第二章 时域仿真法暂态稳定分析
电力系统暂态稳定性仿真研究
电力系统暂态稳定性仿真研究引言：电力系统暂态稳定性是指在系统发生大扰动或故障后，系统是否能够在一定时间范围内恢复到稳定的运行状态。
因此，研究电力系统暂态稳定性是电力系统运行和安全稳定的重要内容。
当前，随着电力系统规模的不断扩大和电力负荷的不断增加，暂态稳定性问题日益凸显。
因此，研究电力系统暂态稳定性仿真具有重要的实际意义。
主体：1.暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性是电力系统在受到外部扰动或故障时，恢复稳定运行的能力。
它通常分为大扰动暂态稳定性和小扰动暂态稳定性两个方面。
大扰动暂态稳定性主要研究系统在受到较大故障或负荷变动等扰动后，能够恢复到稳定的运行状态；小扰动暂态稳定性主要研究系统在受到较小幅度的扰动时，恢复到稳定的运行状态。
2.暂态稳定性仿真方法暂态稳定性仿真是通过建立电力系统暂态稳定性模型，并进行仿真计算，分析系统的暂态稳定性。
目前，常用的暂态稳定性仿真方法主要有：(1)时间域仿真方法：时间域仿真方法通过解析电力系统的动态方程，模拟系统在不同故障和扰动条件下的运行过程，用于评估系统的暂态稳定性。
(2)频率域仿真方法：频率域仿真方法通过将电力系统的动态方程转换为复频域的代数方程组，通过求解复频域方程，分析系统的频率响应，用于评估系统的暂态稳定性。
(3)直接法：直接法是指将电力系统的动态方程按照一定的时间步长进行数值求解，通过迭代计算系统的状态变化，最终得到系统的暂态稳定状态。
3.暂态稳定性仿真实例以电力系统为例，通过暂态稳定性仿真研究系统的暂态稳定性。
首先建立电力系统的暂态稳定性模型，包括发电机、传动系统、负荷和电网等元件，并制定相应的仿真策略。
然后，选取不同的故障和扰动条件，进行仿真计算，分析系统的暂态稳定性。
通过仿真结果，评估系统在不同条件下的暂态稳定性，并提出相应的改进措施，以提高系统的暂态稳定性。
结论：暂态稳定性是电力系统运行和安全稳定的关键问题，对于保证电力系统的正常运行具有重要意义。
电力系统暂态稳定性分析方法
• 扩展等面积法简称为 EEAC
• 其基本思想是：当电力系统发生扰动时，各发电机将在不平
衡功率的驱动下产生相对摇摆。如果某些机组（称为临界机 组），相对系统其余机组的摆开角度足够大，则系统将失稳。
• 因此，可考虑将多机系统的暂态稳定问题分解为一系列子 问题来求解，每个子问题对应于求解一个可能的临界机组群相 对于系统其余机组的摆开情况。如果求解的所有子问题中有一 个出现不稳定的情况，则整个系统就是不稳定的。而对于每个 子问题的求解，可以把系统简化为一个等值的两机系统进而变 换到单机无穷大系统，然后根据等面积准则，分析判断暂态稳 定性。
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X 在扰动前、扰动时及扰动
后具有不同的值,故相应的发电
机电磁功率与转子角间的功率 特性也不同。
•设系统在故障前功角特性为
P(1) e
当稳态时Pe(1) Pm ， 0
•设在 t 0 时，线路上受到三
相故障扰动，功角特性变为
， P ( 2 ) e
此时发电机加速，转子角增加
• 对在于这单一机点无达穷到大势系能统最大, 在，U有EdPV点p 不0 仅。功因率此平：衡,即Pe(3) Pm ,且系统
dt
① 在计算中可根据Pe(3) Pm 来求 u和Vcr ，此方法称作UEP法。
② 或者搜索Vp 的最大值，并取Vcr=Vp.max ，此方法称势能界面法 （PEBS）
故障发生时 暂态动能和 势能增长
故障切除 动能减低 势能继续增大
故障后 动能转化 为势能
若系统能够吸收剩余动能，则系统稳定；反之若系统不能吸收剩
余动能，则系统不稳定。因此，在临界切除时间下，事故后系统 所能达到的顶值势能是系统能够吸收的最大能量，这一顶值势能 称之为临界能量
时域仿真法暂态稳定分析
8时域仿真法暂态稳定分析8.1 引言电力系统暂态稳定分析的主要目的是检查系统在大扰动下(如故障、切机、切负荷、重合闸操作等情况)，各发电机组间能否保持同步运行，如果能保持同步运行，并具有可以接受的电压和频率水平，则称此电力系统在这一大扰动下是暂态稳定的。
在电力系统规划、设计、运行等工作中都要进行大量的暂态稳定分析，因为系统一旦失去暂态稳定就可能造成大面积停电，给国民经济带来巨大损失。
通过暂态稳定分析还可以研究和考察各种稳定措施的效果以及稳定控制的性能，因此有很大的意义。
