电力系统分析课程设计报告

1、电力系统稳定分析和计算设计报告专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 目录1.参数的计算和标幺化61.1线路参数的计算61.2发电机参数计算81.3变压器参数计算91.4变电站负荷标幺值计算102.潮流计算分析112.1 Matlab潮流计算112.2 用Powerworld软件进行潮流计算143.3 两种潮流计算结果的校核和分析163. 稳定计算与分析173.1 网络变换法求解转移阻抗173.2 用Matlab编制稳定计算程序283.3 故障分析293.4 在Powerworld中选取发电机二阶模型进行稳定性分析403.5 Matlab与Powerworld软件分析结果的比较413.6 在P

2、owerworld中选取发电机二阶模型进行稳定性分析413.7 发电机模型选择对稳定计算结果的影响443.8 励磁调节系统参数变化对于稳定计算的影响454. 附录49附录一：PQ分解法潮流计算程序：49附录二：Matlab稳定计算程序：63课程设计题目：电力系统稳定分析和计算姓名： 指导教师： 一、 一个220kV分网结构和参数如下：500kV站（#1）的220kV母线视为无穷大母线，电压恒定在230kV。图中，各变电站参数如下表：编号类型220kV最大负荷，MVA#1500kV站平衡节点#2220kV站250+j20#3220kV站340+j90#4220kV站260+j85#5220kV站

3、390+j90各线路长度如图所示。所有线路型号均为LGJ-2*300，基本电气参数为：正序参数： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 µF/km；零序参数： r0 = 0.204/km, x0 = 0.968/km, C0 = 0.0078 µF/km；40ºC长期运行允许的最大电流：1190A。燃煤发电厂G有三台机组，均采用单元接线。电厂220kV侧采用双母接线。发电机组主要参数如下表：机组台数单台容 量（MW）额定电压（EV）功率因数升压变容量MVAXdXdXqTd0TJ=2H330010.50.853501.80.1

4、81.287当发电机采用三阶模型时，励磁环节（含励磁机和励磁调节器）模型如下（不考虑PSS）:上图中参数如下：TR=0，KA=20， TA=0.1，Te=0.1，KE=1， KF=0.05，TF=0.7 发电厂升压变参数均为Vs%=10.5%，变比10.5kV/242kV。不计内阻和空载损耗。发电厂按PV方式运行，高压母线电压定值为1.05VN。考虑该电厂开机三台，所有发电机保留10%的功率裕度。发电厂厂用电均按出力的7%考虑。稳定仿真中不考虑发电厂的调速器和原动机模型。负荷采用恒阻抗模型。二、 设计的主要内容：1、进行参数计算和标幺化，形成潮流计算参数；2、用Matlab编制潮流计算程序，要

5、求采用P-Q分解潮流计算方法。3、用PowerWorld软件进行潮流计算并与自己编制的软件计算结果进行校核和分析；4、用Matlab编制稳定计算程序（三台机可并联等值成一台机），发电机采用二阶经典模型（注：用ode45函数既可求解）。要求给出网络变换法求解转移阻抗的变换过程图；要求输出发电机功角，角速度，以及基于等面积定则的加速面积和减速面积。 5、自行选择2-3种故障方案，给出摇摆曲线，并计算故障的极限切除时间和极限切除角。与PowerWorld软件的分析结果进行比较校核。6、用PowerWorld作为分析工具，发电机采用三阶模型，对第5步的2-3种故障方案进行稳定计算，给出摇摆曲线，并计算

6、故障的极限切除时间。7、比较两种模型的仿真结果，分析发电机模型选择对于稳定计算结果的影响。8、分析励磁调节系统参数变化对于稳定计算结果的影响；9、编制课程设计报告。三、 设计要求和设计成果：1、2位同学为一组，自行分工，但任务不能重复；2、每位同学对自己的设计任务编写课程设计说明书一份；3、一组同学共同完成一份完整的设计报告；2、设计说明和报告应包含：² 以上设计任务每一部分的计算过程和结果分析；² 所编制的潮流和稳定计算源程序（主要语句应加注释）；² 潮流计算结果（潮流图）² 稳定计算的功角曲线等；² 网络变换法求解转移阻抗的变换过程图。68

