1、實驗三、暫態穩定分析實驗姓 名： 陸胤寧 班 級： 電氣1209 學 號： 12292010 日 期： 2015年6月10日 北 京 交 通 大 學實驗三、暫態穩定分析實驗一、 實驗目的進一步認識電力系統暫態失穩過程，學會繪制搖擺曲線；掌握影響電力系統暫態穩定的因素，掌握故障切除時間（角）對電力系統暫態穩定的影響；掌握提高電力系統暫態穩定的方法.二、實驗內容 電力系統暫態失穩實驗; 故障類型對電力系統暫態穩定的影響；電力系統暫態穩定的影響因素實驗。三、實驗方法和步驟：1、電力系統暫態失穩實驗： 帶故障點雙回線路網絡結構圖（1）按照實驗要求,打開名為“暫態穩定分析實驗”的工程文件。該工程中有一個

2、雙回線網絡，并帶有一個故障點，模擬電力系統發生故障后的暫態失穩現象。電路參數要求：G1:300+j180MVA（PQ節點）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（平衡節點）；線路L1、L2：長度：100km，電阻：0。02/km，電抗:0。3256/km，電納：2.74×106S/km。（2）按照實驗要求的參數對電路中的元件進行參數的設

3、置:同步發電機參數設置:此處需要注意的是要把潮流節點類型改為“PQ節點”。這樣才能正確仿真出結果。雙繞組變壓器B1的參數設置：由于題目中要求的變比為18/242。所以繞組1額定電壓和1次側網絡額定電壓都為18KV.而根據變壓器二次側額定電壓比線路提高10的原則，可以知道2側網絡額定電壓為220KV。其它按照題目要求設置。雙繞組變壓器B2的參數設置：根據變壓器1次側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側網絡額定電壓“都為220KV。而繞組2額定電壓比線路電壓高10%，所以2側網絡額定電壓為16。2KV.線路L1參數設置：按照題目給定參數進行設置。線路L2參數設置:線路2是

4、故障線路,根據題目要求把故障點設置在50%處。對固定頻率電源進行參數設置：（2）運行仿真，在輸出圖頁上觀察故障前系統穩定運行時的電壓、電流波形，以及在發生故障后，系統失穩狀態的電壓、電流波形，并將電壓電流波形記錄（仿真時間：15秒;故障時刻：第5秒；故障持續時間：0。5秒;故障距離:50；故障類型：三相短路)。對故障時刻和故障持續時間進行設置：對故障類型進行設置：對仿真參數進行設置:運行仿真后得到整體的電壓電流波形波形(故障前和故障時）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也是相應的電流互感器。故障前電流電壓波形:由

5、仿真波形可知,在故障發生前,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。系統失穩狀態的電壓電流波形:由仿真結果可以看出來，此時電壓電流波形都在發生振蕩.此時說明系統已經失穩了.2、故障類型對電力系統暫態穩定的影響：實驗模型中，在故障點設置不同類型短路,按表156運行仿真，觀察結果，記錄波形。（故障跳閘：仿真時間：15秒；故障時刻：第5秒;故障持續時間:0。5秒；故障距離：50；斷路器第一次動作時間（分閘）:5。5秒；故障不跳閘：仿真時間：15秒;故障時刻：第5秒;故障持續時間：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路器

6、來進行設置跳閘的參數：單相短路故障:211-1運行仿真之后得到的整體波形如下：2-11-2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。2-1-13故障時的電壓電流波形：由于故障時刻在5s處，所以觀察5s之后的波形.發生故障之后,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。由仿真結果可知，在故障切除之后，電壓電流波形又恢復到故障前的電壓電流波形.說明故障切除之后，系統能自動恢復到原來的運行狀態.說明系統能夠自動恢復穩定運行.211-5運行仿真后得到功率的整體波形：

7、圖中黑線為有功，紅線為無功。21-1-6故障前的功率波形:在發生故障前，系統是穩定運行的,有功和無功成一條直線保持不變。2-1-17故障時的功率波形：故障時刻為5s，故觀察5s 之后的波形。由仿真結果可以看出來，故障時有功和無功都發生了振蕩，整體趨勢呈正弦波。2-118故障后的功率波形：5.5s時刻切除故障，由波形可以看出來，故障切除之后，有功和無功開始趨于穩定，振蕩也開始逐漸減小。由波形還可以看出，無功恢復比有功恢復快。（2）故障不跳閘：由于故障不跳閘，所以需要對短路器進行設置：單相短路故障:22-1-1運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：221-3故障前電壓電流

8、和功率波形圖：在故障發生之前,電壓電流波形依然成正弦波.功率依然為一條直線，說明此時系統穩定運行。2-21-4故障時電壓電流和功率波形：在發生故障時，電壓降低，電流上升.有功無功開始無規律波動。且無功波動比較大。2-2-1-5故障后的電壓電流和功率波形：由仿真結果可知，當不切除故障時，系統的a相電壓沒有回復,電流也沒有恢復。而無功和有功一直都在波動，說明如果故障持續時間太長，那么系統將不會自動恢復穩定.21-21當故障類型為相間故障時：21-2-2運行仿真之后得到的電壓電流和功率整體波形:21-23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是穩定運行的.2-1-24故障時電壓電流功

