B f G f f B e G e P 1 )0()0()0()0()0()0() 0(；
浅析电力系统稳态等值电路的计算
浅析电力系统稳态等值电路的计算 文章简单叙述了，在对实际电路进行物理模型数学化的简单过程以及思路，首先是电力统统中重要元件的计算，计算出有名值以后，再根据选择的基准值进行标幺值的计算，得到简化的等值电路，方便计算。 标签：电力系统；等值电路；计算 引言 在对电力系统进行分析计算之前，我们首先要对整个电力系统进行模型化和理想化，将实际线路中主要的构成电力系统的各个组成部件也就是说电力系统的元件，进行具体化，简化成等效电路，使得实际的物理参数变成了数学参数，最后用数学方法分析处理问题。 1 电力系统的元件参数 元件参数指的是描述元件电气特征的参数，特点不同，描述的参数就不同。 根据运行的状态不同也可以分为稳态参数和动态参数或者定参数和变参数等。一般重要的元件包括输电线路，电力变压器，同步发电机以及负载。 1.1 输电线路的等值电路和参数计算 目前架空输电线路大部分采用的是钢芯铝绞线。 输电线路的参数包括四个：电阻，电感，电容，电抗。 1.1.1 输电线路的参数计算 （1）电阻：对于一般的金属直流电阻，采用：r=？籽/S，式中？籽表示导线的电阻率，由于一般的采用的是铝，一般取？籽=31.55？赘·mm2/km；S为导线载流部分的标称截面积。 （2）电抗：在三相导线中，由于每项都有自感和互感，当流过对称的三相交流电流时，电感将形成电抗。当线路排列对称时，三项导线的单位长度的电抗值相等。若排列不对称，则三项参数不对称，这是需要通过循环交换三项导线的位置使得各项的电感平衡。导线还分为单导线和分裂导线，使用分裂导线的好处在于可以减小电抗和电感的值，但是如果分裂的过多则可能会产生电晕现象，所以一般为4根比较合适。一般在题目中会直接给出单位长度电抗值的大小，不需要自己单独求解。 （3）电纳：当导线上有输入三项对称的交流电压时，导线之间相与相间的
关于电力系统稳定_3
理论与实践 关于电力系统稳定( ) About Power System Stability ( ) 洪佩孙 (河海大学,江苏南京210098) 中图分类号:T M 712 文献标识码:A 文章编号:1009-0665(2002)02-0045-03 收稿日期:2002-01-18 1 电力系统频率稳定概念 电力系统功角稳定仅表明各发电机转子相对运动的稳定性。如系统各发电机受扰动的作用,扰动消失后,最终各发电机仍能维持同步运转,则系统功 角是稳定的。电力系统频率稳定,则表明同步机转子绝对运动的稳定性,即各发电机不但维持同步,而且它们共同的转速维持在给定范围内,不会不断升高或不断降低。由于发电机工作在同步状态,发电机转速变化表现为频率变化,故这种稳定性称为频率稳定性。电力系统只有保持功角稳定和频率稳定,同步发电机的转子运动才是稳定的。 电力系统频率稳定性可定义:电力系统工作在初始频率下,受扰动作用,扰动消失后,经过足够长的时间,能以一定的精确度回到初始频率状态,则系统频率是稳定的,否则就是不稳定的。 由于系统频率特性的非线性,系统频率稳定性与扰动大小、扰动性质有关。上述定义的稳定性称为静态频率稳定性,在扰动过程中,系统频率特性并未发生变化。系统静态频率稳定性表明系统在某一运行点的频率稳定性。 若扰动足够大,使系统频率特性发生变化,系统能否在新的频率状态下稳定运行,称其为暂态频率稳定性。大扰动是系统运行方式的变化,如改变系统并联运行的发电机台数,改变负荷状态等。系统频率崩溃一般是暂态频率稳定性破坏后的一种现象。它是指系统在大扰动作用下,系统频率不断上升或下降,直至不能允许的值。 系统频率稳定性破坏表现在频率值失去稳定,发电机仍能维持同步运行。与功角稳定破坏不同,一般不会引起系统电压、电流和功率流动的急剧改 变,是一个缓慢变化的动态过程。 2 电力系统频率稳定破坏的机制及判别方 法 电力系统频率稳定性是系统原动机发出的机械功率与系统负荷功率(包括电有功损耗功率)平衡的问题。如不能平衡,则动力系统出现功率过剩,有可能出现频率稳定破坏的问题。 