当电力系统受到大扰动时，发电机的输入机械功率和输出电磁功率失去平衡，引起转子的速度及角度的变化，各机组间发生相对摇摆，其结果可能有两种不同情况。
一种情况是这种摇摆最后平息下来，系统中各发电机仍能保持同步运行，过渡到气个新的运行状态，则认为系统在此扰动下是暂态稳定的。
另一种情况是这种摇摆最终使一些发电机之间的相对角度不断增大，也就是说发电机之间失去了同步，此时系统的功率及电压发生强烈的振荡，对于这种情况，我们称系统失去了暂态稳定。
这时，应将失步的发电机切除并采取其他紧急措施。
除此以外，系统在大扰动下还可能出现电压急剧降低而无法恢复的情况，这是另一类失去暂态稳定的形式，也应采取紧急措施恢复电压，恢复系统正常运行。
这两大类暂态稳定问题分别称为功角型和电压型暂态稳定问题，并且常互相影响，互相关联。
为了防止在大扰动下系统失去暂态稳定，在电力系统中需要根据预想的典型大扰动，分析系统在这些典型扰动下的暂态稳定性，这就是电力系统暂态稳定分析的基本任务，其中最大量的分析是功角稳定问题。
现代电力系统一方面采用了先进技术和装置来改善系统的暂态稳定性，如快速高顶值倍数的励磁系统、快关汽门、制动电阻、静止无功补偿装置、高压直流输电技术等等；但另一X 方面又出现了一些对暂态稳定不利的因素，例如：大型机组参数恶化，其相应的暂态电抗d T相对减少；超高压长距离重负荷输电线路的投入；同杆并架线路的增大和惯性时间常数J增加等等。
暂时态稳定分析
暂时态稳定分析1.实验原理暂态稳定分析是电力系统安全分析的最重要的内容之一。
在电力系统遭受一些大的扰动时，如各种短路故障、大容量发电机、大的负荷、重要设备的投切等冲击时，系统的结构和参数发生较大的变化，使得系统的潮流计算和发电机的输出功率也随之变化，破坏原动机与发电机之间的平衡，导致转子加速或减速，引起发电机和端电压和定子电流的变化，进一步导致励磁调节系统、调速系统、负荷功率，以及其他一些控制装置（如SVC,TCSC）的变化，上述各种变化相互影响，形成了一个以发电机转子机械运动和电磁功率变化为主题的机电暂态过程。
分析电力系统在大干扰下发电机保持同步的能力，常称为电力系统暂态稳定分析。
系统行为是由一组微分方程描述的。
在仿真的每个时间步长，对系统中每个状态变量的时间导数进行计算，并使用描述在该时刻系统条件的常量参从每个状态变量的当前值及其变化率，就可以决定状态变量在下一个时间段的值。
仿真时间前进一步，重复该过程，即可决定该系统的动态行为。
PSS/E提供了电力系统暂态稳定计算的功能，但是它没有把所需要用到的程序整合在一起。
2.实验步骤和结果分析2.1数据结构在动态仿真计算中涉及的类型数据可以分为四类：1)常量：为仿真期间不变化的参数。
2)状态变量：为瞬时值由微分方程确定的量。
3)代数变量：为若所有状态变量为已知常数时在任一时刻其值都可被确定的量。
4)输入变量：为在每一时刻其值有动态仿真的逻辑外部指定的量。
2.2实验步骤——动态仿真数据要进行预处理：图1负荷和发电机转换配置图2母线重新排序对话框图3网络计算启动选项1)打开动态仿真界面选择PSSE Dyanmics 30 CUSTOM(pssds4)菜单，其他Dyanmics 30 4000 Buses (pssds4), Dyanmics 30 12000 Buses (pssds4)h和Dyanmics 30 50000 Buses (pssds4)选项意义为不同节点的动态仿真数据。
电力系统暂态稳定性分析的数学模型及其求解方法
电力系统暂态稳定性分析的数学模型及其求解方法电力系统暂态稳定性是电力系统运行中一个重要的问题，它涉及到了电力系统的可靠性和安全性。
在电力系统中，由于各种原因（如电力故障、突发负荷变化等），系统会发生暂态扰动，这会对系统的稳定性产生影响。
因此，对电力系统的暂态稳定性进行分析和求解具有重要的实际意义。
一、电力系统暂态稳定性的数学模型电力系统暂态稳定性的数学模型是对电力系统进行描述和分析的基础。
其核心是用一组偏微分方程描述电力系统的动态行为。
通常，电力系统暂态稳定性的数学模型可以分为两个方面，即电力系统的动态方程和控制方程。
1. 电力系统的动态方程电力系统的动态方程描述了电力系统各个元件（包括发电机、负荷等）的动态行为。
其中，最重要的是发电机的动态方程，其模型可以采用不同的形式，如压敏调压器模型、电压控制器模型等。
此外，还需要考虑负荷、传输线和变压器的动态方程等。
2. 电力系统的控制方程电力系统的控制方程是为了描述系统中各种控制装置的动态行为。
常见的控制方程包括励磁控制方程、电压和功率控制方程等。
这些方程描述了控制装置对电力系统的调控作用，能够稳定系统的运行。
