计算机辅助分析报告暂态实验报告材料

1、四川大学电气信息学院 实验报告书 课程名称： 电力系统分析的计算机算法 实验项目： 暂态稳定实验 专业班级： 电气工程及其自动化专业103 班级 实验时间： 2017年5月12日 气信息学院专业中心实验室 目录 一：实验目的(Purpose) 1 二：实验内容( Content ) 2 1. 不同故障地点对该系统暂稳的影响 2 2. 不同故障类型对该系统暂稳的影响 2 3. 不同故障持续时间对该系统暂稳的影响 2 4. 调整系统的初始运行方式对该系统暂稳的影响 2 三：实验数据/分析(Data/Analysis) 2 I .系统的初始运行方式不变 2 1. 不同故障地点对该系统暂稳的影响 2

2、2. 不同故障类型对该系统暂稳的影响 5 3. 不同故障持续时间对该系统暂稳的影响 6 n.系统的初始运行方式不变 8 4. 不同故障地点对该系统暂稳的影响 8 5. 不同故障类型对该系统暂稳的影响 10 6. 不同故障持续时间对该系统暂稳的影响 12 四：实验结论(Conclusion ) 14 五：实验心得(Experienee ) 14 二实验目的(Purpose) 1. 掌握暂稳计算的概念、原理和计算数据要求； 2. 熟练使用PSASP建立电力系统的暂稳计算模型，并完成暂稳计算； 3. 掌握暂稳计算结果的数据图形化整理和分析； 4. 利用PSASP分析电力系统暂态稳定受故障条件、受不同

3、运行方式的影 响及其规律； 5. 通过计算机仿真，巩固电力系统分析理论所学，对“电力系统暂态 稳定”及其影响因素加深理论和实践认识； 6. 学习技术图形的绘制 :实验内容（Content ） 1. 不同故障地点对该系统暂稳的影响 2. 不同故障类型对该系统暂稳的影响 3. 不同故障持续时间对该系统暂稳的影响 4. 调整系统的初始运行方式对该系统暂稳的影响 :实验数据/分析(Data/Analysis) i .系统的初始运行方式不变 1. 不同故障地点对该系统暂稳的影响 故障类型：三相短路 故障线路：GEN2-230STNC-230 故障开始时间：1s 切除时间：1.31s 分别选取不同故障地点

4、30% 50% 70% 观察功角差及有功、频率变化情况。 最后每一种情况再确定极限切除时间。 a）功角差变化情况 发电机功角 G“1_GEN3gg发电机功角ST作业DWCCuveDAT) I J /! |! 1 4 u IT t p V V J V 发电机功角 图1图2图3 不同切除故障时间的时域仿真结果如图1-图3所示，图1是在线 路30%处故障时的功角差摇摆曲线；图 2是在线路50%处故障时的功 角差摇摆曲线；图3是在线路70%处故障时的功角差摇摆曲线。 从仿真曲线可以看出1.31 s切除故障后，故障在线路50%处和在 70%处，系统均能保持暂态稳定，但线路50%切除故障的相对功角变化 幅

5、度更大；而在线路30%处切除故障后，功角差无限增大，系统将失 去暂态稳定。 b）有功，频率变化情况 E L i1 u 1| 罚讪I1 Ji;, hrlit 4 1/ m IM raw V I jiTT 发电机_Gen1 |6.000 Af(HZi(发电机_Gen2 S 作峽心沁 jT Tijr 1 lLLj I 丿 发电机_Gen2 16000 r g发电机期3權A, r 7 A . jf if 1 ，恥 : .：.y 发电机_GEN3 发电机_Gen1 发电机_Gen2 3.0 C“”发一1 * 2-0 2-0 J - V r-. 1 r /j 0.0 L J L jl 发电机_GEN3 图

6、10 - a i| - L V 发电机_GEN3 图28 图29 图30 q f iL :.U - j L - J. I ,hll1. 1! |l II .rlli 丄 n i / H lllilihil V 1 屮 pi 发电机_Gen1 发电gGen2 匕皿发电机GEN3Stt 1gca“eDAD J ：7 1 d iV,. V - y 发电机_GEN3 图31 图32 图33 不同切除故障时间的时域仿真结果如图25-图33所示，图25-图 27是在1.28s切除故障线路时的各发电机的有功、 频率变化曲线；图 28-图30是在1.31s切除故障线路时的各发电机的有功、频率变化曲 线；图31

7、-图33是在1.33s切除故障线路时的各发电机的有功、频率 变化曲线； 从仿真曲线可以看出1.28 s切除故障和1.31s切除故障，系统 均能保持暂态稳定，而1.33s切除故障，系统将失去暂态稳定，有功 变化曲线急剧振荡，频率飙升，失去稳定。 c ）端电压变化情况 图34 图35 图36 不同切除故障时间的时域仿真结果如图34-图36所示，图34是 在1.28s切除故障线路时的端电压变化曲线；.图35是在1.31s切 除故障线路时的端电压变化曲线；.图36是在1.33s切除故障线路 时的端电压变化曲线。 从仿真曲线可以看出1.28 s切除故障和1.31s切除故障，系统 均能保持暂态稳定，但1.

