《暂态稳定计算》PPT课件.ppt

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1、（1-1）,第 4 章暂态稳定计算,（1-2）,第4章暂态稳定计算,4.1 暂态稳定计算简述4.2 暂态稳定计算理论4.3 PSASP暂态稳定计算,（1-3）,4.1 暂态稳定计算简述,稳定运行状态：电力系统正常运行时，系统中的同步电机都处于同步运行状态，在这种状态下，所有的并联运行的同步电机都有相同的电角速度，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，称此情况为稳定运行状态,稳定性问题：当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的问题,（1-4）,静态稳定：电力系统在某个运行状态下，突然受到任意的小干扰后，能恢复到原来的(或与

2、原来的很接近)运行状态的能力。这里指的小干扰，是在这种干扰作用下，系统的状态变量的变化很小，因此允许将描述系统的状态方程线性化；,暂态稳定：电力系统在某个运行状态下，突然受到较大的干扰后，能够过渡到一个新的稳定运行状态(或者恢复到原来运行状态)的能力。由于受到的是大干扰，系统的状态方程不能线性化。且受到大干扰的过程中往往伴随着系统结构和参数的改变，也就是说系统的状态方程是有变化的。,（1-5）,主要标志：各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减局部地区的电压是否崩溃,结果：暂态稳定：各机组间相对转速最终衰减为零，各节点电压逐渐回升到接近正常值，使系统回到扰动前的稳定运行状态，或者过渡到一个新的稳态运

3、行状态暂态不稳定：暂态过程中某些发电机转子之间的相对角度随时间不断增大，使这些发电机之间失去 同步或者局部地区电压长时间很低,电力系统遭受大干扰后能否继续保持稳定的,（1-6）,暂态稳定计算的用途：,确定系统受到大干扰(如发生短路故障、负荷瞬间发生较大的突变、切除大容量的发电、输电或变电设备等)以后，系统各发电机组是否能维持同步运行；分析影响电力系统暂态稳定的各种因素，并在此基础上研究提高电力系统暂态稳定性的措施。即当稳定性不满足规定要求，或者需要进一步提高系统的传输能力时，需要研究和采取相应的提高稳定措施；在系统发生稳定性破坏事故以后，往往需要通过暂态稳定计算进行事故分析，找出稳定破坏的原因

4、，并研究相应的对策。,（1-7）,暂态稳定计算问题的数学描述：,三、扰动方式和稳定措施的模拟，如电网的简单故障或复杂故障及冲击负荷、快关汽门、切机、切负荷、切线路等。这些因素的作用结果是改变X，Y。,为网络方程求解的变量,为微分方程求解的变量,其中：,一、电网的数学模型，即网络方程；,二、发电机、负荷等一次设备和二次自动装置的数学模型，即微分方程；,（1-8）,4.2 暂态稳定计算理论,暂态稳定计算一般方法：,暂态稳定的计算方法基本上可以分为两类：一类是直接法，一般根据能量函数的原理，对系统的稳定性直接加以判断；另一类是积分法，根据一步步求出的系统变量轨迹，分析和判断系统的稳定性。,积分法是广

5、泛应用的基本方法,（1-9）,积分法：,联立或交替求解描述网络的线性代数方程组和描述元件的微分方程组，即：,一般可先用隐式梯形法将微分方程组差分化成代数方程组，而后与网络代数方程组用牛拉法联立求解。,（1-10）,PSASP中计算方法：,采用隐式梯形法求解微分方程；采用直接三角分解和迭代相结合的方法求解网络 方程；微分方法和网络方程两者交替迭代，直至收敛，以完成一个时段t的求解,（1-11）,4.3 PSASP暂态稳定计算,功能：复杂故障方式的计算功能,可同时考虑多处不对称故障,可同时考虑多处三相对称故障,在不对称故障下，可考虑输电线零序互感的影响,既可做暂态稳定计算，也可做短路电流计算(在程

6、 序中做不解微分方程处理)，及动态过程中的复杂 故障短路电流计算,能给出三相不平衡方式下序电压，序电流，相电 压，相电流的分布,（1-12）,扰动方式和稳定措施模拟的计算功能,冲击负荷对电力系统影响的动态仿真负荷功率随机波动的模拟励磁回路电压波动的模拟发电机出力跟踪调节的模拟调速器汽门快速调整的模拟调压器励磁电压快速调整的模拟按不同准则减少或切除母线上的部分和全部 机组的出力按不同准则开断线路开关,（1-13）,计算方式：,暂态稳定是研究正常运行的系统受到大干扰后，同步运行稳定性的问题。因此，暂态稳定计算首先是以某一稳态的潮流计算结果作为初始状态。,（1-14）,计算流程：,（1-15）,作业