7、华南理工大学电力系 电气工程和及其自动化 专业课程设计(论文)任务书兹发给 班学生 课程设计任务书,内容如下：1. 课程设计题目： 电力系统运行方式分析和计算 2. 应完成的项目：A. 用Matlab编制PQ分解法潮流计算程序，完成典型运行方式的潮流计算并进行分析；B. 用PowerWorld软件对自己编制的软件计算结果进行校核和分析；C. 用Matlab编制稳定计算程序，发电机采用二阶经典模型，要求给出网络变换法求解转移阻抗的变换过程图；D. 选择2-3种故障方案，计算故障的极限切除时间和极限切除角；E. 用PowerWorld做为分析工具，发电机采用三阶模型，对上面的2-3种故障方案进行稳

8、定计算，计算故障的极限切除时间，分析发电机模型选择对于稳定计算结果的影响，并且分析励磁调节系统参数变化对于稳定计算结果的影响。3. 参考资料以及说明A. 电力系统分析（上、下册）华中科技大学出版B. 发电厂电气部分高等学校教材C. 电网调度运用技术东北大学出版社D. PowerWorld 15使用手册E. 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用4. 本毕业设计（论文）任务书于2012年12月24日发出，应于2013年 12 月 7 日前完成，然后提交课程考试委员会进行答辩。系主任 批准 年 月 日教员组主任 审核 年 月 日指导老师 签 发 2012 年 12月 24日1.参数

9、的计算和标幺化系统的基准功率取为SB=100MVA，为了使变压器的标幺变比为1，方便计算，先选取某一段的基准电压，其余的基准则由基准变比确定。我们选取系统侧的基准电压VB=230kV，则发电机侧电压为VBG=230*10.5/242=9.98kV。1.1线路参数的计算系统网络图如下图所示，首先测量出各段线路的图中长度，然后根据比例尺1.5cm：10km计算实际长度，标于图中，然后根据公式计算出每条线路的正序、零序的阻抗和电纳。其中，发电厂升压变高压侧作为节点6，各变电所对应各节点，节点i、j之间的线路记作lij。线路参数计算公式：线路电阻有名值：线路电抗有名值：线路电纳有名值：线路电阻标幺值：

10、线路电抗标幺值：线路电纳标幺值：线路正序参数： r = 0.054/km, x = 0.308/km, C = 0.0116 µF/km；线路零序参数： r0 = 0.204/km, x0 = 0.968/km, C0 = 0.0078 µF/km； 根据以上各公式，带入数据，计算得线路参数如下表：表1 线路正序参数（双回线）支路线路长度l(km)电阻有名值R（）电抗有名值X（）电纳有名值B（S）电阻标幺值R*电抗标幺值X*电纳标幺值B*12270.7294.1580.0001967890.001378070.007860110.10410157323391.0536.00

11、60.0002842510.001990550.01135350.15036893924120.3241.8488.74619E-050.000612480.003493380.04626736645150.4052.310.0001093270.00076560.004366730.05783420736290.7834.4660.0002113660.001480150.008442340.11181280156370.9995.6980.0002696740.001888470.010771270.142657712表2 线路零序参数（双回线）支路线路长度l(km)电阻有名值R0（）电抗

12、有名值X0（）电纳有名值B0（S）电阻标幺值R0*电抗标幺值X0*电纳标幺值B0*12272.75413.0680.0001323240.0052060490.0247032140.06999933423393.97818.8760.0001911340.0075198490.035682420.10111014924121.2245.8085.88106E-050.00231380.0109792060.03111081545151.537.267.35133E-050.002892250.0137240080.03888851936292.95814.0360.0001421260.005

13、5916820.0265330810.0751844756373.77417.9080.0001813330.0071342160.0338525520.0959250131.2发电机参数计算发电厂三台机组参数一样，单台容量SN=PN/cos=300/0.85=352.94MVA，额定电压VN=10.5kV，则：发电机容量标幺值：三台机组并联可以等效为一台机组，等效机组的参数如下：等值发电机容量标幺值：发电机输送到高压母线的有功功率：P6*=等值机的惯性时间长度：1.3变压器参数计算发电厂升压变压器不计内阻和空载损耗，则只计电抗XT。变压器额定容量SN=350MVA,则电抗标幺值为：三台变压器

