电力系统实验3实验报告.docx
《电力系统实验3实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统实验3实验报告.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电力系统实验3实验报告
电力系统分析
实验报告
北京交通大学电气工程学院
电气工程综合实验中心
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；
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
①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=18/242KV，Uk％=14.3％，Pk=230KW，P0=150KW，I0/In=1％；
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=18KV（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。
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）。
图15-7故障前稳定运行时波形图
图15-8故障失稳运行时波形图
由仿真结果可以看出来，此时电压电流波形都在发生振荡。
此时说明系统已经失稳了。
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。
（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；
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％；）
（故障前/故障时/故障后电压电流输出波形、发电机输出功率波形）
单项短路：
故障不跳闸：
故障前：
电压电流
发电机
图中黑线为有功，红线为无功。
系统稳定运行
故障时：
电压电流
发电机：
故障后：
电压电流
发电机：
故障跳闸：
故障前：
电压电流：
发电机：
在故障发生之前，电压电流波形依然成正弦波。
功率依然为一条直线，说明此时系统稳定运行。
故障时:
电压电流：
由于故障时刻在5s处，所以观察5s之后的波形。
发生故障之后，A相电压开始降低。
最后降为0，而A相电流则迅速增大。
发电机：
故障时刻为5s，故观察5s之后的波形。
由仿真结果可以看出来，故障时有功和无功都发生了振荡，整体趋势呈正弦波。
故障后：
电压电流：
由于在5.5s切除故障，故要观察故障后的电压电流波形，需要观察5.5s后的波形。
由仿真结果可知，在故障切除之后，电压电流波形又恢复到故障前的电压电流波形。
说明故障切除之后，系统能自动恢复到原来的运行状态。
说明系统能够自动恢复稳定运行。
发电机：
5.5s时刻切除故障，由波形可以看出来，故障切除之后，有功和无功开始趋于稳定，振荡也开始逐渐减小。
由波形还可以看出，无功恢复比有功恢复快。
两项短路：
故障不跳闸：
故障前；
电压电流：
发电机：
系统稳定运行
故障时：
电压电流；
发电机：
系统开始失去稳定性。
故障后：
电压电流：
发电机：
由于没有切除故障使得整个系统都崩溃了，电流波形也没有恢复到原来的运行状态。
有功和无功的波动比切除故障时还大。
说明整个系统基本上处于崩溃状态。
已经不能再恢复原来的运行状态了。
故障跳闸：
故障前：
电压电流：
发电机：
故障前电压电流和功率波形都是稳定运行的。
故障时：
电压电流；
发电机：
故障时a相和b相电压都下降，电流上升。
有功和无功发生振荡，此时系统失去稳定性。
故障后：
电压电流：
发电机：
切除故障后，电流开始恢复稳定，但是电压却依然在振荡，且有很大的纹波电压。
有功和无功发生振荡。
说明在发生两相故障时，即使切除故障，系统也不能恢复到原来的稳定运行状态。
稳定性比单相故障的差。
两项接地短路：
功率在最后会趋于稳定。
故障不跳闸：
故障就一直持续下去，且无功在故障时有一个较大波动。
故障前：
电压电流：
发电机：
稳定运行
故障时：
电压电流：
发电机：
系统电压电流波形都比较大，且无功波动十分剧烈。
此时系统失稳。
故障后：
电压电流：
发电机：
没有切除故障，系统的电压电流和功率始终处于一种不稳定状态，且波动比切除故障还大。
故障跳闸：
由图可以看出来，功率在最后会趋于稳定
故障前：
电压电流：
发电机：
系统稳定运行
故障时：
电压电流：
发电机：
系统电压电流波形都比较大，且无功波动十分剧烈。
此时系统失稳。
故障后：
电压电流：
发电机：
各相电压比两相故障波动更大，无功和有功都增加，且都在一个值附近进行波动，说明系统失去了稳定性，不能在恢复到原来的稳定运行状态。
三相短路：
由整体波形图可以看出来，在故障后电压降低，功率有一个波动，切除故障后，系统功率依然处于波动状态。
故障不跳闸：
故障前，时
系统在故障前处于稳定运行状态。
刚发生故障时，系统电压电流和功率都有一个较大的波动。
然后开始在某个范围内进行波动。
故障后：
故障后，系统在某个范围内进行波动
故障跳闸：
（发电机）
故障前：
故障前系统稳定运行。
故障时：
在故障发生的时候，系统中电压电流波形都发生了较大波动，而无功功率也超过了有功功率，且都有较大的波动，系统失去稳定性。
故障后
切除故障后，电压依然没有恢复稳定，而电流则恢复到了原来的运行状态。
无功功率也下降，且波动开始变小，而有功却依然成正弦波形波形，系统失去了稳定性。
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％。
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。
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。
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
540
450
400
250
b
525
400
325
170
c
550
375
310
160
d
545
450
390
245
结论
当故障在50%时，随着故障类型的变化，暂态稳态极限值也发生相应的变化。
其中单相故障时，其稳态值最高。
而三相故障时，其稳态值最低。
故障持续时间增加时，暂态稳态极限值也随着减小。
当故障发生在线路末端时，除单相接地故障的暂态稳态极限值比故障在50%处时的值大外，其余故障类型都比50%处的值小。
当发电机电压调整为17.2KV时，除单相故障的稳态极限值比原来的大，其余故障类型和原来相差不多。
由此也可以看出来，单相稳态的极限值都比较大，即其稳定裕度较大。
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在某个运行情况下突然受到大的扰动后，能否经过暂态过程达到新的稳态运行状态或恢复到原来的状态；这里的大扰动如短路故障、突然断线或发电机突然甩负荷等。
暂态稳定极限和故障持续时间长短，切除故障时间长短，自动重合闸的时间，发电机输出的电磁功率和原动机输出的机械功率有关。
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：
故障切除时间越短可以提高电力系统暂态稳定性。
因为切除故障时间越短，也就减小了减速面积，增加了减速面积，提高了发电机之间并列运行的稳定性。
故障切除时间越短使系统的暂态稳定性越好。
升级会员 