电力系统多机系统暂态稳定计算实现

量法。

d. 在对话框Simulation/Simulation parameters中设定合适的变步长积分方法。 e. 在收到仿真开始命令之后，SPS会检查模型是否正确。如果初始化通过，Simulink就开始数值积分，用户可以在示波器上看到相关的波形输出，仿真结果也可以用文件的形式保存。

4.2.2 仿真环境设置

（1） 仿真时间长度设置为50秒，动态仿真时选择ode23tb算法，故障存在时间

为[1 2]秒。即一秒开始，两秒熄灭。

（2） 对于多机系统含有较多的状态变量，仿真之前必须使用PowerGUI模块计算

潮流初值并完成状态变量的初值设定，以避免仿真初始阶段不必要的暂态过程。如果需要从同一初始点出发进行反复计算，可以将扰动发生时间点之前的状态量保存，以避免重复计算。

（3） 为进一步加速，仿真中不宜打开过多的示波器，并应减小各示波器历史数

据的存储以节省内存。

4.3 各种提高暂态稳定性措施的运行效果仿真

4.3.1仿真步骤

由于大扰动后发电机机械功率和电磁功率的差额( 即加速功率Pm-Pe) 是导致系统暂态稳定破坏的主要原因，因此减少大扰动后发电机的加速功率是首先考虑的措施。现在图4.1 的基础上对提高电力系统暂态稳定性的一些有效措施， 包括电力系统稳定器、快速切除故障、静态无功补偿器SVC，自适应单相自动重合闸

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等，进行仿真分析。设置线路L2 出口处发生短路故障( 故障发生时间均定在1s) 作为对系统的大扰动。在进行动态仿真时分别设置以下的一些情况：

（1） 线路L2出口处发生三相接地短路，1.07s时切除故障，SVC未投入，对电力系统稳定器PSS的效果进行分析( PSS可通过切换开关进行投退)，PSS未投入仿真结果见图4.5所示，PSS投入仿真结果见图4.6所示。

（2） 线路L2出口处发生三相接地短路，1.07s时切除故障，SVC投入，而PSS未投入的仿真结果见图4.7所示，分析SVC与PSS对提高暂态稳定性的效果。

（3） 线路L2出口处发生三相接地短路，在1.35s时切除故障，仿真时附加PSS，仿真结果见图4.8所示；将此仿真结果与图4.6所示1.07s时切除故障的仿真结果进行比较，对快速切除故障的效果进行分析。

（4） 线路L2出口处发生A相接地短路，1.07s时切除故障，SVC未投入，且PSS也未投入，仿真结果见图4.9所示。SVC未投入，而PSS投入，仿真结果见图4.10所示。SVC投入，PSS未投入，仿真结果见图4.11所示。

（5） 线路L2出口处发生A相接地短路，1.07s时切除故障2.57秒自动重合闸。SVC未投入，且PSS也未投入，仿真结果见图4.12所示。SVC未投入，而PSS投入，仿真结果见图4.13所示。SVC投入，PSS未投入，仿真结果见图4.14所示，分别与图4.9，图4.10和图4.11比较。

4.3.2 结果分析

短路故障的类型和发生及切除时间可由三相短路模块( Three-Phase Fault) 进行设置。动态仿真时选择ode23tb算法，并采用略去直流分量和其他滤波分量计算的Phasors法，可显著地加快仿真速度。

电力系统稳定器PSS模块的输入信号既可采用发电机加速功率Pa=Pm-Pe

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（p.u.)，也可采用转子角速度变化量dω( p.u.)，本文两种都采用了，可以通过切换开关进行切换，其效果相同。

由图4.5和4.6可知，对于三相接地短路这样非常严重的故障形式，采用PSS可有效地增加系统的阻尼振荡效果，消除了低频振荡，使系统迅速地趋向稳定； 而未投入PSS时，由于缺乏阻尼引起持续振荡，其振荡频率为1HZ左右，属于低频振荡的范畴，因此两发电机的相对功角逐渐增大，系统失去稳定，这对于系统是不利的。

由图4.6和图4.7可知，PSS和SVC的投入，都使系统稳定了，但是可看出SVC提高暂态稳定性的效果不如PSS，因为它经过更长的振荡周期。尽管如此，SVC提高了母线电压的稳定性。

在系统附加PSS 的前提下，对比图4.8的慢切除故障和图4.6中快速切除故障的发电机运行指标的仿真运行结果，可见快速切除故障对于提高电力系统暂态稳定性有着决定性的作用。

由图4.9，图4.10和图4.11可知，单相短路接地仿真结果与三相短路接地相同，因为这个仿真系统比较单薄，联系不是非常紧密，电压等级高，负荷比较重，单相接地故障也会产生严重的后果，由图4.12可知，即使在2.57s后断路器单相重合闸，系统也不能稳定。

因此附加PSS，SVC和快速切除故障，可以提高系统的稳定性，虽然在此仿真过程中，重合闸没起到理想的效果，但它也不失为经济有效的方法。

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图4.1两水力发电厂系统Simulink仿真模型

图4.2 母线测量子模块和线路1功率测量子模块

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