14、并联等值电抗：1.4变电站负荷标幺值计算负荷标幺值计算公式：表3 各节点最大负荷标幺值编号类型220kV最大负荷标幺值#1500kV站平衡节点#2220kV站2.50+j0.20#3220kV站3.40+j0.90#4220kV站2.60+j0.85#5220kV站3.90+j902.潮流计算分析2.1 Matlab潮流计算本课题采用PQ分解法进行潮流计算，首先编制了一个只针对该系统的较为简单的Matlab潮流计算程序，然后将其扩展为适合不同系统的程序。Matlab潮流计算源程序见附录一。运行潮流计算程序，计算结果如下：节点导纳矩阵Y = 1.0e+02 * 0.2164 - 1.2338i

15、-0.2164 + 1.2343i 0 0 0 0 -0.2164 + 1.2343i 0.8531 - 4.8645i -0.1498 + 0.8545i -0.4869 + 2.7772i 0 0 0 -0.1498 + 0.8545i 0.3513 - 2.0024i 0 0 -0.2015 + 1.1492i 0 -0.4869 + 2.7772i 0 0.8764 - 4.9984i -0.3895 + 2.2217i 0 0 0 0 -0.3895 + 2.2217i 0.5474 - 3.1215i -0.1579 + 0.9007i 0 0 -0.2015 + 1.1492i

16、0 -0.1579 + 0.9007i 0.3594 - 2.0486i迭代次数k = 6节点电压幅值（V（i）表示节点i的电压幅值）V = 1.0450 1.0343 1.0368 1.0308 1.0317 1.0500节点电压相角（d（i）表示节点i的电压相角，弧度表示）d = 0 -0.0352 -0.0334 -0.0434 -0.0437 -0.0068节点电压向量V1 = 1.0450 1.0337 - 0.0364i 1.0362 - 0.0346i 1.0298 - 0.0448i 1.0307 - 0.0450i 1.0500 - 0.0071i节点功率（Sn（i）表示节点

17、i的输入功率）Sn = 4.9504 + 0.5791i -2.5000 - 0.2000i -3.4000 - 0.9000i -2.6000 - 0.8500i -3.9000 - 0.9000i 7.5330 + 2.0857i支路传输功率（S（i，j）表示节点i传输到节点j的功率）S = 0 4.9504 + 0.5791i 0 0 0 0 -4.9190 - 0.5123i 0 -0.2009 - 0.2678i 2.6199 + 0.5801i 0 0 0 0.2010 + 0.1073i 0 0 0 -3.6010 - 1.0073i 0 -2.6157 - 0.6058i 0

18、0 0.0157 - 0.2442i 0 0 0 0 -0.0157 + 0.1829i 0 -3.8843 - 1.0829i 0 0 3.6201 + 0.9945i 0 3.9129 + 1.0913i 0 将电压相角d由弧度换算成角度：d = 0 -2.0166 -1.9146 -2.4885 -2.5010 -0.38822.2 用Powerworld软件进行潮流计算本课程设计采用PowerWorld16仿真软件进行仿真，PowerWorld的电力系统模型如图（2.2.1）。图（2.2.1） PowerWorld系统接线图在Powerworld中进行系统潮流计算，得出潮流分布图如图（

19、2.2.2）：图（2.2.2）潮流分布表如下：3.3 两种潮流计算结果的校核和分析将Matlab潮流计算的结果跟Powerworld潮流计算的结果进行比较，电压幅值、相角，以及传输功率的结果基本上一致，以节点电压为例：节点电压标幺比较节点名称节点1节点2节点3节点4节点5节点6Matlab仿真结果1.04501.03431.03681.03081.03171.0500PowerWorld仿真结果1.04501.03431.03681.03081.03171.0500差值000000两种计算方法在线路功率潮流分布计算结果有微小的差别，经检验误差在5%以内形成误差的主要原因是数据的精确度以及计算的

