1、 （2.1） （2.2） 励磁绕组： （2.3） 阻尼绕组： （2.4） （2.5）磁链方程： （2.6） （2.7） （2.8） （2.9） （2.10）其中，。式中各物理量的定义为：-负载电流d轴分量；-负载电流q轴分量；-励磁电流；-机端电压d轴分量；机端电压q轴分量；-励磁绕组电压；-励磁绕组电阻；-直轴阻尼绕组电流；-交轴阻尼绕组电流；-直轴电抗；-直轴反应电抗；-交轴电抗：-交轴反应电抗；-直轴阻尼绕组电抗；-直轴阻尼绕组电阻；-交轴阻尼绕组电抗；-交轴阻尼绕组电阻：-直轴磁链；-交轴磁链；-励磁绕组磁链；-直轴阻尼绕组磁链；-交轴阻尼绕组磁链。 若采用功率不变的坐标变换，并取定子
2、额定相电压有效值和额定电流有效值作为定子电压和电流的基值，它等于以单相额定功率为基准的电磁转矩标么值的l3，则以三相额定功率为基准的电磁转矩标么值方程为： （2-12） 转子运动方程是同步发电机的又一个基本方程，它是按牛顿运动定律对转子系统的动态描述。全部用标么值表示的转子运动方程为： （2-13） 式中为机械转矩，为阻尼转矩，D为阻尼系数，为同步电机转子惯性时间常数。 此外，还有一个运动方程是功角和转子电角速度之间的关系应满足下式： （2-14）式（2.1）-（2.14）组成了同步电机的标准数学模型。一单机对无穷大电力系统示意图及系统各元件参数如下： | 400KM |P=200MV Sn=
3、infUn=13.8kV Un=220kV系统各元件参数：发电机：Pn=200MVA Un=13.8kV主变压器：k=13.8/230 Pn=210MVA线路：L=400km无穷大系统：Sn=inf Un=220kV4.1 仿真模型的建立各主要元件的选择和参数设置如下：同步发电机参数设置：发电机额定功率，Pn=200MVA；发电机额定电压，Un=13.8kV；发电机直轴同步电抗，（标幺值）Xd=1.81；发电机直轴暂态电抗，（标幺值）Xd,=0.3；发电机直轴超暂态电抗，（标幺值）Xd,=0.23。汽轮机及其调速系统参数设置：汽轮机调节增益，Kp=3；汽轮机初始机械功率（标幺值），），Pm=0
4、.5；励磁系统参数设置：低通滤波器时间常数，Tt=0.02S；励磁调节器增益，Ka=300；励磁调节器时间常数，Ta=0.02S；励磁机增益，Ke=1.0；励磁机时间常数，Te=0.5S；三相主变压器参数设置：变压器额定功率，Pn=210MVA；变压器额定电压，U1=13.8kV，U2=230kV。输电线路参数设置：正序电阻：R1=0.1273/km；零序电阻：R0=0.3864/km；正序电抗：X1=0.9973（/km）； 零序电抗：X0=4.1264 线路长度：L=400km。 电力系统分析元件设置：电力系统分析元件是Matlab 中分析电路和电力系统的工具，利用它可以完成系统稳态工作点
5、的计算，仿真初始值的设置以及其他方面的系统时域分析。其设置过程如下：选择Load Flow and Machine Initialization 子菜单； 将发电机设置为PV 节点发电机； 设置发电机的初始功率和端电压。参数设置完毕后，程序自动算出系统的稳定运行工作点，同时计算出调速系统和励磁系统的初始值。此时可以验证所建立的模型是否与实际系统运行情况相符合，如果计算的结果与实际情况有很大的误差，则需要考虑重新选择模型和设置参数。 图5.2转子角偏移量 图5.3 转子角速度投入电力系统稳定器PSS，其它参数设置不变。运行仿真，仿真结果见图。（2）设置线路出口处发生三相接地短路，1.3s时切除故
6、障，此时三相故障模块“切换时间”时间设置为1 1.3。同时投入电力系统稳定器PSS。选择ode23tb算法，运行仿真。仿真结果见图；6 MATLAB建模与仿真分析由于大扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额（即加速功率Pm-Pe）是导致系统稳定破坏的主要原因，因此减少大扰动后发电机的加速功率差是首先考虑的措施。在仿真图的基础上对提高电力系统暂态稳定性的一些有效措施，包括电力系统稳定器、快速切除故障、自适应单相自动重合闸等，进行仿真分析。设置线路出口处发生短路故障作为对系统的大扰动，故障发生时间均为1s。分别设置如下情况进行仿真：（1）通过三相可变故障模块设置线路出口处发生三相接地短路，1.06s
7、时切除故障，三相故障模块“切换时间”设置为【1,1.06】，并投入PSS。转速： 图6.1 转速图功角： 图6.2功角图 （2）通过三相可变故障模块设置线路出口处发生三相接地短路，1.06s时切除故障，三相故障模块“切换时间”设置为【1,1.06】，不投入PSS，励磁模块直接接地。 转速： 图6.3转速图 图6.4功角图（3）通过三相可变故障模块设置线路出口处发生三相接地短路，2.5s时切除故障，此时三相故障模块“切换时间”设置为【1,2】，同时投入PSS，选择ode23tb算法，运行仿真。 图6.5转速图 图6.6功角图（4）通过三相可变故障模块设置线路出口处发生三相接地短路，2.5s时切除
