一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法技术方案

一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，涉及一种电力系统的暂态稳定性调节技术，为了确定电力系统稳定器对电力系统的暂态稳定性的具体影响效果，满足电力系统的暂态稳定仿真的需求。本发明专利技术的仿真模型建立方法包括以下步骤：步骤一、建立发电机仿真模型；步骤二、建立励磁系统模型；步骤三、建立电力系统稳定器模型；步骤四、通过步骤一建立的发电机仿真模型配合步骤二建立的励磁系统模型以及步骤三建立的电力系统稳定器模型，采用MATLAB建立电力系统暂态稳定仿真模型。有益效果为该电力系统暂态稳定仿真模型能够满足电力系统的暂态稳定仿真要求，提高了整个电力系统的暂态稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法


[0001]本专利技术涉及一种电力系统的暂态稳定性调节技术。

技术介绍

[0002]随着互联电力系统的出现和扩大，越来越多的大容量机组、远距离输电线路、特高压交直流技术、新能源机组大规模并网运行，电力系统电力电子化趋势逐步加快，电力系统的安全稳定运行受到了严重威胁；区域联网后，对于处于电力系统末端的电网，快速励磁系统的投入，削弱了其电网的阻尼，甚至使电网产生了负阻尼，导致电网低频振荡的风险随之增加。
[0003]电力系统低频振荡主要发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间。由快速励磁控制调节改善电力系统稳定性的同事,可能会产生负阻尼，引发低频振荡。电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)提出了一种辅助控制回路方法来抑制系统的低频振荡。
[0004]当发电机正常运行时，发电机转速恒定不变，电力系统稳定器不起调节作用，对发电机端电压不产生影响；只有在转速或有功功率或频率发生变化时，电力系统稳定器才启动调节作用；因此，合理配置电力系统稳定器参数尤为重要，否则会起反作用，扩大电力系统的扰动，影响电力系统的暂态稳定性；而对于电力系统稳定器对电力系统的暂态稳定性的具体影响效果还无法确定，因此需要对电力系统的暂态稳定进行仿真。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了确定电力系统稳定器对电力系统的暂态稳定性的具体影响效果，满足电力系统的暂态稳定仿真的需求，提出了一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法。
[0006]本专利技术所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，该仿真模型建立方法包括以下步骤：
[0007]步骤一、建立发电机仿真模型；
[0008]步骤二、建立励磁系统模型；
[0009]步骤三、建立电力系统稳定器模型；
[0010]步骤四、通过步骤一建立的发电机仿真模型配合步骤二建立的励磁系统模型以及步骤三建立的电力系统稳定器模型，采用MATLAB建立电力系统暂态稳定仿真模型。
[0011]本专利技术的有益效果是依靠MATLAB软件平台搭建了电力系统暂态稳定性影响的仿真模型，通过仿真实验，确定该电力系统暂态稳定性影响的仿真模型中电力系统稳定器中的超前环节可以抵消励磁系统中的滞后环节；电力系统稳定器投入后系统正阻尼增加，系统的动态响应变快，比稳定器退出提前达到稳定状态；提高了整个电力系统的暂态稳定性。
附图说明
[0012]图1为具体实施方式一所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法流程框图；
[0013]图2为具体实施方式四中调速系统的传递函数框图；
[0014]图3为具体实施方式五励磁系统的仿真模型框图。
具体实施方式
[0015]具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，该仿真模型建立方法包括以下步骤：
[0016]步骤一、建立发电机仿真模型；
[0017]步骤二、建立励磁系统模型；
[0018]步骤三、建立电力系统稳定器模型；
[0019]步骤四、通过步骤一建立的发电机仿真模型配合步骤二建立的励磁系统模型以及步骤三建立的电力系统稳定器模型，采用MATLAB建立电力系统暂态稳定仿真模型。
[0020]在本实施方式中，电力系统暂态稳定仿真模型采用单机与无穷大系统并网，同步电机容量P
n