20、精确度不同。3. 稳定计算与分析3.1 网络变换法求解转移阻抗图（1）为原始电路图，从发电机端开始按顺序依次给每个阻抗标号。z1为发电机等值暂态电抗；z2为变压器等值电抗；z3,z5,z7,z9,z10,z12,z14,z16,z18,z20,z22,z24分别为各支路首末端等效对地阻抗；z4,z8,z11,z15,z19,z23为各支路的阻抗；z6，z13,z17,z21分别为节点3,5,4,2的负荷阻抗，采用恒阻抗模型，为0.8+j0.6。各阻抗的值如下：z1=i=0.0188iz2=i=0.0111iz3 =z5=1/B36*= -17.8870iz4 =R36*+iX36*= 0.00

21、15 + 0.0084iz7 =z9=1/B23*= - 6.6503iz8 =R23*+iX23*= 0.0040 + 0.0227iz10 =z12=1/B56*= -14.0196iz11 =R56*+iX56*= 0.0019 + 0.0108iz14 =z16=1/B45*= -34.5816iz15 =R45*+iX45*= 0.0008 + 0.0044iz18 =z20=1/B24*= -43.2270iz19 =R24*+iX24*= 0.0006 + 0.0035iz22 =z24=1/B12*= -19.2120iz23 =R12*+iX12*= 0.0014 + 0.0

22、079iz6=z13=z17=z21 = 0.8000 + 0.6000i图（2）将图（1）中发电机暂态电抗和变压器电抗串联为一个阻抗，并将节点2,3,4,5,6处的各个对地阻抗分别并联起来：z25 = z1+z2= 0.0299iz26 = 1/(1/z3+1/z10)= - 7.8595iz27 = 1/(1/z5+1/z6+1/z7)= 1.0063 + 0.4952iz28 = 1/(1/z12+1/z13+1/z14)= 0.8991 + 0.5617iz29 = 1/(1/z16+1/z17+1/z18)= 0.8508 + 0.5828iz30 = 1/(1/z20+1/z21+

23、1/z22)= 0.8739 + 0.5733i图（3）对图（2）中的z4，z8,z27和z15,z19,z29分别进行星三角变换，消去节点3和节点4，变换结果如下：z31 = z4+z27+z4*z27/z8=1.3819 + 0.6878iz32 = z4+z8+z4*z8/z27= 0.0053 + 0.0313iz33 = z8+z27+z8*z27/z4= 3.7168 + 1.8500iz34 = z15+z29+z15*z29/z19= 1.9152 + 1.3156iz35 = z15+z19+z15*z19/z29= 0.0014 + 0.0079iz36 = z19+z29

24、+z19*z29/z15= 1.5321 + 1.0525i图（4）将图（3）中节点2,5,6的各对地阻抗分别并联成一个阻抗：z37 =1/(1/z26+1/z31)= 1.6002 + 0.4454iz38 =1/(1/z28+1/z34)= 0.6122 + 0.3942iz39 =1/(1/z36+1/z30+1/z33)= 0.4853 + 0.3116i图（5）将图（4）中z11，z35，z38进行星三角变换，消去节点5，变换结果如下：z40 =z11+z38+z11*z38/z35= 1.4527 + 0.9432iz41 =z11+z35+z11*z35/z38= 0.0032

25、+ 0.0187iz42 =z35+z38+z35*z38/z11= 1.0606 + 0.6907i图（6）将图（5）中节点2,6的各对地阻抗分别并联成一个阻抗，并将z32，z41并联成一个阻抗：z43 =1/(1/z37+1/z40)= 0.7831 + 0.3502iz44 =1/(1/z32+1/z41)= 0.0020 + 0.0117iz45 =1/(1/z42+1/z39)= 0.3330 + 0.2147i图（7）将图（6）中z25，z43，z44进行星三角变换，消去节点6，变换结果如下：z46 = z25+z43+z25*z43/z44= 2.5764 + 1.5784iz4

