暫態(tài)穩(wěn)定分析實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三、暫態(tài)穩(wěn)定分析實(shí)驗(yàn)姓 名： 陸胤寧 班 級(jí)： 電氣1209 學(xué) 號(hào)： 12292010 日 期： 2015年6月10日 北 京 交 通 大 學(xué)實(shí)驗(yàn)三、暫態(tài)穩(wěn)定分析實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)一步認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)過程，學(xué)會(huì)繪制搖擺曲線；掌握影響電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的因素，掌握故障切除時(shí)間（角）對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響；掌握提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)； 故障類型對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響；電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響因素實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)方法和步驟：1、電力系統(tǒng)暫態(tài)失穩(wěn)實(shí)驗(yàn)： 帶故障點(diǎn)雙回線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖（1）按照實(shí)驗(yàn)要求，打開名為“暫態(tài)穩(wěn)定分析實(shí)驗(yàn)”的工程文件。該工程中有一個(gè)

2、雙回線網(wǎng)絡(luò)，并帶有一個(gè)故障點(diǎn)，模擬電力系統(tǒng)發(fā)生故障后的暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象。電路參數(shù)要求：G1：300+j180MVA（PQ節(jié)點(diǎn)）變壓器B1：Sn=360MVA，變比=18/242 KV，Uk=14.3，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1；變壓器B2：Sn=360MVA，變比=220/18KV，Uk=10.5，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5；固定頻率電源S：Un=18 KV（平衡節(jié)點(diǎn)）；線路L1、L2：長度：100km，電阻：0.02/km，電抗：0.3256/km，電納：2.74×10-6S/km。（2）按照實(shí)驗(yàn)要求的參數(shù)對(duì)電路中的元件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)

3、置：同步發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)置：此處需要注意的是要把潮流節(jié)點(diǎn)類型改為“PQ節(jié)點(diǎn)”。這樣才能正確仿真出結(jié)果。雙繞組變壓器B1的參數(shù)設(shè)置：由于題目中要求的變比為18/242。所以繞組1額定電壓和1次側(cè)網(wǎng)絡(luò)額定電壓都為18KV。而根據(jù)變壓器二次側(cè)額定電壓比線路提高10%的原則，可以知道2側(cè)網(wǎng)絡(luò)額定電壓為220KV。其它按照題目要求設(shè)置。雙繞組變壓器B2的參數(shù)設(shè)置：根據(jù)變壓器1次側(cè)額定電壓與線路電路一致的原則，可以知道“繞組1額定電壓”和1側(cè)網(wǎng)絡(luò)額定電壓“都為220KV。而繞組2額定電壓比線路電壓高10%，所以2側(cè)網(wǎng)絡(luò)額定電壓為16.2KV。線路L1參數(shù)設(shè)置：按照題目給定參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。線路L2參數(shù)設(shè)置：線路2

4、是故障線路，根據(jù)題目要求把故障點(diǎn)設(shè)置在50%處。對(duì)固定頻率電源進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：（2）運(yùn)行仿真，在輸出圖頁上觀察故障前系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的電壓、電流波形，以及在發(fā)生故障后，系統(tǒng)失穩(wěn)狀態(tài)的電壓、電流波形，并將電壓電流波形記錄(仿真時(shí)間：15秒；故障時(shí)刻：第5秒；故障持續(xù)時(shí)間：0.5秒；故障距離：50；故障類型：三相短路)。對(duì)故障時(shí)刻和故障持續(xù)時(shí)間進(jìn)行設(shè)置：對(duì)故障類型進(jìn)行設(shè)置：對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：運(yùn)行仿真后得到整體的電壓電流波形波形（故障前和故障時(shí)）圖中其中CVT1為線路1靠近變壓器B1的電壓互感器，CVT2為故障線路靠近變壓器B1的電壓互感器。同樣CT1和CT2也是相應(yīng)的電流互感器。故障前電流電壓波形：

5、由仿真波形可知，在故障發(fā)生前，電壓和電流波形都是正常的正弦波形。電壓幅值180KV左右。電流為0.6KA左右。系統(tǒng)失穩(wěn)狀態(tài)的電壓電流波形：由仿真結(jié)果可以看出來，此時(shí)電壓電流波形都在發(fā)生振蕩。此時(shí)說明系統(tǒng)已經(jīng)失穩(wěn)了。2、故障類型對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響：實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，在故障點(diǎn)設(shè)置不同類型短路，按表15-6運(yùn)行仿真，觀察結(jié)果，記錄波形。(故障跳閘：仿真時(shí)間：15秒；故障時(shí)刻：第5秒；故障持續(xù)時(shí)間：0.5秒；故障距離：50；斷路器第一次動(dòng)作時(shí)間（分閘）：5.5秒；故障不跳閘：仿真時(shí)間：15秒；故障時(shí)刻：第5秒；故障持續(xù)時(shí)間：10秒；故障距離：50；)（1）故障跳閘：由于故障需要跳閘，所以我們可以通過短

