电力系统暂态稳定的MATLAB仿真分析开题报告.pdf

本科毕业设计开题报告

题目电力系统暂态稳定的MATLAB仿真分析

学生姓名牛峰学号**********

所在院(系)电气工程系

专业班级电气073

指导教师李昂

2011年3月19日

题目电力系统暂态稳定的MATLAB仿真分析

一、选题的目的及研究意义

随着电网规模的日益扩大，新的技术问题也随之出现，如：长距离弱联络线并列运行，形成输
电瓶颈，降低了系统的稳定裕度，动态特性更加复杂多变。同时气候的突然变化等不同规模的自然
灾害，使得系统运行动态特性更加不可预测。同时，电网互联后，受扰动的影响而波及的范围会更
广、复杂度加大，更易引发大停电事故。在实际生产生活中，诸多大停电事故是由于暂态失稳而引
发的。而目前的暂态稳定紧急控制策略多基于预想事故集而制定的，缺乏有效的在线稳定分析软件，
在发生问题时不能有效实施干预，从而引发大停电事故。因此，加强研究大电网安全稳定性分析具
有十分重要的意义。电力系统稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否
经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能够，则认
为系统在该正常运行状态下是稳定的。反之，若系统不能回到原来的运行状态或者不能建立一个新
的稳态运行状态，则说明系统的状态变星没有一个稳态值，而是随时间不断增大或振荡，系统是不
稳定的。电力系统的暂态稳定性分析的主要内容是确定各个故障场景的临界清除时间和失稳模式、
不同故障清除时间下系统的稳定裕度、发电机输出功率和线路输送功率的稳定极，以及系统的参数
变化对它们的影响。其中，确定故障的临界清除时间和在固定的清除时间下系统的稳定裕度是暂态
稳定分析中最基本和最重要的内容。暂态稳定分析的结果可以为系统的规划、设计、运行、分析、
控制，以及故障恢复等提供了重要的依据，因此对于这类问题的研究受到了众多学者的重视，用改
进欧拉法分析了单机无穷大系统，得到了一些有价值的结果。

通过对电力系统暂态稳定的MATLAB仿真分析，使我得到了以下几个方面的锻炼：

1、结合毕业设计任务，加深对所学知识内在联系的理解，并能灵活地加以综合运用。

2、根据所学知识及毕业设计任务，学会提出问题、解决问题，最终将知识转化为能力。

3、通过毕业设计实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、手段，树立必
要的工程概念，培养一丝不苟的求实态度。

4、掌握资料收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准及绘制方法、设计报告的撰写等。

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二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等
暂态稳定性分析的主要研究方法有时域法、暂态能量函数法、龙格-库塔方法、扩展等面积
(EEAC)法等原理及算法。
时域法是将电力系统各元件模型根据元件拓扑关系形成全系统模型，这是一组联立的微分方程
组和代数方程组，然后以稳态工况或潮流解为初值，求扰动下的数值解，即逐步求得系统状态量和
代数量随时间的变化曲线，并根据发电机功角值大于某一特定阀值来判别系统能否在大扰动后维持
暂态稳定运行。时域法具有广泛模型的适应性，时域仿真的优点是可以处理各种详细模型，包括各
种控制和保护动作的模型，在适当选择各种计算方法的条件下。计算时间不受时间跨度的限制。目
前先进的仿真程序可以模拟大规模的电力系统及各种控制和保护系统，能统一处理短期稳定和中长
期动态过程，以及频率和电压异常情况的动态过程，通过对其丰富的输出结果的分析可获得稳定裕
度等有价值信息。但是由于需数值求解，阀值的选取是通过工程实际经验得到的，理论依据不足；
也不能给出稳定裕度。
暂态能量函数法的理论基础足李亚普洛夫稳定性定理，因此也称为拟李亚普洛夫直接法(简称
直接法)。该方法是通过比较扰动结束时暂态能量函数值与系统临界稳定时的暂态能量值来判别系
统稳定性的。由于暂态能量函数法中不计算实际系统故障后的发电机转子摇摆曲线，所以临界能量
Vcr都不是从临界轨迹获得的。由于临界能量Vcr的确定方法不同，形成了不同的直接暂态稳定分
析方法，国内外研究的比较多的暂态能量函数法主要有相关不稳定平衡点法(RUEP)、势能界面法
(PEBS)、基于稳定域边界的主导UEP(BCU)法等。各种方法在计算Vcr时的近似都会带来误差。
龙格-库塔(Runge-Kutta)法的基本思想是：利用f(x，Y)在某些点处的值的线性组合构造公式，
使其按泰勒展开后与初值问题的解的泰勒展式比较，有尽可能多的项完全相同以确定其中的参数，
从而保证算式有较高的精度。
等面积法则从理论上较为完美地解决了单机—无穷大系统的暂态稳定评估问题。因此人们投入
了大量的研究将其应用于多机系统中，其中以我围薛禹胜院士