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故障切除时间与三相快速重合闸对电力系统稳定性的影响仿真含matlab程序.doc

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故障切除时间与三相快速重合闸对电力系统稳定性的影响仿真含matlab程序

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影响电力系统暂态稳定性的因素

1 研究对象

1.1 系统模型

研究影响系统暂态稳定性的因素，首先要确定一个系统模型，本例选取参数可靠

的美国西部电网等值模型 SWCC-9，该系统为三机九节点系统，如图 1.1 所示。

图 1.1 WSCC-9 系统模型

1.2 系统参数

1.2.1 节点参数

表 1.1 节点已知参数

节点类型电压幅值电压角度发电机有功发电机无功负荷有功负荷无功

1 Vθ 1.040 0 0.7164 0.2705 0 0

2 PV 1.025 \ 1.6300 0.0665 0 0

3 PV 1.025 \ 0.8500 -0.1086 0 0

4 PQ \ \ 0 0 0 0

5 PQ \ \ 0 0 1.2500 0.5000

6 PQ \ \ 0 0 0.9000 0.3000

7 PQ \ \ 0 0 0 0

8 PQ \ \ 0 0 1.0000 0.3500

9 PQ \ \ 0 0 0 0

上表中发电机有功、无功出力和负荷的有功无功功率均为以 100MVA 为基准时的

标幺值。

1.2.2 支路参数

表 1.2 支路参数

首节点末节点电阻电抗电纳一半

4 5 0.0100 0.0850 0.0880

4 6 0.0170 0.0920 0.0790

5 7 0.0320 0.1610 0.1530

6 9 0.0390 0.1700 0.1790

7 8 0.0085 0.0720 0.0745

8 9 0.0119 0.1008 0.1045

1 4 0.0000 0.0576 0.0000

2 7 0.0000 0.0625 0.0000

3 9 0.0000 0.0586 0.0000

上表中所有的参数均为标幺值，对于变压器支路。最后三行表示三台变压器参数，

已经计算出变压器的等效电抗并直接在表格中给出。

1.2.3 发电机参数

对于发电机，采用二阶经典模型，并对系统作如下假设：

(1) 输入的机械功率保持恒定；

(2) 忽略阻尼效应；

(3) 负荷采用恒阻抗模型。

表 1.3 发电机参数

发电机

X’

1 0.1460 0.0608 23.64

2 0.8958 0.1198 6.40

3 1.3125 0.1813 3.01

以上阻抗参数均以标幺值表示，额定转速下存储的能量（H）也转化为以 100MVA

为基准的标幺值。

2 待研究的影响因素及其仿真流程设计

2.1 故障切除时间的影响

由等面积法则可在理论上分析得出如下结论：系统发生短路故障后，故障切除的

越快，越有利于提高系统的暂态稳定性，且存在临界切除时间。

假设系统 0 时刻以前处于稳定运行状态，0 时刻在线路 5-7 上靠近 7 的母线出口处

发生三相短路，故障切除时间为 t

，仿真三台发电机的转速与功角变化曲线，通过观察

曲线判断系统是否失去稳定。不断改变故障时间，求出恰好能使系统维持稳定的故障

切除时间，该时间就是临界切除时间。

2.2 三相快速重合闸的影响

由等面积法则分析可知，在系统发生短路故障后，在减速过程中自动重合闸动作

将会增大加速面积，可能使原来无法维持暂态稳定的系统保持稳定。但是重合闸要求

的时间比较苛刻，如果重合闸在系统已经失去稳定才动作则对系统的暂态稳定起不到

作用，因此要求时间通常很短。这时如果采用单相重合闸由于有潜供电流的影响，单

相重合闸的动作时间不能太快，因此本例只考虑三相重合闸。在 2.1 的基础上，t

时刻

自动重合闸动作，调整参数，做对比仿真实验，一次不投入重合闸，另一次投入重合

闸，通过判断系统是否失去稳定来得出重合闸对系统暂态稳定性是否有影响。然后，

固定故障切除时间 t

为某一个定值，改变 t

的值并观察系统是否失去稳定来确定自动

重合闸的最长动作延时。

2.3 仿真流程设计

首先要求出系统的稳态运行参数，即系统潮流分布，这些参数作为暂态过程的初

始值。潮流计算采用 Newton-Raphson 迭代法，求出各个母线的电压和角度。

2.3.1 发电机初态

在动态分析时，首先应将发电机和负荷用相应的模型等效。本文将发电机等效为

二阶经典模型，将负荷等效为恒阻抗负荷。

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