二、电力系统暂态稳定性的求解方法为了求解电力系统的暂态稳定性问题，需要采用一些数值计算方法。
以下介绍几种常用的求解方法。
1. 时域法时域法是一种基于系统动态方程的求解方法。
它通过数值积分的方式，迭代求解系统的动态响应。
这种方法适用于电力系统的小扰动和中等扰动情况，可以得到系统的暂态过程。
2. 频域法频域法是一种基于系统频域响应的求解方法。
它可以通过系统的频率响应特性来分析系统的暂态稳定性。
常见的频域法有等效系统法、阻抗法等。
这些方法适用于长时间尺度上的电力系统分析。
3. 优化算法优化算法是一种基于优化理论的求解方法。
它通过优化问题的数学模型，寻找系统的最优运行条件，以提高电力系统的暂态稳定性。
常见的优化算法有遗传算法、粒子群算法等。
4. 强化学习算法强化学习算法是一种基于智能系统的求解方法。
电力系统中的稳态与暂态分析技术研究
电力系统中的稳态与暂态分析技术研究引言：随着电力系统规模和复杂性的增加，稳态与暂态分析技术在电力系统的安全运行和优化调度中扮演着重要角色。
稳态分析用于评估电力系统在稳定工况下的功率流分布和电压稳定性，而暂态分析则关注电力系统在短暂或瞬态故障情况下的动态响应。
本篇文章将探讨电力系统中的稳态与暂态分析技术的研究进展和应用。
一、稳态分析技术研究稳态分析是电力系统规划、设计和运行的基础。
它用于评估电力系统的功率流分布、电压稳定性和潮流约束等重要指标。
常用的稳态分析技术包括潮流计算、电压稳定性评估和短路计算等。
1. 潮流计算潮流计算是一项基本的稳态分析技术，用于解决电力系统的平衡潮流分布问题。
它通过建立电力系统的节点电压和相角方程组，计算系统中各节点的电压和功率值。
常用的潮流计算方法有高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。
2. 电压稳定性评估电压稳定性是评估电力系统能否正常运行的重要指标。
电压稳定性评估主要关注系统中的节点电压和电压波动范围。
传统的电压稳定性评估方法是基于等值模型的方法，如静态等值法和动态等值法。
近年来，基于实测数据的数据挖掘和机器学习方法也逐渐应用于电压稳定性评估。
3. 短路计算短路计算是评估电力系统短路电流的稳态分析技术。
短路计算可以帮助确定系统中的短路电流和短路电压，以保证设备的安全运行。
传统的短路计算方法包括直流短路计算和交流短路计算。
近年来，随着电力系统中非线性和非对称负荷的增加，考虑非线性特性的短路计算模型也得到了广泛研究。
二、暂态分析技术研究暂态分析是电力系统中考虑瞬态故障情况下系统的动态响应。
它用于评估电力系统中的暂态稳定性、阻尼振荡和电力设备的故障保护。
常见的暂态分析技术包括暂态稳定分析、瞬态电压稳定性评估和过电压分析等。
1. 暂态稳定分析暂态稳定分析是评估电力系统在短暂故障情况下动态稳定性的重要手段。
它通过建立系统的动态方程，考虑电气设备的惯性、发电机励磁特性和控制系统的响应，模拟系统在短暂故障后的动态过程。
电力系统暂态稳定性分析方法讲解
dx f (x, y) dt
式中：
0 g(x, y)
x 表示微分方程组中描述系统动态特性的状态变量，包括 定子内电势的 d、q 轴分量、转子相位角δ 以及控制系统的其
它变量，其初始值x0由故障前系统潮流解确定
y 表示代数方程组中系统的运行参数，包括电力网络节点 电压向量、节点注入电流向量、节点导纳矩阵。
SBS法的优点:
• 直观,逼真,信息丰富,可得到各状态变量变化曲线;
• 不受系统模型的限制,可适应各种发电机组模型,及保护 和控制装置模型,适应各种非线形模型,适应大系统;
个过渡过程中的发电机转子摇摆曲线 (t) ,而只需求出故障切除 (扰动结束)时的c 和c。据此计算系统总能量VC ,并设法确定
临界能量VCr ,再通过比较二者来判别稳定性,从而工作量可大大 减少,速度可大大加快。
• 可以用VCr VC 作为系统稳定度的定量描述,从而对事故严重性 排队,以便于做动态安全分析。实际系统中使用的是规格化的 稳定度 Vn 气,通常定义为:
对于一个实际动态系统，需要解决的两个关键问题是：
①如何合理地构造或定义一个准确能量型函数，并使其大小能正确 反映系统失稳的危害性；
②如何确定系统的临界能量，以便根据扰动结束时的李雅普诺夫函 数值和临界值的差来判断系统量表示的暂态能量函数
（TEF）描述了系统在故障阶段及故障后阶段不同时刻系统的暂 态能量。这种暂态能量是由故障所激发，并在故障阶段形成。
• 可采用稳定性好的数值计算方法,可提供良好的工程精度 的解; 该方法发展比较成熟,并基本能满足电力系统规划、设计 和运行的暂态稳定精度的要求