8、31s切除故障的各发电机端电压变化幅度更 大；而1.33s切除故障，端电压变化剧烈，系统将失去暂态稳定。 n.系统的初始运行方式不变 PQ节点负荷同时增大50%，重复上述步骤 4. 不同故障地点对该系统暂稳的影响 故障类型：三相短路 故障线路：GEN2-230STNC-230 故障开始时间：1s 切除时间：1.42s 分别选取不同故障地点30% 50% 70%观察功角差及有功、频率变化 情况。 最后每一种情况再确定极限切除时间。 a）功角差变化情况 不同切除故障时间的时域仿真结果如图 37-图39所示，图37是 在线路30淞故障时的功角差摇摆曲线；图38是在线路50淞故障时 的功角差摇摆曲线；

9、图39是在线路70%处故障时的功角差摇摆曲线。 从仿真曲线可以看出1.42 s切除故障后，故障在线路50%处和在 70%处系统均能保持暂态稳定，但线路50%切除故障的相对功角变化 幅度更大；而在线路30%处切除故障后，功角差无限增大，系统将失 去暂态稳定。 b）有功，频率变化情况 二 ”1一， 1 一 - 1 - E / - . : L 口 - 1丿 . 3-0 1 J rV A Ahl# .-A a -0 zn L TcT tr “ F f； 7 ;: 1 1 ” - V 寸 7 图43 图44 图45 L r 1 .0 A IX 500 I , 1 *亍 卜 N 1 - ftH j ii!

10、 !- f u r 亡 , 1 V , E3 J k + c A A ,.1 p i n J 0.0 ” 广 七 lx V 7 V7 1 SL, 图46 图47 图48 不同切除故障时间的时域仿真结果如图 40-图48所示，图40-图 42是在线路30%处故障时的各发电机的有功、频率变化曲线；图 43- 图45是在线路50%处故障时的各发电机的有功、频率变化曲线；图 46-图48是在线路70%处故障时的各发电机的有功、频率变化曲线。 从仿真曲线可以看出1.42 s切除故障后，故障在线路50%处和在 70%处，系统均能保持暂态稳定，而在线路 30%处切除故障后，有功急 剧振荡，频率飙升，系统将失

11、去暂态稳定。 c）端电压变化情况 L JL a .i 匸一二： - r u ll h Wri if ( ./fl （泸 S3 % 5 w 1V卜 J V jHM- 11 j. 、J1. 1： -4 1 jl -; 3 = 0,0 严 匕； 1 11 1 V 1 一 V V 7 J - .300 ,4. 0.0 图49 图50 图51 不同切除故障时间的时域仿真结果如图13-图15所示，图49是 在线路30%处故障时的各发电机端电压变化曲线；图 50是在线路30% 处故障时的各发电机端电压变化曲线；图51是在线路30%处故障时的 各发电机端电压变化曲线。 从仿真曲线可以看出1.42 s切除故障后

12、，故障在线路50%处和在 70%处，系统均能保持暂态稳定，而在线路 30%处切除故障后，各发电 机端电压急剧振荡，不再相对稳定，系统将失去暂态稳定。 d）线路30% 70%故障时的极限切除时间 发电机功角 ,50000 发电机功角 G G :鳥发:机功:囂: 1 100010 1 r h /V n A a / 1 y J VT J v J I pT M J 1 Xz 1 1 / ! 1 V I i 时”秒3 图52 图53 30%寸，故障开始时间1s，极限切除时间1.38s 50%寸，故障开始时间1s，极限切除时间1.42s 70%寸，故障开始时间1s，极限切除时间1.46s 5. 不同故障类

13、型对该系统暂稳的影响 故障线路：GEN2-230STNC-230 故障开始时间：1s 切除时间：1.42s , 故障地点：线路50%处 分别设置不同故障类型，单相接地短路，两相接地短路，两相短路, 三相接地短路，观察功角差变化情况。 发电机功角 8000.000 发电机功角 6000.000 三 Gen1 GEN3（deg.）发电机功角ST（作业 Gen2_GEN3（deg.）发电机功角ST作业 _1DirectCurve.DAT) _1DirectCurve.DAT) 4000.000 2000.000 0.000 -2000 000 -4000.000 i 1 -6000.000 、 -8

