基于PSASP的單機(jī)到無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性研究

三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院 李世春

一、暫態(tài)穩(wěn)定研究意義

電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定指的是電力系統(tǒng)受到大干擾后，各發(fā)電機(jī)保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)得到原來穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力，通常指第一或第二擺不失步。電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性對于系統(tǒng)而言至關(guān)重要，當(dāng)系統(tǒng)遭受短路故障、斷線故障、大容量機(jī)組解列等大的擾動時候，如果系統(tǒng)不能保持暫態(tài)穩(wěn)定，將導(dǎo)致機(jī)組失步、解列甚至崩潰，所以研究系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性對于電力系統(tǒng)意義重大。

二、暫態(tài)穩(wěn)定性判定

電力系統(tǒng)遭受大干擾之后是否能繼續(xù)保持穩(wěn)定運行的主要標(biāo)志：一是各機(jī)組之間的相對角搖擺是否逐步衰減；二是局部地區(qū)的電壓是否崩潰。通常大干擾后的暫態(tài)過程會出現(xiàn)兩種可能的結(jié)果：一種是各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間相對角度隨時間的變化呈搖擺狀態(tài)，且振蕩幅值逐漸衰減，各機(jī)組之間的相對轉(zhuǎn)速最終衰減為零，各節(jié)點電壓逐漸回升直到接近正常值，使系統(tǒng)回到擾動前的狀態(tài)，或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。在此運行狀態(tài)下，所有發(fā)電機(jī)仍然保持同步運行。這種P—Q分解法程序計算結(jié)果情況下，電力系統(tǒng)是暫態(tài)不穩(wěn)定的，或稱電力系統(tǒng)失去暫態(tài)穩(wěn)定。

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

三、暫態(tài)穩(wěn)定仿真

系統(tǒng)節(jié)點圖如圖1所示，故障點設(shè)置在Ut1-220出口處5%，基于PSASP的系統(tǒng)故障設(shè)置如圖2，故障發(fā)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(jìn)行仿真。

四、結(jié)論

通過PSASP對單機(jī)無窮大系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的仿真分析，發(fā)現(xiàn)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(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性更好，如圖3、圖4所示；單相故障比三相故障暫態(tài)穩(wěn)定性更好，如圖4、圖5所示。

圖1 系統(tǒng)圖 圖2 PSASP的系統(tǒng)故障設(shè)置圖

圖3 t=0s發(fā)生單相短路故障，t=0.5秒切除故障

圖4 t=0s發(fā)生單相短路故障，t=0.1秒切除故障

圖5 t=0s發(fā)生三相短路故障，t=0.1秒切除故障

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