电力系统实验报告 暂态稳定分析实验

故障跳闸：
仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：0.5秒；故障距离：50％；断路器第一次动作时间（分闸）：5.5秒；
参数设置：
（1）单相故障：（整体，故障失稳（具体放大））
（2）两相故障：（整体，故障失稳（具体放大））
（3）两相接地故障：（整体，故障失稳（具体放大））
（4）三相故障：（整体，故障失稳（具体放大））Baidu Nhomakorabea
（5）三相接地故障：（整体，故障失稳（具体放大））
故障不跳闸：
仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：10秒；故障距离：50％；
参数设定：将故障线路两端断路器的动作次数改为0
（1）单相故障：（整体，故障失稳（具体放大））
（2）两相故障：（整体）
（3）两相接地故障：（整体）
（4）三相故障：（整体）
Beijing Jiaotong University
电力系统分析
暂态稳定分析实验
学院：电气工程学院
班级：xxxxxxxx
学号：xxxxxxxxx
姓名：xxxxxxxx
实验3暂态稳定分析实验
一、实验目的
（1）进一步认识电力系统暂态失稳过程，学会绘制摇摆曲线；
（2）掌握影响电力系统暂态稳定的因素，掌握故障切除时间（角）对电力系统暂态稳定的影响；
c将故障地点改为线路末端，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。
d将发电机P为0时的发电机电压调整成17.2KV，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。
将以上实验a、b、c、d所得的暂态稳定极限填入表15-7中。
由于时间关系，以两相故障为例，利用二分法通过改变发电机的输出功率来求得安泰稳定极限功率，并记录与下表中：
建立仿真模型如下图：
各参数设定如下：
同步发电机三相双绕组变压器1
线路1 线路2
三相双绕组变压器2固定频率电源
仿真参数设置
故障时间设置 故障类型：三相短路
（1）整体图：
（2）系统失稳状态（5.5s~5.6s）：
2、故障类型对电力系统暂态稳定的影响
实验模型①中，在故障点设置不同类型短路，按表15-6运行仿真，观察结果，记录波形。
五、思考题
1、什么叫电力系统暂态稳定？暂态稳定极限和哪些因素有关？
答：电力系统暂态稳定是指电力系统受到大的干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定运行方式的能力。暂态稳定极限和正常运行情况及扰动情况有关。正常运行情况包括发电机向系统输出的有功功率P0、发电机暂态电势E'。扰动情况包括发生故障的类型、故障切除时间、故障发生的地点。
变压器B2：Sn=360MVA，变比=220/18KV，Uk％=10.5％，Pk=128KW，P0=40.5KW，I0/In=3.5％；
固定频率电源S：Un=18 KV（平衡节点）；
线路L1、L2：长度：100km，电阻：0.02Ω/km，电抗：0.3256Ω/km，电纳：2.74×10-6S/km。
（3）掌握提高电力系统暂态稳定的方法。
二、实验内容
（1）电力系统暂态失稳实验；
（2）故障类型对电力系统暂态稳定的影响；
（3）电力系统暂态稳定的影响因素实验。
三、实验使用工程文件及参数
工程文件名：暂态稳定分析实验，输入参数（如图15-6）：
G1：300+j180MVA（PQ节点）
变压器B1：Sn=360MVA，变比=18/242 KV，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；
（5）三相接地故障：（整体）
结论：
由以上波形可知在各种不同类型情况下，故障时输出电压电流和发电机功率波形不一样，而故障后单相短路、两相短路、和两相接地短路的电压、电流和发电机输出功率波形基本上能够达到故障前的稳定状态。只有三相短路时，发电机的功角会发生振荡，并逐渐增大，最终会发散至接近180°，所以在这种情况下，系统是不能保持暂态稳定的。
2、用实验结果说明故障切除时间（角）对系统暂态稳定性的影响。
答：因为a中故障持续时间为0.5s，b中故障持续时间为1.0s，通过表15-7中的a、b两种情况对比可知，b中各种故障类型（两项接地和三相短路）的暂态稳态极限值均小于a中的。所以快速切除故障对于提高电力系统暂态稳定性有决定性的作用。因为快速切除故障减小了加速面积，增加了减速面积，提高了发电机之间并列运行的稳定性。另一方面，快速切除故障也可使负荷中的电动机端电压迅速回升，减小了电动机失速和停顿的危险，提高了负荷的稳定性。
图15-9 双回路带故障的结构图
a运行仿真，在监控图页上不断改变发电机的输出功率，通过短路故障来得出暂态稳定极限功率。分别进行以下类型的故障：单相接地短路、两相短路、两相接地短路、三相短路，分别求出相应的暂态稳定极限。
b将故障持续时间改为1.0秒，重复a的实验内容，并求出各种故障条件下的暂态稳定极限。
3、电力系统暂态稳定的影响因素实验
打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件，该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，网络结构图如图15-9所示，输入给定参数，完成实验系统建立。将发电机的有功功率P设置为0，调整发电机电压为18KV，仿真时间为15秒，故障时刻为第5秒，故障持续时间为0.5秒，故障距离为50％。
b
508
377
280
131
c
380
377
165
160
d
568
448
367
219
结论
单相接地短路和两相相间短路时其暂态稳定极限都达到了发电机的额定输出功率，说明通常情况下电力系统发生单相接地短路和两相相间短路时在0.5s的持续时间内都能够恢复到稳定运行状态。发电机的极端电压的大小不影响暂态稳定极限的大小，而两相接地短路的暂态稳定极限要高于三相短路。
a、
单相短路
两相短路
两相接地短路
三相短路
三相接地短路
b、
单相短路
两相短路
两相接地短路
三相短路
三相接地短路
c、
单相短路
两相短路
两相接地短路
三相短路
三相接地短路
d、
单相短路
两相短路
两相接地短路
三相短路
三相接地短路
表15-7暂态稳态极限值记录表
顺序排列
单相接地
两相短路
两相接地
三相短路
a
568
448
367
219
四、实验方法和步骤
1、电力系统暂态失稳实验
打开名为“暂态稳定分析实验”的工程文件。该工程中有一个双回线网络，并带有一个故障点，模拟电力系统发生故障后的暂态失稳现象。网络结构图如图15-6所示，输入给定参数，完成实验系统建立。
图15-6 带故障点双回路网络结构图
运行仿真，在输出图页上观察故障前系统稳定运行时的电压、电流波形，以及在发生故障后，系统失稳状态的电压、电流波形，并将电压电流波形记录到图15-7和图15-8(仿真时间：15秒；故障时刻：第5秒；故障持续时间：0.5秒；故障距离：50％；故障类型：三相短路)。