电力系统暂态稳定分析课设大作业

电力系统暂态稳定分析课设大作业2018年1月I摘要随着电网规模的不断扩大和各国大停电事件的时有发生，电力系统暂态安全稳定问题越来越受到重视。电力系统遭受大干扰是人们所不希望的,但事实上又是无法避免的。为了保证电力系统安全稳定运行，我们需要进行电力系统暂态稳定分析，来判断电力系统在预想事故下能否稳定运行。本文将对暂态稳定分析做出最基础的研究，通过对暂态稳定分析的数值求解法、数学模型和基本流程的学习，研究在简单模型下的暂态稳定分析，最后我们以一个WSCC九节点系统为例，在干扰的情况下进行暂态稳定分析。关键词：电力系统；暂态稳定；MATLABIIAbstractWiththerapiddevelopingofthepowersystem,everycountrypaysmoreattentiontothesecurityofpowersystem．Sufferingalargedisturbanceinthepowersystemiswhatpeopledonotwant,whichisactuallyunavoidable.inordertoensurethesafeandstableoperationofthepowersystem.Weneedtocarryoutthetransientstabilityanalysisofthepowersystemtodeterminewhetherthepowersystemcanoperatesteadilyunderananticipatedaccident.Thispaperwillmakearesearchonthebasisoftransientstabilityanalysisthroughthenumericalsolution,mathematicalmodelandbasicprocessofthetransientstabilityanalysis.TakingaWSCCnine-node-systemforexample,wemakethetransientstabilityanalysisundersimplemodelwiththeconditionofinterferenceatlast.Keywords：electricpowersystem;transientstabilitysimulation;MATLABIII目录摘要........................................................................................................................................IABSTRACT.........................................................................................................................II目录....................................................................................................................................III第一章引言..........................................................................................................................11.背景介绍....................................................................................................................12.电力系统暂态稳定及其意义....................................................................................2第二章暂态稳定分析..........................................................................................................31暂态稳定的数学模型................................................................................................32暂态稳定分析的数值求解方法................................................................................42.1常微分方程的数值解法.....................................................................................42.2微分-代数方程组的数值解................................................................................63暂态稳定分析的网络数学模型................................................................................74简单模型下的暂态稳定分析....................................................................................9第三章暂态过程的实现....................................................................................................101初值计算..................................................................................................................101.1发电机的初值计算...........................................................................................101.2负荷的初值计算...............................................................................................112用直接法求解网络方程(代数方程)........................................................................113用改进欧拉法求解微分方程..................................................................................124例题分析..................................................................................................................14参考文献.............................................................................................................................61附录.....................................................................................................................................62程序..................................................................................................................................62主函数中调用的功能函数..............................................................................................671第一章引言1.背景介绍电力系统是至今为止人类创造的最复杂的系统之一，当今社会，电力系统是经济发展和社会进步的重要保障和基础。电力在社会经济技术发展中起到先导作用，社会经济和生活的各个领域无处离不开电力的使用。近些年来，随着我国电力工业的不断发展，电力系统的规模日趋增大，系统结构和运行方式也变得更加复杂多变，并具有了一些新的特征：1．系统容量越来越大，输电电压等级也逐渐提高；2．高压直流输电技术和柔性交流输电技术的应用极大地增加了系统的复杂性；3．采用跨区域甚至跨国的大互联电网以实现能源资源的优化配置，解决我国供电用电分布不均的问题，是我国电网发展的必然趋势，也是目前世界各国电力系统发展的总趋势；4．电力系统的市场化运行伴随着诸多不利于电网安全稳定的因素。其中，三峡等一系列中西部水电项目的建成，使我国能源资源与能源需求不平衡的特点日趋明显，这也促进了我国电力大容量、远距离输电的发展。这些使得我们在加强电力系统安全稳定性问题变得迫在眉睫。从目前的电力行业发展趋势看，在最近几年内，智能电网和特高压输电建设将成为电网建设的重点发展方向以构建安全、高效、经济、环保的电网体系。各区域电网之间的联系越来越密不可分，全国大联网逐步形成。在电网规模持续快速增大、输电电压等级不断提高、跨区输电能力持续增强的环境下，电网的发展也面临着问题和挑战。电网建设整体滞后、用电负荷需求不断提高都对电网的要求越来越高。发展建设智能电网，各种新型设备和新型负荷的接入，使得现代电力系统的安全稳定分析与控制变得更加困难。区域联网在带给社会巨大经济效益的同时，也伴随着安全隐患的产生，一旦发生故障，波及的范围将更大，而受影响的程度也更加深远，给国民经济可能造成不可估量的损失。因此，解决电力系统安全稳定运行问题已成为电网建设过程中迫在眉睫的问题。电力系统暂态稳定分析是电力系统安全稳定评估的关键，快速而又准确地分析电力系统在大扰动下的暂态稳定性，采取相应的安全控制措施，以保证电力系统对安全可靠性的要求，成为电力工作者研究的最为关心的问题。《电力系统安全稳定导则》将电力系统的扰动分为三类：第一类为常见的普通故障，要求系统在承受此类故障时能保持稳定运行与正常供电；第二类故障为出现概率较低的较严重故障，要求系统在承受此类故障时能保证稳定运行，但允许损失2部分负荷；第三类故障是罕见的严重复杂故障，电力系统在承受此类故障时，如不能保持系统稳定运行，则必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。针对上述三种情况所采取的措施，便是保证安全稳定的三道防线。暂态稳定紧急控制是指电力系统由于扰动进入紧急状态或极端紧急状态，为防止系统稳定破坏、运行参数严重超出规定范围，以及事故进一步扩大引起大范停电而进行的切机、切负荷控制，其针对的是第二类故障。研究表明，采用暂态稳定急控制提高电力系统安全稳定性的费用仅为加强网络结构方法的十分之一，而近些年来的一些大停电事故表明，强大的网架是不能代替紧急控制装置的，当系统发生严重故障时，紧急控制措施是保证系统稳定运行的有