基于时域仿真的暂态稳定判据及在事故扫描中的应用
第２ 卷第 ６ ９ 期
２ １年 ６ ０２ 月
机
电
工
程
Ｖ Ｉ ９ Ｎｏ６ ０ ＿２ ．
Ｊｕ ｎ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ｏ ｒａ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ＆ Ｅ ｅｔｉａ ｇｎ ｅｉｇ ｌｃｒ ｌＥｎ ｉｅ ｒ ｃ ｎ
Ｊｎ ０ ２ ｕ ．２ １
基于时域仿真的暂态稳定判据及 在事故扫描 中的应用
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｏ ｖ ｈ ｒ ｎ ｉ ｎ ｔ ｂ ｌ ｙ ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｎ ｐ ｏ ｌ ｍ ａ ｓ ｄ ｂ ｈ ｓ ｆ ａ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｎ ｄ ｒｎ ｈ ｏ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｔ ｓｅ ｔ ｓａ ｉ ｔ ｏ ｕ ａｉ ｒ ｂ ｅ ｃ ｕ ｅ ｙ ｔ ｅ ｕ ｅ ｏ ｎ ｌ ｒ ｅ ｉ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｗ ｒ ｓ ｓｅ ａ ｉ ｏ ｔ ｏ
电力电子化电力系统暂态稳定性分析综述
电力电子化电力系统暂态稳定性分析综述一、概述随着科技的快速发展和电力电子技术的广泛应用，电力电子化电力系统已成为现代电网的重要组成部分。
这也给电力系统的暂态稳定性带来了新的挑战。
暂态稳定性是指电力系统在受到大扰动后，能否保持同步运行并恢复到稳定状态的能力。
对电力电子化电力系统的暂态稳定性进行深入分析和研究，对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析涉及多个领域的知识，包括电力电子技术、电力系统分析、稳定性理论等。
其分析方法主要有时域仿真法、基于机器学习的预测方法、基于大数据技术的分析方法等。
这些方法各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择和优化。
近年来，随着人工智能、大数据等技术的快速发展，电力电子化电力系统暂态稳定性分析也取得了一些新的进展。
例如，基于机器学习的预测方法可以通过对历史数据的训练，建立模型对未来的暂态稳定性进行预测，从而提高分析的准确性和效率。
同时，基于大数据技术的分析方法可以通过处理海量的电力系统状态数据，建立高维度的模型，以更全面地反映电力系统的动态特性。
电力电子化电力系统暂态稳定性分析仍面临一些挑战。
电力电子装置的非线性特性和快速动态响应给电力系统的稳定性分析带来了困难。
随着电网规模的扩大和互联程度的提高，电力系统的动态特性变得更加复杂多变，这也增加了暂态稳定性分析的难度。
现有的分析方法在准确性和实时性方面仍有待提高。
1. 电力电子化电力系统的定义与发展背景随着科技的不断进步，电力电子技术在电力系统中扮演着日益重要的角色。
电力电子化电力系统，简而言之，是指应用现代电力电子技术，如变流器、整流器、逆变器等设备，实现电能的高效转换、稳定控制和灵活调节的电力系统。
这一技术极大地提高了电力系统的运行效率和稳定性，推动了电力系统的现代化和智能化发展。
发展背景方面，随着工业化和城市化的进程，电力需求持续增长，传统的电力系统已难以满足日益增长的电力需求。
暂态稳定分析方法
暂态稳定分析方法
暂态稳定分析是电力系统稳定性分析的一个方面。
它主要研究电力系统在扰动条件下的暂态响应，即系统在受到扰动后恢复到稳定状态的过程。
暂态稳定分析通常涉及分析电力系统的动态特性，如发电机转子振荡、电网电压和电流波动等，以及电力系统中各个组件之间的相互作用。
暂态稳定分析方法主要分为两大类：解析法和数值法。
解析法通常用于研究简单的电力系统或模型，它基于数学方程和电力系统的物理模型，通过解析方法求解系统的特征值和特征向量，进而得到系统的暂态响应。
数值法通常用于研究复杂的电力系统或模型，它基于数值模拟和计算，通过数值方法模拟电力系统的动态特性，并计算系统的暂态响应。
常用的暂态稳定分析方法包括：时域法、频域法、复频域法、自适应控制法、离散时间域法、增量法等。
不同的方法适用于不同的电力系统和模型，在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