设系统原动机的总机械功率输出为P M ,系统总负荷功率(包括各种损耗)为P L ,则过剩功率为 P =P M -P L (1) 式中,P L 为发电机的电磁功率输出; P 有时习惯称为发电机发出的电磁功率与负荷消耗的电磁功率之差,这是不对的,因为发电机所发的电磁功率等于所接负荷消耗的电磁功率,不可能出现差值;P M 为机械功率,当P M 不能全部转换为电磁功率时,就出现过剩机械功率 P ,该 P 就将作用在转子运动上,加速或制动转子的运动,定量关系由下式决定。 P =T j d d t =T j d f d t (2) 式中, 为发电机转速;f 为系统频率;T j 为惯性常数;t 为时间。 所以系统出现过剩功率是引发频率变化的起 因,但判断频率稳定性要看频率变化的结局。根据(2)式,在t 时,频率变化为 f = t P T j d t (3) 判断(3)式的收敛性,即可判断结局的频率稳定性。 3 频率稳定性的判据 3 1 静态频率稳定条件 频率稳定性与功角稳定性分析一样,稳定问题 45 2002年4月 江 苏 电 机 工 程 Jiangsu Electrical Engineering 第21卷第2期
电力系统分析计算实验报告
（理工类） 课程名称：电力系统分析专业班级： 学生学号：学生姓名： 所属院部：机电工程学院指导教师： 20 15 ——20 16 学年第 2 学期 金陵科技学院教务处制
实验一电力系统分析计算 实验项目名称：电力系统分析计算实验学时： 4 同组学生姓名：无实验地点： 2334 实验日期：实验成绩： 批改教师：批改时间： 一．实验目的 1.掌握用Matlab软件编程计算电力系统元件参数的方法. 2.通过对不同长度的电力线路的三种模型进行建模比较，学会选取根据电路要求选取模 型。 3.掌握多级电力网络的等值电路计算方法。 4.理解有名制和标幺制。 二．实验内容 1．电力线路建模 有一回220kV架空电力线路，导线型号为LGJ-120，导线计算外径为15.2mm，三相导 线水平排列，两相邻导线之间的距离为4m。试计算该电力线路的参数，假设该线路长度分 别为60km，200km，500km，作出三种等值电路模型，并列表给出计算值。 2．多级电力网络的等值电路计算 部分多级电力网络结线图如图1-1所示，变压器均为主分接头，作出它的等值电路模型， 并列表给出用有名制表示的各参数值和用标幺制表示的各参数值。 线路额定电压电阻 (欧/km) 电抗 (欧/km) 电纳 (S/km) 线路长度 （km) L1（架空线）220kv 0.08 0.406 2.81*10-6 200 L2（架空线）110kV 0.105 0.383 2.81*10-6 60 L3（架空线）10kV 0.17 0.38 忽略15 变压器额定容量P k(kw) U k% I o% P o(kW) T1 180MVA 893 13 0.5 175 T2 63MVA 280 10.5 0.61 60 三．实验设备 1．PC一台 2．Matlab软件
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；
电力系统稳定
1、设置解列点 将系统解列成几个独立的部分，尽量做到每个独立的部分发电和负荷基本平衡 这是不得已的临时措施，一旦将各部分运行参数调整好后，要尽快并列运行 2、短期异步运行和再同步的可能性 ①调整调速器，减小平均转差率，造成转差率过零的条件 调整调速器，减小原动机机械功率，造成偏离稳定异步运行的平衡点，将会引起振荡，振荡就可能出现转差率过零。 ②调节励磁增大电动势，即增大同步功率，以便使机组进入持续同步状态转差率过零，增大电动势，会增加减速面积，使机组恢复稳定。 电压稳定（voltage stability）：指系统维持电压的能力，即系统在正常运行或扰动发生后，若负荷导纳增大，负荷功率亦随之增大，且功率和电压都能保持在一个可控且可接受范围的能力。 电压失稳（voltage instability）：在扰动（故障、负荷的缓慢变动等）发生后，电力系统一些母线的电压出现了急剧的、不可逆转的下降。 电压崩溃（voltage collapse）：是指由于电压不稳定所导致的系统大面积、大幅度的电压下降过程。初始的电压失稳往往是一个局部现象，但当采取的控制措施不得当时，可能引发系统的电压崩溃。 功角稳定性，即发电机保持同步的能力，由同步发电机的转矩平衡所决定。 电压稳定性，即系统中的所有母线都持续保持可接受的电压的能力，由系统的无功功率平衡所决定。 电压稳定性：电力系统在给定运行状态下，受到一个给定扰动后，负荷电压达到扰动后平衡点的电压值，此时系统扰动后的状态位于系统扰动后稳定平衡点的吸引域内。
