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电力系统暂态稳定性仿真以及PSS作用的研究

 2022-11-04 10:11  

论文总字数:14100字

摘 要

电力系统的规模的正处于不停歇发展与扩大的过程之中,与此同时,伴随而来的暂态稳定问题也不容忽视,威胁性越来越大。系统的暂态稳定可靠度是保证电力系统安全的关键之一。本文比较了电气系统中常用的几种基准测试方法,并基于对各种电气系统中常用的特性的分析,着重介绍了稳定各种电气系统的特性的特性。基于MATLAB仿真的软件,SimPowerSystem工具库已建立了单个电动机-无限大电气系统模型。模拟了电力系统运行中会出现的的故障进行了仿真实验。得到在稳定运行的电力系统发生短路接地故障后,并由断路器自动跳闸,比较快切除与慢切除故障的仿真结果。

关键词:电力系统;暂态稳定;时域仿真;MATLAB

Abstract

With the development of power systems, interconnected power networks have become larger and larger, and transient stability problems have become more and more serious. One of the keys to the safe operation of power systems is reliable transient stability analysis. By introducing several commonly used methods of power system transient stability analysis,comparing and analyzing the characteristics and scope of application of several methods, focusing on studying the characteristics of power system stability under different faults, using MATLAB toolbox as the platform,the power system is built through SimPowerSyetem The common stand-alone-infinity system model in the operation of the system obtains the simulation result of the occurrence of a short-circuit to ground fault in the system and the automatic tripping of the circuit breaker to isolate the fault.

Keywords: power system; transient stability; time domain simulation;MATLAB

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 2

1.1电力系统暂态稳定性概述 2

1.2国内外对此的研究现状 2

第二章 电力系统稳定性的理论分析 4

2.1电力系统暂态稳定的分类 4

2.2电力系统暂态稳定性简介 4

2.3提高电力系统暂态稳定性的方法 6

第三章 MATLAB的介绍与应用 9

3.1 MATLAB以及SimPowerSystem介绍 9

3.2 SimuLink简介 9

3.3 电力系统稳定器PSS的作用 10

3.3.1 电力系统稳定器(PSS)的原理 10

第四章 仿真模型与测试 11

4.1 仿真原理概述 11

4.2 仿真模型的搭建 11

4.2.1 具体参数设置 13

4.3效果仿真 17

4.4仿真结果的比较 18

4.4.1 PSS未投入时 18

4.4.2 PSS投入 19

4.4.3 1.3s时切除故障,仿真时附加PSS 21

4.5 仿真结论 22

第五章 总结 23

谢辞 24

参考文献 25

第一章 引言

1.1电力系统暂态稳定性概述

衡量一个电力系统的暂态稳定能力,要看该系统在发生重大的干扰(如短路接地故障等)后,能否保持系统原本稳定同步运行的能力。若系统在某个稳定的运行状态并受到某个特定的故障引起干扰,在发生故障后仍能保持稳定的运行,那么就称之为电力系统暂态稳定。

电气系统是一个复杂的且动态的。在确保所需电能的质量和数量的同时,它也会不断受到干扰。干扰的时间、地点、类型和严重程度都是不可预测的。一旦系统在扰动后的动态过程中无法维持稳定性,在几秒钟内系统就可能产生不可挽回的严重后果,会对经济造成巨大损失,社会也会受到极大地影响。

1.2国内外对此的研究现状

时代地发展推动了科学技术的进步,传统能源系统正朝着大型电力能源系统互联互通的方向发展。这种趋势不仅拉动了巨大的经济发展,而且给能源系统的暂态稳定性能带来了严峻的挑战。

就目前而言,已经有两种不同类型的研究方法方法被用来分析暂态稳定性,并投入到了实际运用中去。一个是时域仿真法,另一个则是直接法。这两者比较靠前出现的方法是时域仿真法,此方法被一众认为是分析电力系统暂态稳定性效果最好的。原因则是该方法具有众多优点,其中最大的优势就是,仿真试验出来的结果十分直观,可以一眼就看出实验的过程、系统遇到了何种故障以及各元器件如何动作,来保持电力系统的稳定运行。SimuLink中庞大的模块工具库可以准确有效的模拟出系统仿真所需的各种变量、故障类型以及响应的时间。仿真软件囊括了众多学科所需要的工具模块,不论力学还是计算机技术都可以进行模拟,可以说适应性非常广泛。而第二种方法——直接法,出现的时间较晚,是于1950年左右才开始使用。这种方法相比于时域仿真法,更注重理论知识和定量分析。也是目前唯一一种根据稳定理论来分析研究电力系统暂态稳定性的方法。但该方法过于偏向理论知识,用来作为电力系统暂态稳定性分析的理论辅助是没有问题的。同时鉴于它具有完备的理论基础和定量分析的特点,它是用来分析电力系统暂态稳定性的不二之选。

除了国内的这两种主要方法外,国外的学者也在尝试研究发展模式识别法,神经网络法,现象理论法,混沌理论法以及专家系统理论法等有关应用的不同研究方式,以用于从不同的视角和层面来深入分析暂态稳定方面的问题。但目前而言这些方法尚在不断研究与探索尝试的阶段,要想投入实用阶段还存在或多或少的困难。国内外研究系统的暂态稳定性时还是以上段所说的两种方法为首选,这时候主要有两个方向。一是不断对目前已有的模型进行改良与完善工作,以此来提高原有模型仿真时的准确性、仿真速率,让其更贴切实际,提高实用性。另一个是寻找全新的分析系统暂态稳定的理论和定量分析方法。

本次毕业设计主要是在理论分析的基础上,搭建一个电力系统的模型。MATLAB中的 SimuLink工具库来搭建电力系统模型,是非常简单、容易上手且可靠性很高的选择。模型搭建完成后,设置好参数就可以模拟短路故障,进行仿真研究系统的暂态稳定性。想要完成此次电路模型设计,就一定要了解MATLAB的特性以及其中的SimuLink应用,以此为基础来设计时才能得心应手,并保证设计的正确率。同时,还要加深对电力系统暂态稳定的专业理论知识的理解,只有这样才能进一步完成电力系统暂态稳定的时域仿真研究课题。

电力系统稳定性的理论分析

2.1电力系统暂态稳定的分类

电力系统的稳定有两种,静态稳定与暂态稳定,暂态稳定是电网运行过程中更值得重视的研究方向,想要长期运行并保证电能质量,如何规避运行中的各种瞬时性扰动是重中之重。

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