基于bpa的电力系统暂态稳定时域仿真研究.pdfVIP

电工文摘／技术前沿 基于BPA的电力系统 暂态稳定时域仿真研究 ■上海电力学院 山霞 摘要：本文应用电力系统稳定分析BPA软件，对典型的4机11 节点系统进行时域仿真计算，通过在不同故障切除时间下发电机 的转子摇摆曲线，判别电力系统的稳定状态，从而可以在系统受 2．1数学模型 扰失稳前采取有效的措施提高系统暂态稳定性，避免稳定事故的 本算例采用经典4机1l节点系统，如图1所示。 发生。 关键词：电力系统；暂态稳定：时域仿真 电力系统的安全供电对于社会生活和经济发展都是至关 重要的，而稳定性又是电力系统安全运行的关键。为了防止 事故的发生，电网采取了各种措施，如快速保护、自动重合 闸、远程切机切负荷等，而这些都必须建立在对系统有很好 的稳定分析的基础上。 电力系统暂态稳定性分析目前主要采用三种方法，即时 图1 4机11节点系统接线图 域仿真法(又称逐步积分法)、直接法(又称暂态能量函数 本系统中发电机模型均采用经典二阶模型，暂态电抗后 法)及将两者结合起来的混合法[1]。 的暂态电动势恒定；忽略原动机及调速系统的动态，设机械 时域仿真法由于直观性，可适用于有几百台机组、几千 功率为定常数。网络采用线性模型，用节点导纳矩阵表示， 条线路、几千条母线的大系统，可适应各种不同的元件模型 负荷采用恒定阻抗模型，并将负荷阻抗以及发电机暂态阻抗 和系统故障及操作，因而得到了广泛的应用[2]。随着计算 都追加到节点导纳阵中，修正网络节点导纳阵方程。 机技术的发展，利用计算机仿真研究电力系统稳定性的技术 根据上述的模型和假设系统可由以下几个方程来描述 已日趋成熟。目前已经有许多商业性的程序相继问世，比如 [5]= 我国电力科学研究院编制的“交直流电力系统综合计算”程 发电机定子电压方程：机；蕾竭·厶 序、BPA开发的暂态稳定分析程序、加拿大IREQ的暂态稳定 发电机转子运动方程：|乃窑=己一只 程序、PTI开发的PSSE，及德国的VISTA程序等。 ； {荽口 本文应用目前在稳定分析领域使用比较广泛的软件一 PSD-BPA潮流及暂态稳定程序，对一个典型的4机11节点系修正网络方程：【门嘲=【，】 统运用时域仿真法进行仿真，模拟不同的故障切除时间下系 2．2计算流程 统的机电暂态过程，并得到不同的仿真结果曲线，根据结果 运用时域仿真法对电力系统暂态稳定性分析的流程如图 对比判别系统的暂态稳定性，并利用二分法原理找出此故障 2所示。首先输入原始数据，包括系统元件模型、参数、网络 时系统的l临界稳定点，同时采取相应的有效的措施提高系统 拓扑信息、稳定分析要求(如计算步长、仿真总时间等等)、 暂态稳定性[3][4]。 打印输出要求，另外还应输入暂态分析时的初始稳态工况，一 2010．3 16 万方数据 电工文摘／技术前沿 般为潮流计算结果。然后根据潮流及原始数据计算各代数量 除时间，做出系统在故障发生时刻起的300周波内系统中发 变化和状态量变化的初值。根据网络元件参数及网络拓扑关 电机的功角、母线电压及系统频率的变化曲线。利用二分法 系形成网络稳态工况下的节点导纳矩阵，并将节点负荷等值 原理逐步逼近，最后得到满足精度要求的临界切除时间。 导纳和发电机内部暂态导纳并入导纳阵中。将时钟指针to置 从图3中可以看出在故障发生后t=2T及t=2．9T时刻切 零，根据扰动过程参数，判别当前时刻有无扰动发生。若有， 除故障，最终发电机间最大角度差趋于一个恒定不变的值， 则要根据扰动参数修改导纳阵及微分方程，并设如时刻状态 说明系统的发电机在受到扰动后最终能够达到同步运行，系 量不突变，根据扰动后系统代数方程计算厶。时刻的代数量， 统最小电