北京交通大学电力系统实验报告资料.docx
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北京交通大学电力系统实验报告资料
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
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
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：
故障时:
电压电流：
发电机：
故障后：
电压电流：
发电机：
两项短路：
故障不跳闸：
故障前；
电压电流：
发电机：
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：
故障时：
电压电流；
发电机：
故障后：
电压电流：
发电机：
两项接地短路：
故障不跳闸：
故障前：
电压电流：
发电机：
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：
故障时：
电压电流：
发电机：
故障后：
电压电流：
发电机：
三相短路：
故障不跳闸：
故障前，时
故障后
故障跳闸：
（发电机）
故障前
故障时
故障后
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。
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