14、000.000 、 、 时间（秒） 00 00 图54 发电机功角 1 皿1 1 0.000 1时间（秒） 图55 发电机功角 图57 图56 图54是发生A相接地短路时切除故障的功角差摇摆曲线；.图55 是在发生AB两相接地短路时切除故障的功角差摇摆曲线； 图56是在 发生AB两相短路时切除故障的功角差摇摆曲线； 图57是在发生三相 接地短路时切除故障的功角差摇摆曲线。 由图54-图57可以看出，对于A相短路接地和AB两相故障，系统 均能保持暂态稳定，但 AB两相短路故障时的相对功角摆动幅度更大； 发生两相接地短路故障和三相接地短路故障时系统将失去暂态稳定， 但三相短路故障时的相对功角摆动幅

15、度更大。由此可见，三相短路故 障最严重，对系统暂态稳定影响最大，两相接地短路次之；两相短路 较小；单相短路接地影响最小。 6. 不同故障持续时间对该系统暂稳的影响 故障类型：三相短路 故障线路：GEN2-230STNC-230 故障地点：线路50%处 故障开始时间：1s 分别选取不同故障时间稳定切除时间， 极限切除时间，失稳切除时间, 观察功角差及有功、频率变化情况。 d）功角差变化情况 不同切除故障时间的时域仿真结果如图 58-图60所示，图58是 在1.32s切除故障线路时的功角差摇摆曲线；.图59是在1.42s切 除故障线路时的功角差摇摆曲线；.图60是在1.52s切除故障线路 时的功角

16、差摇摆曲线；. 从仿真曲线可以看出1.32 s切除故障和1.42s切除故障，系统 均能保持暂态稳定，但1.42s切除故障的相对功角变化幅度更大；而 1.52s切除故障，功角差无限增大，系统将失去暂态稳定。由此可见， 快速切除故障可以显著提高系统的暂态稳定性。 e）有功，频率变化情况 5.1 匕一 t 1 La 匕 r c -J* 匚 4- j A ，/tX l a i 4 | .0 * J. 1 1 1 1 lJ W 1 U： 1 i r 1 T 1 w 1 寸 -I 0 丿./ Hr u i j V - 0. 9 图61 图62 图63 发电机_Gen1 发电机_Gen2 发电机_GEN3

17、匚一 匚一 匚一 i 、L 7 a jr -L- 1 :J ； * 1 j X. L J v N J J g I Id - J-/ / J - 1 f J V 口 口 9 s 图67 图68 匕， 1 冷Mi -% 1 Jhll 苗Fl 图69 不同切除故障时间的时域仿真结果如图61-图69所示，图61-图 63是在1.32s切除故障线路时的各发电机的有功、 频率变化曲线；图 64-图66是在1.42s切除故障线路时的各发电机的有功、频率变化曲 线；图67-图69是在1.52s切除故障线路时的各发电机的有功、频率 变化曲线； 从仿真曲线可以看出1.32 s切除故障和1.42s切除故障，系统 均

18、能保持暂态稳定，而1.52s切除故障，系统将失去暂态稳定，有功 变化曲线急剧振荡，频率飙升，失去稳定。 f）端电压变化情况 在1.32s切除故障线路时的端电压变化曲线；.图71是在1.42s切 除故障线路时的端电压变化曲线；.图72是在1.52s切除故障线路时 的端电压变化曲线。 从仿真曲线可以看出1.32 s切除故障和1.42s切除故障，系统 均能保持暂态稳定，但1.42s切除故障的各发电机端电压变化幅度更 大；而1.52s切除故障，端电压变化剧烈，系统将失去暂态稳定。 四：实验结论(Con elusion ) 电力系统暂态稳定一般是指电力系统遭受如输电线短路等大干扰时， 各同步发电机保持同

19、步运行并过渡到新的或恢复到原来运行状态的能力。 电力系统遭受大干扰之后是否能继续保持稳定运行的主要标志：一是 各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减；二是局部地区的电压水平是否在 可接受范围内。通常大干扰后的暂态过程会出现两种可能的结局：一种是 各发电机转子间相对角度随时间的变化呈摇摆状态，且振荡幅值逐渐衰减, 各机组之间的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， 系统回到扰动前的运行状态，或者过渡到一个新的运行状态。在此运行状 态下，所有发电机仍然保持同步运行。这种结局，电力系统是暂态稳的。 另一种结局是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。这种结局，电 力系统是暂态不稳定的，或称电力系统失去暂态稳定。发电机失去同步后， 将在系统中产生功率和电压的强烈振荡，使一些发电机和负荷被迫切除， 在严重的情况下甚至导致系统的解列或瓦解。 这次实验中，我探究了不同的故障方式对于暂态稳定的影响，发现了 以下几个现象： 1. 不同故障地点时，线路故障点越远，切除故障极