选取200MW，额定电压为13.8kV。变压器采用三相两绕组变压器，容量为240MW，变比为15.7/230，低压侧绕组角接，高压侧用星接。在变压器出口设置三相短路故障；当电力系统发生突然三相短路故障时，励磁电压、转子偏离速度、转子速度、输出功率会发生急剧变化，且均为衰减振荡。当故障切除后，各项指标参数又会逐渐恢复到稳定状态。故障期间发电机的转速增加，电磁功率小于机械功率。在振荡过程中，端电压下降，经过电压调节器的作用，励磁电压升高，但由于励磁绕组的惯性，励磁电流的增长要滞后一段时间，当转子向回摆时，即相对角速成为负值时，励磁电流仍在增长，这就会使转子向回摆动的幅值增大，起了相反的作用，这就是所谓的“负阻尼”作用。所以，以电压作为信号的励磁调节器，从本质上说，就易使机组产生振荡，而加PSS后产生正的阻尼，以抵消系统的负阻尼，使机组与系统更快地到达稳定状态。
[0021]具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法进一步限定，在本实施方式中，所述步骤一中发电机仿真模型的建立方法包括：建立同步发电机数学模型和确定调速系统的传递函数。
[0022]具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法进一步限定，在本实施方式中，所述建立同步发电机数学模型的具体步骤包括：
[0023]步骤一一、对同步发电机的三相输入电流、三相输入电压以及三相输入电流所产生的磁链分别进行派克变换；
[0024]步骤一二、确定同步发电机的功率方程和电磁转矩方程；
[0025]步骤一三、确定同步发电机的转子运动方程。
[0026]在本实施方式中，派克变换就是将a、b、c的量经过下列变换，转换成另外三个量。如对于电流，将i
a
、i
b
、i
c
转换成电流i
d
、i
q
、i0，分别称为定子电流的d轴、q轴、0轴分量，即有
[0027][0028]对于磁链和电压也有类似的变换；
[0029]功率方程和电磁转矩方程：
[0030][0031][0032]同步发电机在dq0坐标系下的瞬时功率方程和电磁转矩方程分别为：
[0033]p＝u
d
i
d
+u
q
i
q
+2u0i0[0034][0035]不考虑轴系分段时，同步发电机的转子方程为
[0036][0037][0038]T
D
＝Dw
[0039]其中H是转子惯性常数，T
m
是原动机力矩，T
e
为电磁力矩，T
D
为阻尼力矩，D为阻尼系数。
[0040]具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法进一步限定，在本实施方式中，所述调速系统的传递函数依次为：和
[0041]其中，T1为调速系统中惯性环节的第一时间常数，T2为调速系统中惯性环节的第二时间常数，T
D
为调速系统中惯性环节的偏差时间常数，P为功率测量环节的机组功率。
[0042]在本实施方式中，调速器的速度测量环节测量机组的转速ω和给定值ω0的偏差，功率测量环节测量机组功率P和给定值P0的偏差，两组偏差经PID校正。
[0043]具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，其特征在于，该仿真模型建立方法包括以下步骤：步骤一、建立发电机仿真模型；步骤二、建立励磁系统模型；步骤三、建立电力系统稳定器模型；步骤四、通过步骤一建立的发电机仿真模型配合步骤二建立的励磁系统模型以及步骤三建立的电力系统稳定器模型，采用MATLAB建立电力系统暂态稳定仿真模型。2.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，其特征在于，所述步骤一中发电机仿真模型的建立方法包括：建立同步发电机数学模型和确定调速系统的传递函数。3.根据权利要求2所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，其特征在于，所述建立同步发电机数学模型的具体步骤包括：步骤一一、对同步发电机的三相输入电流、三相输入电压以及三相输入电流所产生的磁链分别进行派克变换；步骤一二、确定同步发电机的功率方程和电磁转矩方程；步骤一三、确定同步发电机的转子运动方程。4.根据权利要求2所述的一种电力系统暂态稳定仿真模型建立方法，其特征在于，所述调速系统的传递函数依次为：和其中，T1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志鹏，徐明宇，董尔佳，关万琳，穆兴华，董一凡，崔佳鹏，胡远婷，张睿，张美伦，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：