9、率波形:故障時a相和b相電壓都下降，電流上升。有功和無功發生振蕩,此時系統失去穩定性.2-1-25故障后的電壓電流和功率波形：切除故障后，電流開始恢復穩定，但是電壓卻依然在振蕩，且有很大的紋波電壓。有功和無功發生振蕩.說明在發生兩相故障時，即使切除故障，系統也不能恢復到原來的穩定運行狀態。穩定性比單相故障的差.2-22-1不切除故障運行仿真得到的電壓電流功率整體波形:2-2-22故障前的電壓電流功率波形:故障前系統穩定運行。22-23故障時電壓電流和功率波形:系統開始失去穩定性。222-4故障后電壓電流功率波形：由于沒有切除故障使得整個系統都崩潰了,電流波形也沒有恢復到原來的運行狀態。有功和無

10、功的波動比切除故障時還大.說明整個系統基本上處于崩潰狀態.已經不能再恢復原來的運行狀態了。21-3-1當故障類型為兩相接地故障時（且切除故障）：2132運行仿真，觀察電壓電流功率整體波形：由圖可以看出來，功率在最后會趨于穩定。2-13-3故障前的電壓電流和功率波形：系統處于穩定運行狀態.2-134故障時電壓電流和功率波形：系統的電壓和功率發生劇烈波動，說明真個系統已經開始失去穩定性。2135故障后電壓電流和功率波形：各相電壓比兩相故障波動更大，無功和有功都增加，且都在一個值附近進行波動，說明系統失去了穩定性,不能在恢復到原來的穩定運行狀態.2-231沒有切除故障時的電壓電流功率整體波形：故障就

11、一直持續下去，且無功在故障時有一個較大波動。223-2故障前的電壓電流和功率波形：系統在故障前穩定運行.2-2-33故障時的電壓電流和功率波形：系統電壓電流波形都比較大，且無功波動十分劇烈.此時系統失穩。2-2-3-4故障后的電壓電流和功率波形：沒有切除故障，系統的電壓電流和功率始終處于一種不穩定狀態，且波動比切除故障還大。21-41當故障類型為三相故障時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,功率有一個波動,切除故障后，系統功率依然處于波動狀態。2-142故障前的波形：系統在故障前處于穩定運行狀態.2-14-3故障時的波形：在故障發生的時候，系統中電壓電流波形都發

12、生了較大波動，而無功功率也超過了有功功率，且都有較大的波動，系統失去穩定性.21-44故障后的波形：切除故障后，電壓依然沒有恢復穩定,而電流則恢復到了原來的運行狀態。無功功率也下降，且波動開始變小，而有功卻依然成正弦波形波形，系統失去了穩定性。22-41沒有切除故障的整體波形：沒有切除故障,系統一直保持著系統故障后的波形。2-2-4-2故障前的波形：系統穩定運行。2243故障時的波形：剛發生故障時,系統電壓電流和功率都有一個較大的波動。然后開始在某個范圍內進行波動.22-44故障后的波形：故障后，系統在某個范圍內進行波動。3、電力系統暫態穩定的影響因素實驗打開名為“暫態穩定分析實驗"

13、的工程文件，該工程中有一個雙回線網絡,并帶有一個故障點，網絡結構圖如圖15-9所示，輸入給定參數，完成實驗系統建立。將發電機的有功功率P設置為0,調整發電機電壓為18KV，仿真時間為15秒,故障時刻為第5秒，故障持續時間為0.5秒，故障距離為50.a 運行仿真，在監控圖頁上不斷改變發電機的輸出功率，通過短路故障來得出暫態穩定極限功率。分別進行以下類型的故障:單相接地短路、兩相短路、兩相接地短路、三相短路，分別求出相應的暫態穩定極限。b 將故障持續時間改為1.0秒，重復a的實驗內容，并求出各種故障條件下的暫態穩定極限。c 將故障地點改為線路末端,重復a的實驗內容,并求出各種故障條件下的暫態穩定極

14、限。d 將發電機P為0時的發電機電壓調整成17.2KV，重復a的實驗內容，并求出各種故障條件下的暫態穩定極限.根據題目要求，對原系統進行參數設置：按照上述實驗要求，對潮流參數進行調整，調整有功功率的大小,從小開始增大，最終得出相應的結果。順序排列單相接地兩相短路兩相接地三相短路a486397372238b472353321158c502349332180d494398372238結論通過監視頁觀察功率波形，看故障后，系統功率是否能恢復到原來的穩定運行狀態,依次進行調整，得出上面的結果。實驗結論：當故障在50時，隨著故障類型的變化，暫態穩態極限值也發生相應的變化。其中單相故障時，其穩態值最高。而三相故障時,其穩態值最低。故障持續時間增加時，暫態穩態極限值也隨著減小。當故障發生在線路末端時，除單相接地故障的暫態穩態極限值比故障在50%處時的值大外，其余故障類型都比50%處的值小.當發電機電壓調整為17.2KV時，除單相故障的穩態極限值比原來的大,其余故障類型和原來相差不多。由此也可以看出來，單相穩態的極限值都比較大，即其穩定裕度較大。五、思考題 什么叫電力系統暫態穩定?暫態穩定極限和哪些因素有關？答：電力系統暫態穩定是指電力系統在某個運行情況下突然受到大的擾動后