8、故障，此时三相故障模块“切换时间”设置为【1,2.5】，同时投入PSS，选择ode23tb算法，运行仿真。图6.7转速图 图6.8功角图（5）通过三相可变故障模块设置线路出口处发生单相接地短路，1.06s时切除故障，三相故障模块“切换时间”设置为【1,1.06】，不投入PSS。将两个断路器“切换时间”设置为【1,2.06】。观察单相自动重合闸对电力系统暂态稳定性的影响。欧洲西部教学反思文成公主进藏教学实录 图6.9转速图政治经济学04任务答案 教学过程中的建议 图6.10功角图任务标题6仿真结果下面通过几种情况的对比分析PSS, 快速切除故障，单相自动重合闸分别对电力系统暂态稳定起到的作用。武
9、术期末考试试卷（1）.验证PSS对提高电力系统暂态稳定的影响：在发生短路故障后，发电机失去同步，转子角度差出现较大偏离，转子角速度发生波动。有PSS的系统7s后转子角度差趋于恒定，发电机保持同步运行，此系统在此扰动下是暂态稳定的。而没有PSS的系统，虽然系统最终也能稳定，但所用时间要比带PSS励磁调节的系统长，大概在11s后趋于稳定，当发生短路故障时，转子角度差发生大幅度摇摆，至少在10s内还未完成同步；而转子角度呈下降趋势，并失去同步。不带PSS励磁调节的系统，暂态稳定性不佳。由此可见，带PSS励磁控制系统的电力系统，具有更好的暂态稳定性。对于三相接地短路这样非常严重的故障形式, 采用PSS
10、 可有效地增加系统的阻尼振荡效果, 使系统迅速地趋向稳定。（2）.验证快速切除故障提高电力系统暂态稳定性：在系统附加PSS 的大前提下, 对比慢切除故障和快速切除故障的发电机运行指标的仿真运行结果, 发现在（1）的【1,1.06】区间快速切除时，在经历一定振荡后，转速大概6s后稳定，功角大概6.2s后稳定，系统可以暂态稳定；在（3）把切除时间改为：【1,2】后，转速大概8.5s后稳定，功角大概9.5s后稳定。虽然推迟了稳定时间，但系统仍然能暂态稳定；而在（4）中，当慢慢增加切除时间至【1,2.5】后，发现系统已经不能暂态稳定了。可见系统的故障切除时间越长，系统越不容易稳定。快速切除故障对于提高
11、电力系统暂态稳定性有着决定性的作用。（3）.（4）是对单项自动重合闸对电力系统暂态稳定的作用进行仿真。与传统的单相重合闸不同, 自适应重合闸不是盲目进行的, 可在重合前判别单相接地短路故障的性质, 若为永久性故障, 则重合闭锁;若为瞬时性故障, 则重合进行。 若单相接地短路为瞬时性故障, 重合成功可有效提高系统的暂态稳定性。由于高压架空线路以发生瞬时性单相接地短路故障居多（ 占线路故障的70%80%） ,而一般重合闸的成功率可达90%以上, 因此单相重合闸的使用可提高供电的可靠性和暂态稳定性。本设计是瞬时性故障，重合可以进行。本设计为了验证单相重合闸的作用，故设置为瞬时故障。发现在不介入PSS
12、的情况下，只调节断路器重合时间，转速大概11.5s后稳定，功角大概13s后稳定。系统可以达到暂态稳定。昆虫记阅读题及答案7仿真结果分析 （1）.PSS的加入极大的提高了电力系统暂态稳定性。有PSS的系统能够很快达到系统的暂态稳定。没有PSS的系统虽然最后有可能也达到暂态稳定，但是需要的时间比有PSS的系统多很多。甚至可能在很长时间后，仍然不能稳定。挫折 作文 材料 （2） .快速切除故障：可以看出短路期间，发电机输送电磁功率的能力降低。切除故障后发电机输送电磁功率的能力得到提高，减少了发电机机械功率和电磁功率的差额，有利于系统的暂态稳定性。故障的快速切除缩短了故障持续时间，从功-角的仿真图可以
13、看出，快速切除故障减小了加速面积，增加了减速面积，从而提高了发电机之间并联运行的稳定性。另一方面，快速切除故障也可以使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小电动机失速和停顿的危险，提高负荷的稳定性。越短时间切除故障，转子所要消耗的能量就会越少，这样系统就会越早的进入稳定状态。如果切除时间超过了极限切除时间，发电机就会与无限大电源失去同步，发电机失去同步以后，电磁功率振荡越来越快，这说明发电机的转子的旋转速度越来越快。故快速切除故障是提高暂态稳定性的措施之一。机械能及其转化教学反思 （3）.自动重合闸：电力系统的故障特别是高压输电线路的故障大多是短路故障，而这些短路故障大多是暂时性的。因此采用自动重合闸装置，在发生故障的线路上，先切除线路，经过一定时间再合上断路器，如果故障消失则重合闸成功。实践表明：重合闸的成功率是很高的，可达90%以上。重合闸措施可以提高供电的可靠性，对于提高系统的暂态稳定性有明显作用。由以上仿真结果发现，重合闸动作越快对稳定越有利。改革开放的历史性标志特高压输电线路的故障大多是单相接地故障，故本设计重再仿真单相接地故障，故采用的是单相自动重合闸。单相重合闸装置在切除故障相后经过一段时间再将该相重合，由于切除的是故障相而不是三相，从切除故障相到重合闸前一段时间里，即使只有单回输电线路，送端的发电厂和受端系统也没有完全失去联系，故可以提高系统的暂态稳定性。
