基于PSASP的单机到无穷大系统暂态稳定性研究

三峡大学电气与新能源学院 李世春

一、暂态稳定研究意义

电力系统暂态稳定指的是电力系统受到大干扰后，各发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复得到原来稳定运行状态的能力，通常指第一或第二摆不失步。电力系统的暂态稳定性对于系统而言至关重要，当系统遭受短路故障、断线故障、大容量机组解列等大的扰动时候，如果系统不能保持暂态稳定，将导致机组失步、解列甚至崩溃，所以研究系统暂态稳定性对于电力系统意义重大。

二、暂态稳定性判定

电力系统遭受大干扰之后是否能继续保持稳定运行的主要标志：一是各机组之间的相对角摇摆是否逐步衰减；二是局部地区的电压是否崩溃。通常大干扰后的暂态过程会出现两种可能的结果：一种是各发电机转子间相对角度随时间的变化呈摇摆状态，且振荡幅值逐渐衰减，各机组之间的相对转速最终衰减为零，各节点电压逐渐回升直到接近正常值，使系统回到扰动前的状态，或者过渡到一个新的稳态运行状态。在此运行状态下，所有发电机仍然保持同步运行。这种P—Q分解法程序计算结果情况下，电力系统是暂态不稳定的，或称电力系统失去暂态稳定。

系统在不同运行方式、不同物理参数及不同故障类型下暂态稳定性不同，所以对于某一个具体电力系统，有必要去确定在怎样状态下暂态稳定性最差，以便采取相应的改进暂态稳定措施改善该状态下的暂态稳定性。文中对于系统暂态稳定裕度比较差的系统运行状态，提出了多种改进措施，包括：快速切除故障、自动重合闸、快速关闭汽门等。

三、暂态稳定仿真

系统节点图如图1所示，故障点设置在Ut1-220出口处5%，基于PSASP的系统故障设置如图2，故障发生在t=0s分别对故障切除时间为t=0.5s和0.1s单相短路故障和t=0.1s三相短路故障进行仿真。

四、结论

通过PSASP对单机无穷大系统暂态稳定性的仿真分析，发现通过快速切除故障，t=0.1s切除故障比t=0.5s切除故障，系统暂态稳定性更好，如图3、图4所示；单相故障比三相故障暂态稳定性更好，如图4、图5所示。

图1 系统图 图2 PSASP的系统故障设置图

图3 t=0s发生单相短路故障，t=0.5秒切除故障

图4 t=0s发生单相短路故障，t=0.1秒切除故障

图5 t=0s发生三相短路故障，t=0.1秒切除故障

[1]何仰赞,温增银.电力系统分析[M].武汉:华中理工大学出版社,2002．

[2]电力系统分析综合程序暂态稳定计算用户手册[M].北京:中国电力科学研究院,2001.

[3]韩富春,闫根弟.暂态稳定数字仿真中发电机数学模型的研究[J].太原理工大学学报,2005,36(1):75-78．