7、定义：,暂态稳定计算作业定义基于潮流,（1-16）,暂稳计算作业定义方法,文本方式下：,（1-17）,图形支持的运行模式窗口中：,（1-18）,（1-19）,网络故障数据用以实现各种网络故障方式和复杂故障方式的模拟功能。其中包括任意多处三相对称故障(如：三相短路，三相断线，串联电容三相击穿等)和任意多重复杂故障(如：单相短路，单负荷投入，两相接地，两相短路，单相断线，串联电容器不对称击穿等)。,一、网络故障,（1-20）,（1-21）,故障点位置K%：故障点至侧距离占全线长度的百分数值（0100），其中：K=0，为侧母线点；K=100，为侧母线点；K=1，一般为线路侧开关点；K=99，一般为线

8、路侧开关点；1K99，为该线路中的某一点。新增母线名：表示在距侧百分之K处增加的新母线名。,（1-22）,变压器支路非标准变比(TK1)，不允许中间 加点；在故障数据中，同一线路的相同(I侧母线，J 侧母线，支路编号，K)处所增加的母线名要 求相同，不允许出现矛盾的情况；在故障数据中，不同线路(I侧母线，J侧母线，支路编号)或同一线路不同处(I侧母线、J 侧母线、支路编号均相同、K不同)新增母线 名不能相同。,注意：,（1-23）,A：A相故障标记B：B相故障标记C：C相故障标记,故障方式栏：,故障相,故障类型,短路型,短路接地,短路不接地,断线型,断线,（1-24）,故障接入阻抗：,R：接入

9、电阻，单位为标幺值(p.u.)X：接入电抗，单位为标幺值(p.u.),R=X=0，模拟短路；,R=X=，模拟断线；,R，X为其它数，可模拟单相负荷投 入，电气制动，串联电容器保护不对 称击穿等。,（1-25）,故障接入时间栏：,起始时间Ts：该故障接入时间，单位为秒(s)结束时间Te：该故障退出时间，单位为秒(s),每一故障都要指定它的起始(Ts)、结束(Te)时间，因此，Ts，Te与所描述的故障相对应。对于某一时间t，可能会存在几处故障，这样就形成了任意组合的复杂故障计算时段t用于区分短路的方案，Ts，Te用于组成复杂故障的各种方案,（1-26）,对于某一时刻t，可能会存在几处故障，这样就形

10、成了任意组合的复杂故障。,（1-27）,若做暂态稳定计算，计算时间t为积分时段，则在计算的全过程(0T)中：0tTs1 无故障Ts1tTs2(=Ts3)故障Ts2tTs4(=Ts5)故障Ts4tTe1 故障Te1tTe2(=Te3)故障Te2tTe4(=Te5)故障Te4tT 无故障,（1-28）,若做短路计算，计算时段t用于区分短路的方案，Ts，Te用于组成复杂故障短路的各种方案 方案1故障 方案2故障 方案3故障 方案4故障 方案5故障,（1-29）,系统故障的图上设置,在图形支持的运行模式窗口中，当选择了暂态计算作业后，可在单线图上对暂态稳定故障的类型和位置进行设置和修改，其方法是右键单

11、击欲设置暂态稳定故障的元件，然后根据元件的不同类型在右键快捷菜单中选取不同选项。,（1-30）,二、节点扰动,PSASP中，将“扰动”分为以下9类：冲击负荷快速调节汽门快速调节励磁发电机跟踪调节切机切负荷切线路负荷功率随机波动励磁电压波动,该数据用以模拟电力系统的某些冲击和稳定措施,（1-31）,（1-32）,其一是：选中某一类后，再点击“选择”按钮，则进入该类的数据录入和编辑子窗口，即可进行具体数据的录入和编辑，退出该子窗口后，若该类数据非空，即在已选项栏中，列出该类，以标识该类扰动已有内容。其二是：双击已选项栏中的某一项，或点击“编辑”按钮，即进入该类的数据录入和编辑子窗口，进行该扰动数据

12、的编辑和录入。,其具体录入编辑方法有如下两种：,点击“有效”按钮，可以设置指定扰动的有效性。设置为无效的扰动在计算中不起作用。,（1-33）,注意事项：,每一种扰动都与其相应的扰动点对应，如选择冲击 负荷时，要指定是一个负荷点；,每一种扰动过程，都可近似用若干段折线来表示，每一段折线填一行数据，该折线的横坐标为t，纵 坐标由选定的扰动决定，如选择冲击 负荷，则为 P和Q；,在计算的全过程中，要求每一时段t都有相应的扰 动值(可为零)与之对应。因此，要求开始的第一个 点t=0，最后的一个点t=T(总计算时间),（1-34）,(1)冲击负荷,选中“冲击负荷”项，再点击“选择”按钮，弹出负荷点选择窗

