电力系统电磁暂态仿真及其相关问题研究-电力系统及其自动化专业论文.docxVIP

of the techniques are verified through comparison of the results obtained from commercial software PSCAD and BPA on the modified IEEE-9 bus system. KEY WORDS ： Electromagnetic Transient Simulation, Hybrid Simulation, Synchronous Generator 目 录 第一章 绪论1 1.1 引言1 1.2 电力系统数字仿真概述1 1.2.1 电力系统数字仿真的基本概念1 1.2.2 电力系统数字仿真的分类3 1.3 电力系统电磁暂态仿真概述4 1.4 同步发电机的数字仿真概述5 1.5 机电暂态与电磁暂态混合仿真方法6 1.6 本文的主要工作7 第二章 电力系统电磁暂态的仿真方法9 2.1 微分方程组的求解方法9 2.1.1 阻尼梯形积分法局部截断误差和阶 10 2.1.2 阻尼梯形积分法的数值稳定性10 2.2 电磁暂态仿真基本元件的数学模型及其求解方法 12 2.2.1 电阻、电感和电容的数学模型12 2.2.2 短路故障、断路器的数学模型13 2.2.3 基于 p-q 理论的瞬时功率测量模型 15 2.3 基于 EMTP 法的电磁暂态仿真方法 16 2.3.1 EMTP 法简介 16 2.3.2 电磁暂态仿真程序基本流程18 2.4 本章小结19 第三章 基于电机参数的同步发电机系统的电磁仿真方法 20 3.1 同步发电机的数学模型20 3.1.1 坐标变换式与发电机标幺值系统21 3.1.2 基于电机参数的同步发电机方程22 3.1.3 同步发电机的转子运动方程式23 3.1.4 快速励磁控制器的数学模型24 3.2 同步发电机的初值计算25 3.3 同步发电机的电磁暂态仿真方法26 3.3.1 同步发电机的电磁暂态伴随电路模型 27 3.3.2 电气系统与控制系统的交替求解29 3.4 本章小结30 第四章 机电-电磁混合仿真接口技术研究 31 4.1 EMTP/TSP 混合仿真的基本原理 31 4.1.1 EMTP/TSP 混合仿真网络的划分 31 4.1.2 混合仿真中接口模型的基本原理33 4.2 EMTP 仿真的接口电路模型 33 4.2.1 单一接口母线的外部网络等值方法 34 4.2.2 多端口接口母线的外部网络等值方法 35 4.2.3 同步发电机的电路模型36 4.2.4 EMTP 仿真电网的接口电路模型 37 4.3 TSP 仿真的接口电路模型 38 4.3.1 基于改进最小二乘法的相量求解方法 38 4.3.2 基于 EMTP 仿真结果的 TSP 仿真接口模型 39 HYPERLINK \l _TOC_250001 4.4 EMTP/TSP 混合仿真的接口规则 40 HYPERLINK \l _TOC_250000 4.5 EMTP/TSP 混合仿真的计算流程 41 4.6 本章小结41 第五章 算例分析43 5.1 基于阻尼梯形法的电磁暂态仿真方法分析 43 5.1.1 阻尼梯形法抑制数值振荡特点仿真分析 43 5.1.2 不同阻尼因子取值下的仿真结果分析 44 5.2 同步发电机的电磁暂态仿真算例分析47 5.3 机电-电磁暂态混合方法仿真算例分析49 5.3.1 含配电变电站的 IEEE-9 算例的混合仿真分析 49 5.3.2 IEEE-9 单传输线混合仿真分析 51 5.3.3 混合仿真与电磁暂态仿真对比52 全文总结 53 附 录 55 参考文献 57 发表论文和参加科研情况说明60 致 谢 61 第一章 第一章 绪论 PAGE PAGE 10 第一章 绪论 1.1 引言 电力系统是目前在世界上人造的最为复杂的工业系统，其通过发电设备将机 械能、热能、光能、化学能等能量转换为电能，通过变压器、输电线路等输电装 置由发电侧传输到用户侧，通过配电变压器、配电网络等配电设备传送到终端用 户。从 1878 年托马斯·爱迪生通过发明电灯构建早期的直流输电网络、1888 年尼 古拉·特斯拉提出将交流电应用于大规模电力传输开始，电力系统通过数百年的 发展和进步，已经成为人类社会生存和发展不可或缺的基本要素。 随着电力工业的不断发展，电力系统的规模随着输电距离的增加、区域互联 的增强变得越来越复杂。系统容量伴随着社会经济的发展不断扩大，电压等级也 不断提高，超高压直流输电系统、灵活交流输电系统等新型电力电子装置也不断 投入到实际电网中，这些都对电力系统安全性和稳定性提出了新的