26、7 = z25+z44+z25*z44/z43= 0.0017 + 0.0418iz48 = z44+z43+z44*z43/z25= 1.1155 + 0.4469i图（8）将图（7）中节点2的各对地阻抗并联成一个阻抗：z49 = 1/(1/z48+1/z45)= 0.2587 + 0.1499i图（9）将图（8）中z47，z49，z23进行星三角变换，消去节点2，变换结果如下：z50 = z47+z49+z47*z49/z23= 1.5001 + 1.1529iz51 = z47+z23+z47*z23/z49= 0.0022 + 0.0504iz52 = z23+z49+z23*z49/

27、z47= 0.3127 + 0.1795i图（10）将图（9）中发电机端和节点1的各对地阻抗分别并联成一个阻抗： z53 = 1/(1/z46+1/z50)= 0.9518 + 0.6718iz54 = 1/(1/z52+1/z24)= 0.3186 + 0.1760i则发电机端的自阻抗为：Z11 = 1/(1/z51+1/z53)= 0.0038 + 0.0490i发电机端与节点1之间的互阻抗为：Z12 = z51= 0.0022 + 0.0504i 3.2 用Matlab编制稳定计算程序发电机并联等值成一台机，发电机采用二阶经典模型，本例采用ode45函数求解，稳定计算源程序见附录二。发电

28、机的二阶经典模型如下：式中，为发电机电磁功率，E为发电机暂态电动势，V为系统电压。当系统正常运行时，由潮流计算结果以及前面网络变换的结果可求得发电机正常运行时的电磁功率：在系统正常运行的情况下，输入前面潮流计算的结果以及网络变换所算得的自阻抗和互阻抗，运行稳定计算程序，得系统正常运行时发电机的功角和角速度曲线，如图（3.2.1）所示：图（3.2.1）图中红色的为发电机功角随时间变换的曲线，绿色的为发电机角速度随时间变化的曲线。发电机功角随时间做振幅越来越小的振荡运动，最后幅值趋近于0.2915弧度，并基本维持不变。图中角速度为标幺值，有非常微小的波动，但始终基本维持为1，也就是额定角速度。上图

29、说明此时系统运行在稳定状态。3.3故障分析3.3.1 故障方案一：节点3发生三相短路故障，故障解决方案直接清除故障，即系统恢复原来的运行方式。故障发生后，系统电路图如图（3.3.1）所示， z5,z6,z7短路，可去掉，如图（3.3.2）。按照前面3.1网络化简的方法将节点3三相短路故障时的电路图一步步化简，最后求得：发电机端的自阻抗：Z11 = 0.0011 + 0.0361i发电机与节点1之间的互阻抗：12 = 0.0042 + 0.2319i故障时发电机电磁功率：故障清除后，系统恢复原来的运行状态，此时发电机电磁功率：假设故障发生时刻为10s，然后按顺便不断改变故障切除时间，将数据代入M

30、atlab暂态稳定计算程序进行计算（源程序见附件三）。当故障切除时间为tc=0.47s时，程序运行结果如图（3.3.7）。当故障切除时间为0.48s时，程序运行结果如图（3.3.8）。图（3.3.7） 图（3.3.8）由以上两图分析可知，当故障切除时间为0.47s时，系统能够恢复稳定，当故障切除时间为0.48s时系统失稳，说明故障极限切除时间tc.lim约为0.47s。在故障时发电机功角随时间变化曲线中（图3.3.9）标出t=0.47s时所对应的坐标值，纵坐标为2.225，即极限切除角c.lim=2.225rad。图（3.3.9） 图（3.3.10）画出发电机电磁功率与功角的关系曲线，如图（3

31、.3.10），标出初始功角和临界角的坐标值，在matlab中用定积分计算程序计算出加速面积和减速面积：加速面积： Wa =4.8731减速面积：Wb = 4.9358这里计算出的加速面积和减速面积不完全相等，其主要误差原因是：正常运行时发电机的功角仍有微小的波动，故障时间取得不同，初始功角就会有微小区别，从而故障时的暂态功角曲线也会有微小的差别，另外，在图中取坐标的时候也会有一定的误差，按这种方法计算出来的加速面积和减速面积一般都会有一定的差值。3.3.2 故障方案二：节点4发生三相短路故障，故障解决方案直接清除故障，即系统恢复原来的运行方式。按照前面3.1网络化简的方法将节点3三相短路故障时

