基于MATLAB的电力系统稳定性分析与仿真

随着电力行业的不断发展以及技术经济需要，全国互联大电网已逐步形成，并且已经显示出其巨大的优势，它可以合理的开发和利用资源，提高供电安全性，节省投资和运行费用。

但电力系统所要经受的各种扰动严重影响着系统的安全运行。

在电力系统的生产运行规划设计等方面都要考虑这些扰动的影响，否则很有可能会因为互联系统的连锁反应引起大面积停电的重大系统事故。

课题内容电力系统的稳定性问题就是当系统在正常运行状态下受到种干扰后，能否经过定的时间后回到原来的运行状态或者过度到个新的稳定运行状态的问题。

假如可以，那么系统在此运行状态下是稳定的。

相反，如果系统不能回到原始运行状态或者不能过渡到个新的稳定状态，则表明系统在此运行状态下没有个稳态值，而是随着时间不断增大或震荡，系统不能保持稳定。

电力系统稳定情况和系统原来的运行方式以及干扰的方式相关，换句话说，对同个系统两组不同的运行方式和干扰类型会对其造成不同的稳定性影响。

电力系统稳定性主要包括静态稳定暂态稳定以及动态稳定。

静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力暂态稳定是指电力系统受到大扰动后，各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。

通常指保持第或第二个振荡周期不失步的功角稳定动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。

本文主要讨论研究静态稳定性和暂态稳定性。

课题意义考虑到电力系统失稳后可能带来的系列严重后果，因此有必要对电力系统稳定性进行研究。

通过研究我们不仅可以得到预防电力系统失稳的措施，而且还可以得到当系统失稳后所应采取的措施。

简单电力系统的静态稳定性及其仿真分析电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。

些小的干扰不断影响着电力系统的正常运行。

例如所接负荷的微小变动架空线因各种原因造成的线间距离影响线路阻抗的小量变动等等。

所以，电力系统的静态稳定问题实际上就是确定系统在个运行状态能否稳定运行的问题。

根据电力系统稳定问题的物理特征，静态稳定问题主要包括功角稳定和电压稳定两方面。

由于物理问题本质不同，相应元件的数学模型分析方法稳定判据及控制对策均有所不同，需分别研究。

本章采用单机无穷大系统的模型，对电力系统的静态稳定性中的功角稳定进行仿真分析。

电力系统静态稳定性简介图画出的是简单电力系统模型和等值电路，首段是发电机，其经过变压器和双回线路供电给无穷大系统。

其中。

发电机发送电磁功率是如果不计发电机励磁调节器的影响，也就是假定发电机的空载电动势不变，那么发电机的功角特性曲线为图画出的正弦曲线。

图简单电力系统及其等值电路正常运行方式及其等值电路故障情况及其等值电路故障切除后及其等值电路如果忽略原动机调速器的影响，那么原动机发出的机械功率不改变。

假定在正常运行状态下，发电机向无限大系统输送的功率为，由于忽略了电阻损耗以及机组的摩擦风阻等损耗，和原动机机械功率是相等的。

由图可见，当输送功率为时，系统可能会运行在点或点也就是存在两个值，其中段时间再将该相重合，由于其切除的只是故障相而不是三相，从切除故障相后到重合闸前的段时间里，即使只有单回输电线路，发电部分与用电系统也不会没有点联系，所以这样有利于提高系统的暂态稳定性。

二对发电机施行强行励磁当系统故障时，会使得发电机端电压降低很多，为了防止端电压低于额定值而对系统的运行产生影响，会在发电机上安装强行励磁装置，以提高发电机的励磁能力，从而提高发电机电动势，增加发电机输出的电磁功率。

在使用直流励磁机的励磁系统中，强行励磁多半借助于装设在发电机端的欠电压继电器起动个接触器去短接励磁机的磁场变阻器，因而称为继电式强行励磁。

强行励磁的作用随励磁电压增长速度和强行励磁倍数最大可能励磁电压与额定运行时励磁电压之比的增大而更加显著。

三变压器中性点经小电阻接地当发生不对称短路时，可以采取的方法为使变压器中性点经小电阻接地。

因为变压器中性点串接了电阻，当发生不对称短路故障时，由正序等效定则，附加阻抗会因为该串接阻抗而增大，故消耗了更多的功率。

发生这个现象会使功率特性升高，因而会减小加速部分，提高稳定性。

四输电线路设置开关站为保证供电可靠性，有相当部分线路是双回的，将其中的条故障线切除后，会使等效阻抗变为原来的两倍，由功率极限的定义，这会极大地减小功率极限值。

这样会严重影响系统的各种稳定性。

由于特高压远距离输电线路的阻抗较大，所以其占系统总阻抗的份额就比较大，产生的影响就更显著。

如果可以将开关站安装在线路上，这样线路就被分成了几部分，只切除故障时所对应的那部分线路，则可以有效的抑制阻抗的大量增加。

开关站的数目越多，这种抑制作用就越显著，更加有利于稳定性。

但过多的建设开关站在经济上是不合理的。

般对于长度为的输电线路，开关站以两个至三个为宜。

开关站的数目及分布位置，可以和其他措施起使用，综合考虑。

五输电线路采用强行串联电容补偿电容器容抗与输电线路感抗可以相互抵消，因此将电容器应用于线路可以减小线路电抗，这叫做串联电容补偿。

不过，在使用中，要计及其他继电保护正确动作和谐波的影响等因素，补偿度般小于采用强行串联电容补偿可在切除线路故障线段时切除部分并联的电容器组，增大串联补偿电容的容抗，能够做到很好的抵消线路电抗，提高系统的暂态稳定性。

