基于PSASP的單機到無窮大系統暫態穩定性研究

三峽大學電氣與新能源學院 李世春

一、暫態穩定研究意義

電力系統暫態穩定指的是電力系統受到大干擾后，各發電機保持同步運行并過渡到新的或恢復得到原來穩定運行狀態的能力，通常指第一或第二擺不失步。電力系統的暫態穩定性對于系統而言至關重要，當系統遭受短路故障、斷線故障、大容量機組解列等大的擾動時候，如果系統不能保持暫態穩定，將導致機組失步、解列甚至崩潰，所以研究系統暫態穩定性對于電力系統意義重大。

二、暫態穩定性判定

電力系統遭受大干擾之后是否能繼續保持穩定運行的主要標志：一是各機組之間的相對角搖擺是否逐步衰減；二是局部地區的電壓是否崩潰。通常大干擾后的暫態過程會出現兩種可能的結果：一種是各發電機轉子間相對角度隨時間的變化呈搖擺狀態，且振蕩幅值逐漸衰減，各機組之間的相對轉速最終衰減為零，各節點電壓逐漸回升直到接近正常值，使系統回到擾動前的狀態，或者過渡到一個新的穩態運行狀態。在此運行狀態下，所有發電機仍然保持同步運行。這種P—Q分解法程序計算結果情況下，電力系統是暫態不穩定的，或稱電力系統失去暫態穩定。

系統在不同運行方式、不同物理參數及不同故障類型下暫態穩定性不同，所以對于某一個具體電力系統，有必要去確定在怎樣狀態下暫態穩定性最差，以便采取相應的改進暫態穩定措施改善該狀態下的暫態穩定性。文中對于系統暫態穩定裕度比較差的系統運行狀態，提出了多種改進措施，包括：快速切除故障、自動重合閘、快速關閉汽門等。

三、暫態穩定仿真

系統節點圖如圖1所示，故障點設置在Ut1-220出口處5%，基于PSASP的系統故障設置如圖2，故障發生在t=0s分別對故障切除時間為t=0.5s和0.1s單相短路故障和t=0.1s三相短路故障進行仿真。

四、結論

通過PSASP對單機無窮大系統暫態穩定性的仿真分析，發現通過快速切除故障，t=0.1s切除故障比t=0.5s切除故障，系統暫態穩定性更好，如圖3、圖4所示；單相故障比三相故障暫態穩定性更好，如圖4、圖5所示。

圖1 系統圖 圖2 PSASP的系統故障設置圖

圖3 t=0s發生單相短路故障，t=0.5秒切除故障

圖4 t=0s發生單相短路故障，t=0.1秒切除故障

圖5 t=0s發生三相短路故障，t=0.1秒切除故障

[1]何仰贊,溫增銀.電力系統分析[M].武漢:華中理工大學出版社,2002．

[2]電力系統分析綜合程序暫態穩定計算用戶手冊[M].北京:中國電力科學研究院,2001.

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