总的来说，暂态稳定分析方法对于电力系统的安全稳定运行至关重要，它有助于分析和预测系统的暂态响应，并提供可靠的解决方案来保证系统的稳定性。
暂态稳定分析实验
暂态稳定分析实验暂态稳定分析实验是电力系统中的一项重要研究内容，旨在研究电力系统在突发故障情况下的暂态稳定性能。
电力系统中的暂态稳定性是指当系统发生突发负荷变化、故障或其他扰动时，系统能够迅速恢复到稳定状态的能力。
暂态稳定分析实验可以帮助我们了解电力系统在不同工况下的暂态稳定性能，并为电力系统的设计、运行和控制提供参考依据。
暂态稳定分析实验通常会采用模拟电力系统的方法进行。
实验中，我们会建立一个包含发电机、传输线路、负荷和其他设备的模拟电力系统，模拟实际电力系统中的运行情况。
然后，我们会通过人工引入负荷、模拟故障或其他扰动来使系统发生暂态稳定性变化，观察系统的响应和恢复过程。
在实验中，我们可以对系统进行不同的负荷变化实验。
例如，我们可以逐步增加负荷，观察系统在不同负荷水平下的暂态稳定性能；或者我们可以突然引入大负荷，观察系统在负荷骤增时的响应过程。
这些实验可以帮助我们了解系统在负荷变化情况下的暂态稳定性能，并且可以为系统的负荷预测和控制提供参考。
此外，我们还可以进行故障实验。
例如，我们可以在系统中引入传输线路断开故障、发电机故障或其他设备故障，观察系统在不同故障情况下的暂态稳定性能。
这些实验可以帮助我们了解系统在故障情况下的暂态稳定性能，并且可以为系统的故障检测和保护提供参考。
在暂态稳定分析实验中，我们还可以使用其他的实验技术和方法。
例如，我们可以利用数字仿真技术对电力系统进行模拟，通过软件模型来研究系统的暂态稳定性能。
此外，我们还可以使用实时仿真平台进行实验，实时仿真平台可以模拟电力系统的实时运行状态，并且可以进行实时的暂态稳定性分析。
暂态稳定分析实验对于电力系统的设计、运行和控制具有重要的意义。
通过实验，我们可以了解电力系统在不同工况下的暂态稳定性能，发现系统中的潜在问题，并且可以为系统的改进和优化提供指导。
此外，实验还可以为电力系统的保护和控制提供依据，帮助我们制定合理的控制策略，并提高系统的暂态稳定性能。
实验二电力系统暂态稳定分析
实验二电力系统暂态稳定分析实验目的本次实验旨在通过分析电力系统暂态稳定性，理解电力系统中的稳定性问题，并掌握电力系统的建模和计算方法。
实验原理电力系统暂态稳定性主要是指电力系统在发生大幅度干扰后，是否能够恢复到稳定状态。
因此，暂态稳定性分析主要是对电力系统对外干扰的响应进行预测和评估。
电力系统暂态稳定性分析一般采用时间域仿真方法和频率域方法，其中，时间域仿真法主要是通过对电力系统的微分方程进行数值求解，得到电力系统的动态响应；而频率域方法则是将电力系统的微分方程用拉普拉斯变换转化成复数域的代数方程，通过对这些代数方程进行解析求解，得到电力系统的频率响应。
实验步骤1. 电力系统建模电力系统建模是电力系统暂态稳定性分析的基础，具体步骤如下：•确定电力系统的拓扑结构；•确定电力系统的各个元件（发电机、变压器、线路等）的参数和运行状态；•根据电力系统的拓扑结构和元件参数，列出微分方程或代数方程，得到电力系统的数学模型。
2. 干扰信号的设计在进行暂态稳定分析之前，需要确定干扰信号，在此实验中，我们选择加入一个突然的三相短路干扰信号。
3. 稳定性分析3.1 时间域仿真法•利用Matlab或其他仿真软件，实现电力系统的微分方程求解，得到电力系统随时间的响应；•分析电力系统的响应，判断其是否能够恢复到稳定状态。
3.2 频率域方法•将电力系统的微分方程用拉普拉斯变换转化成复数域的代数方程；•对代数方程进行解析求解，得到电力系统的频率响应；•分析电力系统的频率响应，判断其是否具有稳态解。
4. 结果分析根据时间域仿真法和频率域方法得到的结果，对电力系统的稳定性进行评估和分析。
实验通过本次实验，我们深入了解了电力系统暂态稳定性的原理和计算方法，通过对电力系统的建模和仿真分析，可以有效提高电力系统的稳定性和可靠性。
参考资料•《电力系统分析教程》•《电力系统稳定分析与控制》•《电力系统稳定性分析》。
电力系统的稳定性分析方法
电力系统的稳定性分析方法电力系统是一个由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的复杂系统，其稳定运行对于保障社会经济的正常发展和人们的生活质量至关重要。
电力系统的稳定性是指在受到各种干扰后，系统能够保持同步运行、维持正常供电的能力。
