基于MATLAB的电力系统电压稳定性仿真研究

时间:2022-10-17 02:42:02

基于MATLAB的电力系统电压稳定性仿真研究

摘要:电压的稳定性关系到电力系统的安全稳定运行,文章以MATLAB为平台,基于二次开发所编程序,使用时域仿真的方法,详细计算分析了感应电动机负荷参数对电压稳定性的影响,论述了时域中互连系统电压崩溃现象与故障消除时间、并联补偿、切负荷的关系,并在比较计算采取单一控制、综合控制的措施对系统电压稳定带来的不同效果基础上,阐述了保障与改善电压稳定的具体措施。

关键词:时域仿真法;电压稳定性;感应电动机负荷参数

中图分类号:TM743 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)28-0075-04

随着大规模联合电力系统的出现,系统的结构和运行方式越来越复杂多变,特别是远距离大功率输电线路和系统间弱联系的出现,增加了发生系统性电压崩溃和导致大面积停电的几率。对于电压稳定问题,按照时问框架可以分为暂态稳定和中长期电压问题。文献[1]在简单电力系统中分析了感应电动机负荷的特性、大小以及负荷节点的短路比对节点暂态电压稳定性的影响。文献[2]分析了在芬兰所发生的400kV网络的不稳现象,在这个例子里面,扰动是一种缓慢的电压崩溃,通过利用时域仿真再现了故障的情况,发现故障的主要原因是网络中无功功率不足。

MATLAB是由美国Mathworks公司开发的大型软件。在MATLAB软件中,包括了两大部分:数学计算和工程仿真。本文正是在MATLAB强大的数值分析计算的平台上编写程序,采用时域仿真的方法,计算在时域中互连系统电压崩溃现象与系统的不同负荷特性、故障消除时问、并联补偿、切负荷的关系,并在分析不同控制措施对电网电压稳定性影响的基础上,阐述了保障与改善电压稳定的具体措施。

一、感应电动机负荷参数对电压稳定性的影响

暂态电压稳定问题主要是由具有快速调节特性的负荷,如感应电动机和直流换流器等引起的。暂态电压稳定分析通常用于研究动态负荷的稳定性,感应电动机负荷是电力系统负荷的主要成分,也是最主要的动态负荷,在工业负荷中所占的比例高达90%以上,与暂态电压稳定问题密切相关,它是导致暂态电压稳定问题的主要诱因。

(一)感应电动机不同参数对暂态电压稳定性影响

图1为单发电机单负荷系统。时域仿真步长为0.005秒。为了分析感应电动机机参数变化对暂态电压稳定性的影响,每次只改变图中简单电力系统或感应电动机负荷的某一参数p,而保持负荷电压、功率及其它参数不变,通过不断尝试得到相应的暂态电压稳定极限切除时间Tvc,暂态电压稳定极限切除时问越长,说明该系统的暂态电压稳定性越好。为了获取参数p在某一取值附近微小变化时对暂态电压稳定极限切除时问影响的大小和方向,可以通过摄动法求取参数p取该值时对极限切除时间的灵敏度OTve/印,统一反映了参数p微小变化时极限切除时问Tvc的移动方向(正负号)和大小。

图1单发电机单负荷系统示意图 (二)仿真计算 若系统的一回输电线在1秒钟的时候在靠近发电机端的F点发生三相短路故障,则保持系统暂态电压稳定的极限切除时间为Tvc=0.760秒。如果切除时间ts>O.760秒,则该系统将发生暂态电压失稳。当短路切除时问ts=O.760秒时,感应电动机负荷参数的暂态过程曲线如图2所示,该系统因为及时切除了短路故障从而恢复了暂态电压稳定。当短路切除时间ts 0.765s时,感应电动机负荷暂态电压失稳曲线如

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