6、路器來進(jìn)行設(shè)置跳閘的參數(shù)：單相短路故障：2-1-1-1運(yùn)行仿真之后得到的整體波形如下：2-1-1-2故障前的電流電壓波形：故障前電流和電壓波形都呈正弦波形。2-1-1-3故障時(shí)的電壓電流波形：由于故障時(shí)刻在5s處，所以觀察5s之后的波形。發(fā)生故障之后，A相電壓開始降低。最后降為0，而A相電流則迅速增大。2-1-1-4故障后電壓電流波形：由于在5.5s切除故障，故要觀察故障后的電壓電流波形，需要觀察5.5s后的波形。由仿真結(jié)果可知，在故障切除之后，電壓電流波形又恢復(fù)到故障前的電壓電流波形。說明故障切除之后，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)。說明系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。2-1-1-5運(yùn)行仿真后得到

7、功率的整體波形：圖中黑線為有功，紅線為無功。2-1-1-6故障前的功率波形：在發(fā)生故障前，系統(tǒng)是穩(wěn)定運(yùn)行的，有功和無功成一條直線保持不變。2-1-1-7故障時(shí)的功率波形：故障時(shí)刻為5s，故觀察5s 之后的波形。由仿真結(jié)果可以看出來，故障時(shí)有功和無功都發(fā)生了振蕩，整體趨勢呈正弦波。2-1-1-8故障后的功率波形：5.5s時(shí)刻切除故障，由波形可以看出來，故障切除之后，有功和無功開始趨于穩(wěn)定，振蕩也開始逐漸減小。由波形還可以看出，無功恢復(fù)比有功恢復(fù)快。（2）故障不跳閘：由于故障不跳閘，所以需要對(duì)短路器進(jìn)行設(shè)置：單相短路故障：2-2-1-1運(yùn)行仿真得到的整體電壓和電流波形：2-2-1-2整體的功率波形

8、：2-2-1-3故障前電壓電流和功率波形圖：在故障發(fā)生之前，電壓電流波形依然成正弦波。功率依然為一條直線，說明此時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2-2-1-4故障時(shí)電壓電流和功率波形：在發(fā)生故障時(shí)，電壓降低，電流上升。有功無功開始無規(guī)律波動(dòng)。且無功波動(dòng)比較大。2-2-1-5故障后的電壓電流和功率波形：由仿真結(jié)果可知，當(dāng)不切除故障時(shí)，系統(tǒng)的a相電壓沒有回復(fù)，電流也沒有恢復(fù)。而無功和有功一直都在波動(dòng)，說明如果故障持續(xù)時(shí)間太長，那么系統(tǒng)將不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)定。2-1-2-1當(dāng)故障類型為相間故障時(shí)：2-1-2-2運(yùn)行仿真之后得到的電壓電流和功率整體波形：2-1-2-3故障前的電壓電流和功率波形：故障前電壓電流和功率波形都

9、是穩(wěn)定運(yùn)行的。2-1-2-4故障時(shí)電壓電流功率波形：故障時(shí)a相和b相電壓都下降，電流上升。有功和無功發(fā)生振蕩，此時(shí)系統(tǒng)失去穩(wěn)定性。2-1-2-5故障后的電壓電流和功率波形：切除故障后，電流開始恢復(fù)穩(wěn)定，但是電壓卻依然在振蕩，且有很大的紋波電壓。有功和無功發(fā)生振蕩。說明在發(fā)生兩相故障時(shí)，即使切除故障，系統(tǒng)也不能恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。穩(wěn)定性比單相故障的差。2-2-2-1不切除故障運(yùn)行仿真得到的電壓電流功率整體波形：2-2-2-2故障前的電壓電流功率波形：故障前系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2-2-2-3故障時(shí)電壓電流和功率波形：系統(tǒng)開始失去穩(wěn)定性。2-2-2-4故障后電壓電流功率波形：由于沒有切除故障使得整個(gè)

10、系統(tǒng)都崩潰了，電流波形也沒有恢復(fù)到原來的運(yùn)行狀態(tài)。有功和無功的波動(dòng)比切除故障時(shí)還大。說明整個(gè)系統(tǒng)基本上處于崩潰狀態(tài)。已經(jīng)不能再恢復(fù)原來的運(yùn)行狀態(tài)了。2-1-3-1當(dāng)故障類型為兩相接地故障時(shí)（且切除故障）：2-1-3-2運(yùn)行仿真，觀察電壓電流功率整體波形：由圖可以看出來，功率在最后會(huì)趨于穩(wěn)定。2-1-3-3故障前的電壓電流和功率波形：系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。2-1-3-4故障時(shí)電壓電流和功率波形：系統(tǒng)的電壓和功率發(fā)生劇烈波動(dòng)，說明真?zhèn)€系統(tǒng)已經(jīng)開始失去穩(wěn)定性。2-1-3-5故障后電壓電流和功率波形：各相電壓比兩相故障波動(dòng)更大，無功和有功都增加，且都在一個(gè)值附近進(jìn)行波動(dòng)，說明系統(tǒng)失去了穩(wěn)定性，不能在恢

