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用MATLAB/Simulink的模块、仿真及控制策略对电压稳定性现象进行研究 Rosa Ma de Castro Fernández1 and Horacio Nelson Díaz Rojas2 1Electrical Engineering Department, ETSII, UPM Madrid, Spain 2Electrical Engineering Department, Universidad de Tarapacá, Arica, Chile E-mail: rcastro@inel.etsii.upm.es, hdiaz@uta.cl 摘要：这篇文章展示了一个对于短期电压稳定性的动态分析策略。研究了其对于无功控制还有通过减少负载来避免电压崩溃的意义，同样，也分析了其对于长时间的扰动还有无功补偿的作用。为了对与之相关的现象更加容易的被研究，我们就需要运用到动态分析。 关键词：动态仿真 甩负荷 无功功率补偿 电压崩溃 电压稳定 符号表 T＇0 X, X’ 电动机的动态参数 θr 在电机的转子的d轴和a相之间的夹角 H 电机惯性常数 Te 电磁转矩 T0,A,B,C 负载转矩的参数 Troce 摩擦力矩 Rs SC定子电阻 Xq SC电抗对q轴 Xd, X＇d E＇q, E1 供应链内部电压 δ SC的相对位置的转子 T＇d0 Efd SC励磁电压 Ws 电机转速 Wm 电机转速 Wbase 基本速度 V＇d, ＇q vsd vsq 在电机的转子上的d、q轴电压 isd isq 电机电流的d、q轴 电压稳定背景 在研究电压稳定性之前最重要的是了解与区分不同的电力系统可能出现的不稳定的区别。图1是对其的一个总结，其重要性在于强调了在转子角稳定性、频率稳定性和电压稳定性之间的不同是基于不同的系统变量，随之而来的不稳定性是明显的。另一方面，在给定的情况下，一个不稳定不可能单独出现在一个高度强调系统和级联事件中，而当系统崩溃，一个形式的不稳定必然会导致另一种的不稳定的产生。然而建立适当的设计和操作程序对于区别在不同情况下的形式的不十分重要。 图1 电力系统稳定分类 再看电压稳定性问题，其常常在负载动力学(负载恢复动力扰动后), 动态电压支持设备,和电网的电能转移的能力中提到。 因此，电压稳定性可以视作为一个电压系统在所有的公共系统在受到扰动之后回到初始给定的能力。然而，持续下降的电压的不稳定性与可能发生的转子电压的稳定性不在研究范围内。还有，电力系统在崩溃之后当扰动电压在可接受的范围内，电压崩溃可被撤销或者局部撤销。 向图一这样，电压稳定性可以分为以下的小类： ·小干扰电压稳定性,指当系统遇到小障的扰动维持稳定的电压的能力。它对应一个相关的动态模型。而为了分析分接头变换器和其他设备的不连续的模型可能不得不被替换为近似连续的。 ·大扰动电压稳定性,指系统在经过大扰动后如系统故障,发电量的损失,或其他的偶发事件之后维持稳定的电压能力。它需要一个对电力系统在一段时间内的非线性响应检查以捕捉设备的性能和交互,如汽车、小型变压器,和发电机励磁电流限制器。 正如上面描述的，这个时间框架对研究不同的电压稳定问题可能分为几秒到几十分钟不等。因此，电压稳定性的研究既可以从长期看也可以从短期着手。图2总结了地电压崩溃的时标。 关于短期情况下,对系统的响应的研究是在系统经过了了大扰动后的最初的几秒钟,他的重要性是考虑动态行为的感应电动机,SVC,SG,AVRs等等,所以动态模型的元素是必需的。 从长期的角度来看,在干扰过后的几分钟后，研究了系统行为必须考虑慢反应设备如抽头切换变压器、恒温控制的加载、并联补偿,和发电机电流限制器等。 虽然电压稳定性本质上是一种动态现象,但是电压稳定可以用分析静态功率流模拟,使用V-P和V-Q的曲线来简化模拟。 图2电压崩溃的时间尺度 V-Q的方法是因为在大功率传输设备的压力测试中被提出的。其关键是成功的在设定一个固定电压的母线。所以对于一个持续电压或者点电压的情况下下,功率流在一个选定的重要级总线进行了数值模拟与一系列的电压测试。将一个选定的总线改为虚拟的PV总线，相当在总线上运用了虚拟的同步或者SVC技术。预定的电压级是一个独立的变量和功率，变化的是一个因变量。一个曲线的总线电压包括同步电容器输出的电压。这个操作点在输出的除了无功补偿和计划中的总线之外的虚拟同步电容器之外的0电压点。 这一分析的优点是