改变原动功率原动机输出的机械功率快速的自动调速系统或者快速关闭进气门原动机调节器都具有定的机械惯性和存在失灵区，因而其调节作用有定的迟滞。

加之原动机本身从调节器改变输入工质的数量到它的输出转矩发生相应的变化需要定的时间。

所以，即使是动作较快的汽轮机调节器，它对暂态稳定的第个摇摆周期影响也很小。

因此，提出了原动机的故障调节方式，利用些特殊设备，在系统故障时，快速的调节原动机的功率。

目前，已在使用的有汽轮发电机的快速动作汽门汽门动作后在内关闭以上的功率，可以提高暂态稳定极限约。

发生短路时，保护装置或专门的检测控制装置使快速汽门动作，使原动机的功率迅速下降，以减小加速面积，并增大可能的减速面积，从而使系统在第个摇摆周期保持暂态稳定。

二联锁切除部分发电机如果系统有较多的备用容量，由于切除故障后负荷减小，此时也可以同时切除部分发电机，这同样能够很好的提高暂态稳定性。

如果系统的输送功率较大，短路的出现可能会使系统失稳。

假如故障切除后就立即切除部分发电机，那么也就是减小了原动机的机械功率。

这样做的后果是会使送点短的阻抗变大，致使功率特性略有下降，但是，发电机数量的减小能大大增大可能的减速面积，对系统的暂态稳定性很有帮助。

系统失去稳定后的措施如果系统不可避免的会遇到没有估计到的故障情况以致使系统丧失稳定。

因此，必须了解系统失去稳定后的现象并采取措施以减轻丧失稳定所带来的危害，迅速的使系统恢复同步运行。

设置解列点如果以上介绍的措施均未能阻止系统失去稳定性，则可以通过之前设置的解列点实际中为断路器来将系统进行分解，这样系统就会被分成几个部分单独运行。

解列点的选择也要考虑定的因素，系统解列后，应使得解列后的系统各部分的电源和负荷大致平衡，否则，会造成些部分系统的频率和电压可能会过分降低或升高，影响各部分系统的稳定工作和供电的可靠性。

解列点的选择应根据不同的系统来进行相应的分析和选择，特别是在复杂电力系统，要把系统分解，解列点也不止处，因而增加了选择的困难。

另外，随着运行方式的改变，解列点也应作相应的变动。

这种把系统分解成几个部分的解列措施是不得已的临时措施，旦将各部分的运行参数调整好后，就要尽快将各部分重新并列运行。

二短期异步运行和再同步电力系统若失去稳定，会造成些发电机运行不同步，即为异步运行状态。

异步运行可能给系统包含发电机组带来严重危害，但若系统能承受短时的异步运行，并有可能再次拉入同步，结果就可以使系统迅速恢复正常运行，也就提高了稳定性。

总结与展望任何行业的发展都离不开电能，电力建设是经济社会持续快速发展的关键环节，是保证国民经济稳步增长的基础。

此外，我国电能需求量仍在不断增长，提供安全经济可靠地电能这项任务依然摆在电力部门的面前。

此外，近些年由于出现了大规模的联合电力系统，使得系统的运行方式和结构变得越来越复杂，增加了系统失稳的可能性。

电力系统时刻都在遭受着各种扰动的冲击。

电力系统若想提供优质电能，就必须能够做到保持自身的稳定运行。

因此，在系统规划及设计运行中都需要进行稳定计算，以使得系统在受到扰动时各发电机组能够保持同步运行，研究提高系统稳定性的措施。

此外，还可以研究即使系统失稳后的补救措施。

然而，电力系统为动态运行，覆盖面积大，系统元件变量变化迅速，对运行中的电网进行测量或实验是不现实的，因此，较为有效且有说服力的研究电力系统稳定性的方法之就是电力系统仿真。

本文就利用了对电力系统进行了仿真，分别研究了单机无穷大系统在大干扰和小干扰下的系统稳定情况，并进行了分析。

最后，列举了自己所学到的提高电力系统静态稳定与暂态稳定的措施。

参考文献浦挺电力系统稳定性分析研究动力与电气工程李光琦电力系统暂态分析北京中国电力出版社，丁超杰电力系统稳定性的直接法分析郑州郑州大学，刘波电力系统的运行状态分析及控制民营技术于群电力系统建模与仿真机械工业出版社，常鲜戎，赵书强电力系统暂态过程机械工业出版社，杨静计及保护的电力系统暂态稳定性评价的研究天津天津大学，刘取，倪以信电力系统稳定性与控制综述中国电机工程学报盛伟电力系统大扰动分析大连