11、復(fù)到原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。2-2-3-1沒有切除故障時(shí)的電壓電流功率整體波形：故障就一直持續(xù)下去，且無功在故障時(shí)有一個(gè)較大波動(dòng)。2-2-3-2故障前的電壓電流和功率波形：系統(tǒng)在故障前穩(wěn)定運(yùn)行。2-2-3-3故障時(shí)的電壓電流和功率波形：系統(tǒng)電壓電流波形都比較大，且無功波動(dòng)十分劇烈。此時(shí)系統(tǒng)失穩(wěn)。2-2-3-4故障后的電壓電流和功率波形：沒有切除故障，系統(tǒng)的電壓電流和功率始終處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，且波動(dòng)比切除故障還大。2-1-4-1當(dāng)故障類型為三相故障時(shí)的電壓電流和功率整體波形：由整體波形圖可以看出來，在故障后電壓降低，功率有一個(gè)波動(dòng)，切除故障后，系統(tǒng)功率依然處于波動(dòng)狀態(tài)。2-1-4-2故障前的波形：

12、系統(tǒng)在故障前處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。2-1-4-3故障時(shí)的波形：在故障發(fā)生的時(shí)候，系統(tǒng)中電壓電流波形都發(fā)生了較大波動(dòng)，而無功功率也超過了有功功率，且都有較大的波動(dòng)，系統(tǒng)失去穩(wěn)定性。2-1-4-4故障后的波形：切除故障后，電壓依然沒有恢復(fù)穩(wěn)定，而電流則恢復(fù)到了原來的運(yùn)行狀態(tài)。無功功率也下降，且波動(dòng)開始變小，而有功卻依然成正弦波形波形，系統(tǒng)失去了穩(wěn)定性。2-2-4-1沒有切除故障的整體波形：沒有切除故障，系統(tǒng)一直保持著系統(tǒng)故障后的波形。2-2-4-2故障前的波形：系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2-2-4-3故障時(shí)的波形：剛發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)電壓電流和功率都有一個(gè)較大的波動(dòng)。然后開始在某個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)。2-2-4-4故障

13、后的波形：故障后，系統(tǒng)在某個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)。3、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響因素實(shí)驗(yàn)打開名為“暫態(tài)穩(wěn)定分析實(shí)驗(yàn)”的工程文件，該工程中有一個(gè)雙回線網(wǎng)絡(luò)，并帶有一個(gè)故障點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖15-9所示，輸入給定參數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立。將發(fā)電機(jī)的有功功率P設(shè)置為0，調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓為18KV，仿真時(shí)間為15秒，故障時(shí)刻為第5秒，故障持續(xù)時(shí)間為0.5秒，故障距離為50。a 運(yùn)行仿真，在監(jiān)控圖頁上不斷改變發(fā)電機(jī)的輸出功率，通過短路故障來得出暫態(tài)穩(wěn)定極限功率。分別進(jìn)行以下類型的故障：單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路，分別求出相應(yīng)的暫態(tài)穩(wěn)定極限。b 將故障持續(xù)時(shí)間改為1.0秒，重復(fù)a的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并求出各

14、種故障條件下的暫態(tài)穩(wěn)定極限。c 將故障地點(diǎn)改為線路末端，重復(fù)a的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并求出各種故障條件下的暫態(tài)穩(wěn)定極限。d 將發(fā)電機(jī)P為0時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整成17.2KV，重復(fù)a的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并求出各種故障條件下的暫態(tài)穩(wěn)定極限。根據(jù)題目要求，對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：按照上述實(shí)驗(yàn)要求，對(duì)潮流參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整有功功率的大小，從小開始增大，最終得出相應(yīng)的結(jié)果。順序排列單相接地兩相短路兩相接地三相短路a486397372238b472353321158c502349332180d494398372238結(jié)論通過監(jiān)視頁觀察功率波形，看故障后，系統(tǒng)功率是否能恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，依次進(jìn)行調(diào)整，得出上面的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)故障在50%時(shí)，隨著故障類型的變化，暫態(tài)穩(wěn)態(tài)極限值也發(fā)生相應(yīng)的變化。其中單相故障時(shí)，其穩(wěn)態(tài)值最高。而三相故障時(shí)，其穩(wěn)態(tài)值最低。故障持續(xù)時(shí)間增加時(shí)，暫態(tài)穩(wěn)態(tài)極限值也隨著減小。當(dāng)故障發(fā)生在線路末端時(shí)，除單相接地故障的暫態(tài)穩(wěn)態(tài)極限值比故障在50%處時(shí)的值大外，其余故障類型都比50%處的值小。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整為17.2KV時(shí)，除單相故障的穩(wěn)態(tài)極限值比原來的大，其余故障類型和原來相差不多。由此也可以看出來，單相穩(wěn)態(tài)的極限值都比較大，即其穩(wěn)定裕度較大。五、思考題 什么叫電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定？暫態(tài)穩(wěn)定極限和哪些因素有關(guān)？答：電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在某個(gè)運(yùn)行情況下突然受到大的擾動(dòng)