为了确保电力系统的稳定运行，需要采用有效的分析方法来评估系统的稳定性，并采取相应的措施来提高稳定性。
电力系统稳定性分析的重要性不言而喻。
如果电力系统失去稳定，可能会导致大面积停电，给工业生产、交通运输、通信等各个领域带来严重的影响。
例如，工厂的生产线可能会突然停止，造成产品损失和设备损坏；医院的医疗设备可能会失效，威胁患者的生命安全；交通信号灯可能会熄灭，引发交通混乱。
因此，对电力系统的稳定性进行准确分析和评估是电力系统规划、设计、运行和控制的重要任务。
在电力系统稳定性分析中，常用的方法可以分为静态稳定性分析和暂态稳定性分析两大类。
静态稳定性分析主要关注系统在稳态运行条件下的稳定性。
其中，小干扰分析法是一种常用的方法。
它通过对系统线性化模型进行特征值分析，来判断系统在受到小干扰后的稳定性。
具体来说，就是将系统的非线性方程在工作点附近线性化，得到一组线性化的状态方程，然后求解其特征值。
如果所有特征值的实部均为负数，系统就是稳定的；如果存在实部为正数的特征值，系统就是不稳定的。
这种方法的优点是计算相对简单，可以快速评估系统的稳定性，但它只能处理小干扰情况，对于大干扰可能不准确。
另一种静态稳定性分析方法是潮流计算法。
通过潮流计算，可以得到系统在给定运行条件下的节点电压、支路功率等参数。
根据这些参数，可以判断系统是否存在过载的线路或变压器，从而评估系统的静态稳定性。
例如，如果某条线路的传输功率超过了其热稳定极限，那么系统在这种运行方式下就是不稳定的。
暂态稳定性分析则主要关注系统在受到大干扰（如短路故障、机组突然跳闸等）后的稳定性。
时域仿真法是暂态稳定性分析中最常用的方法之一。
电力系统暂态仿真分析
电力系统暂态仿真分析暂态仿真分析是电力系统研究中的重要内容之一，通过对电力系统暂态过程进行模拟和分析，可以评估系统的稳定性和可靠性，以及指导电力系统的规划和运行。
本文将从理论、方法和案例应用三个方面进行电力系统暂态仿真分析的探讨。
一、理论基础电力系统的暂态过程是指系统在发生突发故障或其他异常情况时，由于电能传输的特性，系统中会产生一系列暂态现象，如电压暂降、暂升、瞬时停电等。
这些暂态过程对电力系统的稳定性和可靠性有重要影响，因此需要进行合理的仿真分析。
暂态仿真分析的理论基础主要包括电力系统的模型表示、暂态过程的方程求解和仿真方法等。
电力系统的模型表示是指将电力系统抽象为一组数学方程，用以描述电气设备之间的关系和电能传输过程。
常用的模型包括节点电压相位方程、线路传输方程、发电机动态方程等。
求解这些方程需要运用数值计算方法，常见的有蒙特卡洛方法、龙格-库塔法等。
通过运用这些理论工具，可以对电力系统的暂态过程进行仿真分析。
二、方法介绍电力系统暂态仿真分析的方法多种多样，常用的方法包括时域法、频域法和相量法等。
其中，时域法是最常用的一种。
时域法是将电力系统的暂态过程离散化为一系列时间步长，通过迭代计算每个时间步长的电压和电流值，从而得到整个暂态过程的仿真结果。
时域法具有较高的计算精度和适应性，可以模拟各种复杂的暂态过程。
在进行时域仿真分析时，需要设置合适的仿真时间、时间步长和仿真算法。
仿真时间应根据实际情况选择，一般为故障发生后的暂态过渡过程。
时间步长的选取需要根据模拟的精度要求和计算资源来确定，一般取不同的时间步长进行对比分析。
仿真算法常用的有前向欧拉法、梯形法等，选择合适的算法可以提高仿真的准确性和稳定性。
三、案例应用下面以一次设备过电压为例，进行电力系统暂态仿真分析。
在电力系统中，突发故障导致电力系统中某一点的电压瞬时升高，可能引发设备损坏甚至系统崩溃。
通过暂态仿真分析，可以预测和评估设备过电压的情况，从而采取相应的保护措施。
电气工程师电力系统暂态与稳定分析
电气工程师电力系统暂态与稳定分析电力系统是指由电源、变电站、输电线路、配电站和配电线路等组成的，将电能从发电厂输送到用户端的一种大型能源传输系统。
电力系统的稳态和暂态稳定对于电力系统的运行和稳定具有至关重要的意义。
本文将针对电力系统暂态和稳态稳定进行分析，并探讨有关因素和方法。
一、电气工程师在电力系统暂态与稳定分析中的重要作用电气工程师在电力系统暂态与稳定分析中起着至关重要的作用。
他们需要具备深厚的电力系统专业知识，能够对电力系统进行综合分析和设计。
电气工程师需要深入了解电力系统稳态和暂态稳定的相关知识，从而制定合理的保护措施，确保电力系统的正常运行和稳定。
二、电力系统稳态稳定分析电力系统的稳态稳定是指在任何运行条件下，电力系统能够始终保持稳定运行的状态。
稳态稳定性问题是电力系统运行的基本问题，是保证电力系统安全、可靠运行的前提。