小扰动电压稳定性：电力系统在给定运行状态下受到一个小扰动后，负荷节点的电压值等于或接近于扰动前平衡点的电压值。 提高电压稳定性的方法： 1提高系统电压稳定性应从电网规划及系统运行等多方面入手。 2加强系统网架结构的建设，特别是从发电侧向负荷侧输送无功功率的能力应引起重视。 3加强受端系统电源建设，从根本上提高系统的电压稳定性。 4合理的选择并联电容器、静止无功系统及有可能还包括同步调相机的组合，而使无功补偿更为有效。 5增加快速响应的无功备用容量，提高系统的电压稳定性。 6在一些情况下，减少特定发电机的有功出力可以获得更多的无功功率。 7实际应用中，应合理地采用带负荷调节分接头的变压器。 8低压减载是解决电压稳定性问题的重要后备手段。 9开发出具备强大功能的电压安全监控软件将极大的提高电力系统安全运行的水平，使电力系统运行能够防患于未然。 10掌握一个实际系统的负荷特性的详细资料，对系统的规划运行意义重大。 11负荷模型的粗糙已经成为制约仿真准确程度的关键因素。 12研究解决如何建立符合实际情况的负荷模型，做好事故预案将极大的提高电力系统运行的稳定性。 频率稳定：是电力系统在遭受严重扰动导致系统发电-负荷出现严重不平衡时，频率能够保持或恢复到允许的范围内不发生频率崩馈的能力，是电力系统稳定的重要组成部分。 长期频率稳定主要评价系统暂态过程结束后系统的稳定频率是否满足系统长时间运行要求。暂态频率稳定主要评价暂态过程中系统频率变化是否满足系统和设备的短期安全稳定约束，关注频率是否会发生持续下降而引发频率崩溃。 电力系统频率调整的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。按照调整范围和调节能力的不同，频率调整可分为一次调频、二次调频和三次调频。 一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力以维持电力系统频率稳定。一次调频的特点是响应速度快，但是只能做到有差控制。二次调频，也称为自动发电控制（AGC），是指发电机组提供足够的可调整容量及一定的调节速率，在允许的调节偏差下实时跟踪频率，以满足系统频率稳定的要求。二次调频可以做到频率的无差调节，且能够对联络线功率进行监视和调整。 三次调频的实质是完成在线经济调度，其目的是在满足电力系统频率稳定和系统安全的前提下合理利用能源和设备，以最低的发电成本或费用获得更多的、优质的电能。 低频减载： 频率稳定与有功平衡密切相关，维持系统频率稳定的核心是维持发电与负荷平衡。 低频场景下，系统发电低于负荷，频率稳定控制方法是快速增加有功供给和降低有功消耗以平衡发电与负荷。 低频减载是一种重要的频率稳定控制措施，防止电力系统出现频率崩溃，是电力系统第三道防线的重要内容。当电力系统因发电和用电负荷的需求之间出现缺额而引起频率下降时，按照事先整定的动作频率值，依次将系统中预先安排好的一部分次要负荷切除，从而使系统有功功率重新趋于平衡，频率得到回升。 基本要求： （1）应根据具体的系统可能发生的最大功率缺额由调度确定切除容量。
新版电力系统暂态上机计算课程设计报告完整无误版(附程序)
课程设计报告 ( 2014—2015年度第二学期) 名称：电力系统暂态上机计算院系：电气与电子工程学院班级：电气1211 学号：1121210205 学生：郝阳 指导教师：艳波 设计周数：两周 成绩： 日期：2015年7月4日
一、课程设计的目的与要求 巩固电力系统暂态分析理论知识，使学生掌握采用计算机对电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程进行计算的基本方法，并进一步巩固计算机编程能力，为将来从事相关的技术工作打下必要的基础。 二、设计正文（详细容见附录,用A4纸，页数不限） 1．对称短路计算过程流程图和计算结果 2．不对称短路计算过程流程图和计算结果 3．静态稳定性计算过程流程图和计算结果 4．暂态稳定性计算过程流程图和计算结果 5．思考题 三、课程设计总结或结论 本次电力系统暂态上机主要讨论了计算各种类型短路故障下系统网络中的电压电流分布以及电力系统的静态稳定、暂态稳定问题。