32、的电路图化简，最后求得：发电机端的自阻抗：Z11 = 0.0019 + 0.0403i发电机与节点1之间的互阻抗：Z12 = 0.0150 + 0.4245i故障时发电机电磁功率：故障清除后，系统恢复原来的运行状态，此时发电机电磁功率：假设故障发生时刻为10s，然后按顺便不断改变故障切除时间，将数据代入Matlab暂态稳定计算程序进行计算。当故障切除时间为tc=0.40s时，程序运行结果如图（3.3.11）。当故障切除时间为0.41s时，程序运行结果如图（3.3.12）。图（3.3.11） 图（3.3.12）由以上两图分析可知，当故障切除时间为0.40s时，系统能够恢复稳定，当故障切除时间为0

33、.41s时系统失稳，说明故障极限切除时间tc.lim约为0.40s。在故障时发电机功角随时间变化曲线中（图3.3.13）标出t=0.40s时所对应的坐标值，纵坐标为2.056，即极限切除角c.lim=2.056rad。图（3.3.13） 图（3.3.14）画出发电机电磁功率与功角的关系曲线，如图（3.3.14），标出初始功角和临界角的坐标值，在matlab中用定积分计算程序计算出加速面积和减速面积：加速面积： Wa =6.9054减速面积：Wb =7.27153.3.3 故障方案三：节点5发生三相短路故障，故障解决方案直接清除故障，即系统恢复原来的运行方式。按照前面3.1网络化简的方法将节点3

34、三相短路故障时的电路图化简，最后求得：发电机端的自阻抗：Z11 = 0.0015 + 0.0381i发电机与节点1之间的互阻抗：Z12 = 0.0088 + 0.3272i故障时发电机电磁功率：故障清除后，系统恢复原来的运行状态，此时发电机电磁功率：假设故障发生时刻为10s，然后按顺便不断改变故障切除时间，将数据代入Matlab暂态稳定计算程序进行计算。当故障切除时间为tc=0.42s时，程序运行结果如图（3.3.15）。当故障切除时间为0.43s时，程序运行结果如图（3.3.16）。图（3.3.15）图（3.3.16）由以上两图分析可知，当故障切除时间为0.42s时，系统能够恢复稳定，当故障

35、切除时间为0.43s时系统失稳，说明故障极限切除时间tc.lim约为0.42s。在故障时发电机功角随时间变化曲线中（图3.3.17）标出t=0.42s时所对应的坐标值，纵坐标为2.102，即极限切除角c.lim=2.102rad。图（3.3.17） 图（3.3.18）画出发电机电磁功率与功角的关系曲线，如图（3.3.18），标出初始功角和临界角的坐标值，在matlab中用定积分计算程序计算出加速面积和减速面积：加速面积： Wa = 6.2273减速面积：Wb = 6.60473.4 在Powerworld中选取发电机二阶模型进行稳定性分析使用二阶模型，则发电机模型选为GENCLS。由于二阶模型

36、的暂态时间较长，故仿真时间选为100秒，画出3，4，5节点发生三相对称短路时在极限切除时间下的发电机摇摆曲线。发电机二阶模型极限切除时间时的摇摆曲线仿真时间100秒极限切除时间为0.60秒发电机二阶模型极限切除时间时的摇摆曲线仿真时间100秒极限切除时间为0.43秒节点3故障时的摇摆曲线 节点4故障时的摇摆曲线发电机二阶模型极限切除时间时的摇摆曲线仿真时间100秒极限切除时间为0.56秒节点5故障时的摇摆曲线3.5 Matlab与Powerworld软件分析结果的比较用Matlab算出的上面所选取三种故障方案的极限切除时间分别为0.47s、0.40s、0.42s，而用Powerworld计算出