稳态稳定分析需要考虑电力系统的基态稳定、过电压稳定和电力系统的容量等因素。
其中，基态稳定性是电力系统的稳定基础，它通常由电力系统的稳态短路能力来衡量。
过电压稳定是在系统故障、负荷突变等情况下保证电力系统运行稳定的能力。
容量问题则是在极端负荷情况下，电力系统能否保证供电。
依据这些因素，运用计算机模拟等方法进行分析，得出合理的相应保护措施。
三、电力系统暂态稳定分析电力系统的暂态稳定是指电力系统在受到大幅度干扰后能够恢复稳态的能力。
暂态稳定是电力系统运行中的一个重要问题，与电力系统的可靠性和安全性密切相关。
暂态稳定分析需要考虑电力系统的阻尼特性、系统的初始电量和负载特性等因素。
依据这些因素，采用计算机模拟等方法进行分析，制定相应的保护措施，提高电力系统的暂态稳定性。
四、电力系统暂态稳定分析中的常用方法电力系统暂态稳定分析中常用的方法包括特征值分析法、数值解法、直接时域仿真法等。
特征值分析法是暂态稳定分析中最早发展的方法之一，它通常用于分析小电力系统的暂态稳定性。
数值解法是暂态稳定分析中最为常用的方法之一，通常使用电气分析软件对电力系统进行建模和仿真，对电力系统的暂态稳定性进行评估。
电力系统暂态稳定分析方法综述
电力系统暂态稳定分析方法综述电力系统暂态稳定分析方法综述摘要保持电力系统稳定性是电力系统正常运行的基本前提，因此，快速、准确地分析电力系统在扰动下的稳定情况非常重要。
本文主要介绍了两大类电力系统暂态稳定分析方法：时域仿真法和直接法，并分析了各自的优缺点。
此外还简要介绍了一些暂态稳定分析的其他方法。
关键词暂态稳定分析时域仿真法能量函数法概率评估神经网络1 引言电力系统是世界上最复杂的人工系统，由大量不同性质的元件组成，分布范围极广，随时可能受到各种扰动，不稳定因素多，而保持电力系统稳定性是电力系统正常运行的基本要求。
近年来，随着系统容量越来越大，输电电压等级逐级升高，高压直流电技术和FACTS技术的广泛应用，更是大大增加了系统的复杂性；另一方面，现代社会对于供电可靠性的要求也越来越高，电力系统一旦发生事故，后果将非常严重。
因此，快速、准确地分析电力系统在扰动下的稳定情况显得尤为重要。
电力系统稳定性可以概括的定义为：电力系统能够运行于正常条件下的平衡状态，并在遭受干扰后能够恢复到可容许的平衡状态的特性。
一般而言，电力系统稳定性是指功角稳定性或同步稳定性，即电力系统中互联的同步电机保持同步的能力。
按照系统所受扰动的大小，功角稳定性可分为静态稳定性和暂态稳定性。
本文主要讨论电力系统暂态稳定性的分析方法。
所谓暂态稳定性是指电力系统在受到一个大的扰动（如短路、切除大容量发电机或某些负荷的突然变化等）后，能从原来的运行状态（平衡点），不失同步地过渡到新的运行状态，并在新运行状态下稳定地运行。
简单电力系统的暂态稳定分析是较容易的，一般采用等面积定则来判定其暂态稳定性。
但对于复杂电力系统而言，由于系统受到扰动后的暂态过程十分复杂，要计算功角随时间变化的曲线要比简单电力系统困难得多。
目前关于复杂电力系统暂态稳定分析的基本方法大体可分为两类。
一类是时域仿真法，列出描述系统暂态过程的微分方程和代数方程组后，用数值积分的方法进行求解，然后根据发电机转子间相对角度的变化情况来判断稳定性。
第二章 时域仿真法暂态稳定分析
八、时域仿真法暂态稳定分析的研究动向
（8）将暂态稳定程序同中期稳定、长 期动态程序接口，可对系统进行从扰 动初值到1~2小时左右的全部动态过程 时域仿真，从而可深入研究系统的动 态行为及系统各种控制措施的性能及 其在时间上的配合与协调。 （9）在暂态稳定中药考虑概率因素（ 如故障发生地点、类型、切除时间的 概率等）。
暂态稳定时域分析的核心是当 t n 时刻的变已知时，如何求出 tn1 时 刻的变量值，以便由 t 0 时的变量 初值(一般是潮流计算得的稳态)，
逐步计算出 t1 , t2 , 当处理。
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时刻的变量值，
并在系统有操作或发生故障时作适
二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
下面先介绍上述简化模型下，tn ~ tn1 时段的计算方法。对于上述简化模
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八、时域仿真法暂态稳定分析的研究动向
（1）对于励磁系统、原动机调速器 系统等控制系统，采用标准“积木 块”库，由用户按实际传递函数框 图“搭积木”，它又称为用户自定 义控制系统。 （2）暂态稳定程序中加入静止无功 补偿装置（SVC）及高压直流输电 系统（HVDC）的电磁暂态模型。
