数值计算法分析电力系统暂态稳定性的毕业设计答辩ppt课件

1、姓 名 : xxx 学 号 : xxxxx 专 业 : 电气工程及其自动化 指导教师 : xxxxx三峡大学电气与新能源学院 数值计算法是分析系统暂态稳定性的一种最成熟且可靠的方法。已有的数值求解法计算量大、求解速度慢，很难满足大规模联合系统暂态稳定性分析的要求。为了满足大电网暂态稳定分析的要求，目前对数值计算方法的研究主要集中在两个方面：一是结合计算机技术提高计算效率，二是从理论上改进数值计算法。通过对本课题的研究，不仅可以掌握间接法分析系统暂态稳定性的基本思路及如何比较数值计算法的优劣，而且对今后如何研究数值算法具有深刻的指导意义。原动机及其调速系统方程转子运动方程坐标变换方程电力系统稳定

2、器励磁系统方程转子电路方程定子电压方程电力网络方程其它发电机负荷直流系统其它动态元件暂态分析中全系统数学模型为：3机9节点系统暂态失稳过程发展很快，分析暂稳时可采用电力系统经典模型。dggxIUE.emitiiisyniiPPT011输入机械功率不变iiiiiiiijQPUSUIUzl22、 0EYUYgNgg描述电力网络的节点导纳矩阵，代表ggYggY210,ggggggYYY、 7号节点的自导纳值改为无穷大5-7号线路切除后的导纳矩阵99 RgNY与发电机相连节点的导纳值为对应发电机内阻抗的导纳值，其它元素均为0.19RU节点电压向量19RE非零元素为暂态电动势组成的列向量1代数方程： 0

3、IUEYYYYGNNNGGNGG发电机注入电流暂态电抗对应的导纳矩阵据网络状态决定TGNNGGNR.,93YYY消去代数方程中的电压变量，可得收缩导纳矩阵NGNNGNGGGjBGYYYYY1210,ggggggYYY2微分方程： ff其中， 321,/,10、iTPPffiemitiisyniiijijijijjijiiiemidcGEPcossin3123 , 1,iGEEdBEEcjiijijjiijijjiij分析过程中，发电机作为电压源处理，故暂态求解时只需计算系统微分方程。)(maxnkxF1微分方程求解利用梯形公式对转子运动方程差分化处理，得如下非线性代数方程： 00ffffxFx

4、FxF11115 . 05 . 0nnnnnnnnhh上述方程用牛顿拉夫逊法求解，迭代公式为：0 xFx)(nTnnn)()()1(1)()(knknknnkknxxxxFJx x16迭代一次之后应判断求解精度是否满足要求，若有 则停止迭代，否则继续迭代计算。其中非线性方程的雅克比矩阵为 。J2基于隐式梯形积分法暂态求解的程序设计TH.cossinsincossincossincoscossinsincossincossincoscossin31333333333232323231313131232323233122222222212121211313131312121212311111ijj

5、ijjijjjjjjCDDCDCDCCDDCDCDCCDTEEE321e)Re(),Im(GGYgYb111I.);,(.; ),(.321332322221121332322221121ITgeeDbeeCTTTTTTGEGEGEdiagBEBEBEdiag333333NMBAJ3366) 1 , 1 , 1 (diag)/5 . 0 ,/5 . 0 ,/5 . 0(synsynsynhhhdiag) 1 , 1 , 1 (diaghH5 . 01微分方程求解利用中点公式对转子运动方程差分化处理，得如下非线性代数方程： 00ffxFxFxF22)()(1111nnnnnnnnhh上述方程用牛

6、顿拉夫逊法求解，迭代公式为：)()()1(1)()(knknknnkknxxxxFJx 一次迭代后应判断求解精度是否满足要求。其中非线性方程的雅克比矩阵为 ，经分析知其表达式与上章非线性方程的相同。J2基于中点法暂态求解的程序设计基于中点法暂态求解的程序设计1） 分析系统在设定故障下的暂态稳定性 00.511.50102030405060708090 发 电 机 相 对 摇 摆 角 图时 间 (s)相对摇摆角()X: 0.426Y: 87.04d21d23d3100.511.50102030405060708090 X: 0.424Y: 87.04发 电 机 相 对 摇 摆 角 图时 间 (s

7、)相对摇摆角()d21d23d31隐式梯形积分法求得的相对摇摆曲线图 Euler中点公式求得的相对摇摆曲线图 h=0.00100.511.5010203040506070 X: 0.4372Y: 69.28发 电 机 相 对 摇 摆 角 图时 间 (s)相对摇摆角()d21d23d31短路时间为0.05s时 00.10.20.30.40.50.60.70.8020406080100120140160180200发 电 机 相 对 摇 摆 角 图时 间 (s)相对摇摆角() d21d23d31短路时间为0.18s时 00.511.5050100150发 电 机 相 对 摇 摆 角 图时 间 (s

8、)相对摇摆角() d21d23d31短路时间为0.171s时 00.20.40.60.811.21.4020406080100120140160180200发 电 机 相 对 摇 摆 角 图时 间 (s)相对摇摆角() d21d23d31短路时间为0.172s时 0.171s0.172s求解精度求解精度求解效率求解效率 局部截断误差和阶局部截断误差和阶 稳定性稳定性 数值积分法的比较数值积分法的比较00.511.500.511.522.53时 间 轴 t/s误差/()最 大 相 对 摇 摆 角 误 差 曲 线 梯 形 法中 点 法00.511.5012345678910时 间 轴 t/s误差/

9、()最 大 相 对 摇 摆 角 误 差 曲 线 梯 形 法中 点 法h=0.05s 时隐式梯形积分法与中点法的误差曲线比较 h=0.1s 时隐式梯形积分法与Euler中点法的误差曲线比较 中点公式的求中点公式的求解精度优于隐解精度优于隐式梯形积分法式梯形积分法积分步长/sCPU运行时间/s隐式梯形积分法Euler中点公式 0.001 7.89068.0000 0.010.62500.6250 0.050.20310.2301 0.100.15060.1563研究过程中，利用 函数，分别计算了不同仿真步长下隐式梯形积分法求解系统暂态稳定所耗的时间，并将其与对应步长下Euler中点法进行了比较。 cputime隐式梯形积分法和隐式梯形积分法和Euler中点法计算效率相当。中点法计算效率相当。 111,2nnnnnnyxfyxfhyy )(121,),(2)(4311111hohyxfyxfhxyxyyxyRnnnnnnnnn据Euler中点公式