通过本次课程设计，本人对电力系统故障分析有了更深刻的理解，电力系统的故障时，大部分电磁量将随时间变化，描述其特性的是微分方程，这给分析计算带来一定困难。在分析过程常尽量避免对微分方程直接求解，而是采用一定的工具和假设使问题得以简化，即把“微分方程代数化，暂态分析稳态化”。在分析不对称故障时，各相之间电磁量的耦合使问题的分析更为复杂，此时常用的分析方法是采用对称分量法将不对称问题转化为对称问题来求解。同时我对用来分析电力系统静态稳定的试探法，用来分析电力系统暂态稳定的改进欧拉法有了一些使用心得。这与手算系统短路电流时使用的网络化简方法大大不同。 在学习中，参照潮流程序，我加深了对节点导纳矩阵建立方法的理解与学习，巩固了不同类型短路的短路电流计算方法，和序电压、序电流，相电压、相电流基于matlab软件的计算。利用小干扰分析法判别静态稳定可以使用劳斯判据，也可以使用特征根判别的方法。二者都能够判断，在书中的例题中使用的是劳斯判据，但是，特征根判别放法更适合在matlab软件的环境下使用，因为该软件提供了计算矩阵特征根的函数，使用起来简便易懂。利用改进欧拉法计算最大切除角或切除时间虽然比较方便，但是由于计算机有效位数的限制而引起的舍入误差随步长的减小以及运算次数的增多而增大。在上机编程中体会比较深的是自己犯的几个错误，比如说在算短路电流时，发电机之路的电流和电压是否要经过相位的变换，在静态稳定计算中的角度是弧度制，在计算中使用的都是标幺值等等，这些看似细微的地方，往往考验的就是自己对电力系统分析中的知识的基础，虽然小但是也非常的重要，往往就是这些错误会令程序得不到正确的结果，值得我注意和反思。 总的来说，结合我们上学期潮流上机编程的经验，虽然这次用的是matlab，但是明显感觉到对计算机处理电力系统问题的简便，程序的编写也显得更加的轻松和得心应手，体会到matlab软件的强大。经过两个星期的回顾与学习，我巩固了电力系统暂态分析理论知识，在编程的过程中很深刻的感受到要想得出正确的结果，就必须认真地理解课本上对应的例题，知道这些原理，不能仅仅照着书抄公式；同时我也初步掌握了采用计算机对电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程进行计算的基本方法，并进一步巩固计算机编程能力，为将来从事相关的技术工作打下必要的基础，更好地建设我国的电力系统。 四、参考文献 1.《电力系统暂态过程》，常鲜戎、书强编，机械工业，2010年1月，第一版； 2.《电力系统分析基础》，庚银，机械工业，2011年，第一版；
电力系统计算报告
电力系统计算报告 院（系）电气工程及自动化 授课教师胡林献 姓名张远实 学号 13S106052
P-Q 分解潮流法 简述P-Q 分解潮流法的基本原理、计算过程、计算框图。用C 语言编制P-Q 分解法潮流程序，并用电科院6机22节点系统加以验证。要求采用稀疏技术、因子表技术和节点优化技术，并考虑负荷静态特性。 P-Q 分解潮流法的基本原理： P-Q 分解法即是基于采用极坐标形式表示的牛顿法，其根据电力系统实际运行状态的线路参数R/X 通常很小的情况，对求解修正量的修正方程系数矩阵加以简化，使其变为常数阵(即所谓的等斜率)，且 P 、Q 迭代解耦。这样可减少每次迭代的计算时间，提高计算速度，又不影响最终结果，因此是通常选用的一种方法。但在低电压配电网中，当线路 R/X 比值很大时，可能出现不收敛情况，此时应考虑更换其它方法。 计算过程： 1、 形成有功迭代和无功迭代的简化雅克比矩阵'B 和'' B 2、 给定PQ 节点的初值和各节点电压相角初值 3、 作有功迭代1V (G cos B sin )n i is i is i j ij ij ij ij j P P P P V δδ=?=-=-∑+，计算(k) (k)/i i P V ?，解修 正方程(k 1) (k)(k)i i i δδδ+=+?，得各节点电压相角的修正值。 4、 作无功迭代1 V (G sin B cos )n i is i is i j ij ij ij ij j Q Q Q Q V δδ=?=-=-∑-，计算(k) (k)/i i Q V ?，解 修正方程(k 1) (k)(k) i i i V V V +=+?，得各节点电压幅值的修正量。 5、 返回第三步，继续迭代到满足要求为止。 计算框图流程：