13、口：,（1-35）,（1-36）,选中“快速调节励磁”项，再点击“选择”按钮，弹出发电机选择窗口：,(3)快速调节励磁,（1-37）,（1-38）,Gen-4发电机失磁后，励磁电压Efd由1.9435(=Efd0)，下降到0.1，经19秒后，备用励磁机投入，励磁电压由0.1升到1.5。如下图：,例：同步发电机失磁计算,对应数据为：发电机时间(s)Efd值 Gen-4 0 1.9435 Gen-4 0.1 0.1 Gen-4 19 0.1 Gen-4 20 1.5 Gen-4 25 1.5,（1-39）,选中“切线路”项，再点击“选择”按钮，弹出切线路数据编辑窗口：,(7)切线路,（1-40）,

14、切线路判别准则可分为4种，每种有其相应的判别值：,按时间t切线路。判别值为Tc，单位为秒(s)。即当 t Tc切断该线路。按低电压Vi切线路。判别值为V，单位为标幺值(p.u.)。即当线路I侧或J侧母线电压ViV时，切 断该线路。按低频率i切线路。判别值为，单位为标幺值(p.u.)。即当线路I侧或J侧母线频率i时，切 断该线路。,延迟时间 Td：单位为秒(s)。当满足切线路准则后，延迟Td秒再动作。,（1-41）,按角度差=i-j切线路。判别值为，单 位为标幺值(p.u.)。即当 ij时，切断 该线路。其中i为I侧发电机功角(若接发电机)或 母线电压相角(若不接发电机)；j为J侧发电机功 角或

15、母线电压相角。按零序过电流Iij(0)切线路。判别值为I(0)，单位为 标幺值(p.u.)。即当该线路零序电流Iij(0)I(0)时，切断该线路。按正序过电流Iij(1)切线路。判别值为I(1)，单位为 标幺值(p.u.)。即当该线路正序电流Iij(1)I(1)时，切断该线路。,（1-42）,三、暂态稳定计算输出信息,对于暂态稳定的计算结果，是要观察其变量在 计算全过程的变化轨迹。因此需将每一积分时 段的计算值存储起来。若将所有量保留下来，这将是计算空间和时间的巨大消耗。,输出信息则是用户关心的内容，需要在计算前 加以指定。这样，在计算过程中仅保存这些指 定的量，计算结束后，在这个范围内可选择

16、全 部，也可以选择其中的一部分输出。,（1-43）,（1-44）,自动分析：在计算全过程中，分析得到每一积分时段的最大发电机功角、最低母线电压和最低发电机频率。根据这些数据，可以分析系统的全局稳定性。自动分析曲线也可以在计算中，作为单独的坐标输出。,各类变量坐标：即把暂态稳定的计算变量分为8类(发电机功角、母线电压等)，同一类的多个变量(最多不超过50个)组合在一个坐标系中。因此，该类变量的特点是以一个个坐标为单位。这些坐标，既可在计算完毕后以报表和曲线的形式输出，又可选择其中的1-4个在计算过程中监视。,（1-45）,电压和电流的序、相分量：该类结果则是在计算完毕后，按指定间隔以报表形式输出

17、电压和电流的正、负、零序和A、B、C相的分量。,（1-46）,暂态稳定计算结果输出的功能特点：,发电机功角和母线电压的自动分析可自动列出每一步计算中的相对角最大的机组、电压最低的母线和频率最低的一些发电机，筛选出最严重的情况，通过查看其报表和曲线加以分析。灵活的结果编辑将同一或不同作业的任意变量组合在一起，给出曲线或列出报表，以满足做各种比较的需要。电压与电流的序、相分量：在不对称故障方式下，可列出暂态过程中的正、负、零序和A、B、C相电压及线路正、负、零序和A、B、C相电流。,（1-47）,结果输出环境,（1-48）,作业摘要信息 各类坐标变量的直接方式输出 各种变量的编辑方式输出 自动分析输出 母线电压和支路电流的正、负、零序和A、B、C分量的输出 用户自定义模型变量的输出 用户程序变量的输出,输出窗口：,（1-49）,直接方式输出是根据输出信息的选择，按照所选的坐标及其所含的变量直接输出。,直接方式输出：,（1-50）,编辑方式输出是打乱作业号和所选的坐标系，将计算中所储存的变量经选择重新组合为一新坐标，绘出曲线或列出报表，以满足做各种比较的需要。,编辑方式输出：,（1-51）,