37、的极限切除时间分别为0.72s、0.55s、0.73s。极限切除时间比较故障节点名称节点3节点4节点5Matlab仿真结果0.470.400.42PowerWorld仿真结果0.720.550.73差值/平均值0210150.26两种方法的计算结果有较大的差别的原因分析：matlab中使用的二阶模型参数与powerworld中使用的二阶模型参数不一致，比如阻尼系数的选取不同，matlab中选为10，但不清楚Powerworld中的发电机模型是否有此参数选项及选项值。可能matlab中计算步长与powerworld不一致，导致最终的极限切除时间有较大差别。matlab仿真中将角频率认为是恒定不变

38、的，而Powerworld仿真中角频率会有波动，可能对结果产生一定影响。3.6 在Powerworld中选取发电机二阶模型进行稳定性分析3.6.1三种故障的极限切除时间及摇摆曲线仿真设定仿真开始时间0秒，仿真结束时间30秒，补偿0.002秒。故障一：节点3三相对称短路l 切除时间为0.53秒时的摇摆曲线此时系统稳定。 切除时间为0.54秒时的摇摆曲线此时系统失稳。故3节点发生三相对称短路时的极限切除时间为0.53秒。故障二：节点4三相对称短路l 切除时间为0.45秒时的摇摆曲线此时系统稳定。l 切除时间为0.46秒时的摇摆曲线此时系统失稳。故4节点发生三相对称短路时的极限切除时间为0.46秒故

39、障三：节点5三相对称短路l 切除时间为0.53秒时的摇摆曲线此时系统稳定，稳定时在原稳定运行点。l 切除时间为0.54秒时的摇摆曲线此时系统失稳。故5节点发生三相对称短路时的极限切除时间为0.53秒。3.7发电机模型选择对稳定计算结果的影响 对比节点3发生三相对称短路时的极限切除时间下的发电机三阶模型和发电机二阶模型摇摆曲线如下： 发电机三阶模型极限切时间时的摇摆曲线仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒发电机二阶模型极限切除时间时的摇摆曲线仿真时间100秒极限切除时间为0.72秒 l 同理，对比节点4发生三相对称短路时的极限切除时间时的发电机二阶模型和发电接三阶模型摇摆曲线如下：发电机三阶模

40、型极限切时间时的摇摆曲线仿真时间30秒极限切除时间为0.45秒发电机二阶模型极限切除时间时的摇摆曲线仿真时间100秒极限切除时间为0.55秒发电机二阶模型极限切除时间时的摇摆曲线仿真时间100秒极限切除时间为0.73秒l 对比节点5发生三相对称短路时的极限切除时间时的发电机二阶模型和发电机三阶模型摇摆曲线如下： 发电机三阶模型极限切时间时的摇摆曲线仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒据图分析发电机二阶模型和三阶模型对系统稳定性的影响：发电机采用二阶模型和三阶模型的故障切除时间与故障的位置和类型有关。有可能二阶模型的极限切除时间长也有可能三阶模型的极限切除时间长。使用不同的发电机模型会对稳定运

41、行是的发电机公交产生影响。有仿真结果可知发电机使用三阶模型时的功角大于使用二阶模型时的功角。发电机使用三阶模型的暂态过程较短，二阶模型的暂态过程较长，会产生较多高次谐波，不利于电力系统的稳定运行和电力设备的安全使用。3.8励磁调节系统参数变化对于稳定计算的影响使用发电机三阶模型，3节点三相对称短路故障。 分别对励磁参数TR，KA， TA，Te，KE， KF，TF使用控制变量法，分析单个励磁参数的变化对稳定计算结果的影响。 原励磁参数为TR=0，KA=20， TA=0.1，Te=0.1，KE=1， KF=0.05，TF=0.7l 分别作当TR=0和TR=100在极限切除时间下的稳定摇摆曲线。TR

42、=0仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒TR=100仿真时间30秒极限切除时间为0.50秒 l 分别作当Ka=20和Ka=400在极限切除时间下的稳定摇摆曲线。Ka=20仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒Ka=200仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒l 分别作当Ta =0.1和Ta=1在极限切除时间下的稳定摇摆曲线Ta =1仿真时间30秒极限切除时间为0.52秒Ta =0.1仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒l 分别作当Te=0.1和Te=10在极限切除时间下的稳定摇摆曲线。Te=0.1仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒Te=10仿真时间30秒极限切除时间为0.51秒l 分别

43、作当KE=1和KE=10在极限切除时间下的稳定摇摆曲线。KE=1仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒KE=10仿真时间30秒极限切除时间为0.54秒l 分别作当KF=0.05和KF=5在极限切除时间下的稳定摇摆曲线。KF=0.05仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒KF=5仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒l 分别作当TF=0.7和TF=7在极限切除时间下的稳定摇摆曲线。TF=0.7仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒TF=7仿真时间30秒极限切除时间为0.53秒 据图分析励磁参数改变对系统稳定性的影响：从仿真结果得到励磁参数的改变对系统稳定性的影响不明显，极限切除时间为改变，暂态摇

44、摆曲线波形也无明显变化。原因分析：可能与此系统的故障地点和形式有关，在此地点和短路形式下励磁对系统可影响不大。系统结构足够稳定，励磁对系统的稳定性帮助不显著。4. 附录附录一：PQ分解法潮流计算程序：1针对本系统的潮流计算程序clc clear all%-%输入参数n=6; %节点数为6nl=6; %支路数为6P=0 -2.5 -3.4 -2.6 -3.9 7.533' ; %P为节点有功功率向量，P（i)表示第i个节点的有功功率 %第一个节点为平衡节点，P（1）未知，先令其为零Q=0 -0.2 -0.9 -0.85 -0.9 0' %Q为节点无功功率向量，Q（i)表示第i个节

45、点的无功功率 %第一个节点为平衡节点，第六个节点为PV节点，Q（1）、Q(6) %未知，先令其为零最V=1.045 1 1 1 1 1.05' %V为节点电压向量d=zeros(6,1); %D为节点电压相角向量d1=zeros(6,6);Kp=1;Kq=1; %Kp,Kq分别为P、Q迭代收敛状态的标志，收敛时赋值为0，不收敛时赋值为1pr=10e-6; %pr为有功功率误差精度qr=10e-6; %qr为无功功率误差精度DP=zeros(6,1);DQ=zeros(6,1); %赋有功、无功偏差初值为0%-%计算节点导纳矩阵Z=0 0.00137807+0.00786011j 0 0

46、 0 0; %Z为线路阻抗参数矩阵，Z（i，j）表示节点i和j之间的阻抗0.00137807+0.00786011j 0 0.00199055+0.0113535j 0.00061248+0.00349338j 0 0;0 0.00199055+0.0113535j 0 0 0 0.00148015+0.00844234j;0 0.00061248+0.00349338j 0 0 0.0007656+0.00436673j 0;0 0 0 0.0007656+0.00436673j 0 0.00188847+0.01077127j;0 0 0.00148015+0.00844234j 0 0.

47、00188847+0.01077127j 0;y1=0 0.0520508j 0 0 0 0; %y1为线路电纳参数矩阵，y1（i，j）表示节点i和节点j之间的电纳0.0520508j 0 0.0751845j 0.0231337j 0 0;0 0.0751845j 0 0 0 0.0559064j;0 0.0231337j 0 0 0.0289171j 0;0 0 0 0.0289171j 0 0.0713289j;0 0 0.0559064j 0 0.0713289j 0;y2=zeros(6,6);for i=1:6 for j=1:6 if Z(i,j)=0 y2(i,j)=1/Z(i

48、,j); end endendY=zeros(6,6);for i=1:6 for j=1:6 if j=i Y(i,j)=-y2(i,j); end Y(i,i)=Y(i,i)+y1(i,j)+y2(i,j); %计算出节点导纳矩阵Y endendG=real(Y);B=imag(Y);B1=B(2:6,2:6); %B1为修正方程的系数矩阵，为5阶方阵B2=B(2:5,2:5); %B2为修正方程的系数矩阵，为4阶方阵%-%潮流计算for k=1:100 VD1=diag(V(2:6);H=VD1*B1*VD1; %H和L为系数矩阵 VD2=diag(V(2:5);L=VD2*B2*VD2;for i=1:6,for j=1:6,d1(i,j)=d(i)-d(j);end,end %计算两节点之间的电压相角差for i=2:6 s=0;