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八、时域仿真法暂态稳定分析的研究动向
e D 1 Pm P 1 B
tn
0 d h n 1 n dt tn 0 d h n 1 n dt tn
预报
h tn1 tn
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六、基于改进欧拉法和迭代解法的暂态稳定分析
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四、负荷节点处理
（2）当机网接口用牛顿法时，全 网所有线性代数方程联立，建立雅克 比矩阵方程，用牛顿法迭代求解，则 负荷非线性方程加入一起计算即可。 由于机网接口的直接解法对非线 性负荷模型不太适应，采用非线性负 荷模型时，一般不应用直接法。
电力系统暂态稳定分析的时域仿真法
引言暂态能量函数法是基于一个古典的力学概念发展而来的，该概念中指出：“对于一个自由的(无外力作用的)动态系统，若系统的总能量V (V (X )>0，X 为系统状态量)随时间变化率恒为负，则系统总能量不断减少，直至最终达到一个最小值，即平衡状态，则此系统是稳定的”。
图9-1 滚球系统稳定原理图9-1所示的滚球系统在无扰动时，球位于稳定平衡点(stable equilibrium point ，SEP)；受扰后，小球在扰动结束时位于高度h 处 (以SEP 为参考点)，并具有速度v 。
该质量为m 的小球，总能量V 由动能221mv 及势能mgh (g 为重力加速度)的和组成，即0212>+=mgh mv V 若小球与壁有摩擦力，则受扰后能量在摩擦力作用下逐步减少；设小球所在容器的壁高为H (以SEP 为参考点)，当小球位于壁沿上，且速度为零时(即处于不稳定平衡状态)，相应的势能为mgH ，称此位置为不稳定平衡点(unstable equilibrium point ，UEP)，相应的势能为系统临界能量cr V ，即mgH V cr =根据运动原理，我们知道，若忽略容器壁摩擦，在扰动结束时小球总能量V 大于临界能量cr V 时，则小球最终将滚出容器，而失去稳定性；反之cr V V <，则小球将在摩擦力作用下，能量逐步减少，最终静止于SEP 。
而cr V V =为临界状态，显然可根据)(V V cr -判别稳定裕度。
对于一个实际系统要解决两个关键问题：一是对于一个实际系统如何构造(定义)一个合理的暂态能量函数，它的大小应能正确地反映系统失去稳定的严重性；二是如何确定和系统临界稳定相对应的函数值，即临界能量，从而可通过对扰动结束时暂态能量函数值 (即上例中的mgh mv +221)和临界值(即上例中的mgH )的比较来判别稳定性或确定稳定域。
这种判别稳定的方法统称为暂态能量函数法(transient energy function ，TEF 法)。
电力系统暂态稳定分析
电力系统暂态稳定分析摘要：伴随电力系统的快速发展，互联电力网络也越来越大，同时暂态稳定性问题越来越严重。
一旦电力系统丧失稳定就通常会导致较长时间、较大范围内出现停电现象而给人们的生产生活带来不便和严重的损失，甚至伤害，导致系统瓦解。
因此，暂态稳定是电力系统事故发生的重要因素。
由此可以看出，对电力系统在暂态稳定进行分析和探究具有非常重要的价值，有利于促进电力系统运行稳定性和安全性的提升。
关键词：电力系统；暂态稳定；影响因素；分析方法一旦电力系统丧失稳定就通常会导致较长时间、较大范围内出现停电现象而给人们的生产生活带来不便和严重的损失，甚至伤害，导致系统瓦解。
因此，暂态稳定是电力系统事故发生的重要因素。
1.电力系统稳定性概述电力系统要确保能够正常的运行，其系统的稳定性则是最为基本的前提和基础，只有这样，电力系统才可以持续的向各类用户提供符合质量标准的电能。
通常来说，根据其所承受的干扰程度的大小，可以将电力系统的稳定性分为暂态稳定和静态稳定两种，而本文中提到的暂态稳定分析则是对电动系统受到大的扰动之后，其系统中各发电机能否保持同步运行的能力进行分析。
2.电力系统暂态稳定水平的影响因素通常来说，对电力系统暂态稳定造成影响原因有很多，比如电机出现的故障类型、继电保护动作的时间以及点击的运行方式等等。
首先在同一种运行手段下，故障类型不同对暂态稳定造成的影响是也是不一样的，例如，造成影响最小的是三相短路故障，而造成影响最大的则是单相接地出现故障。
其次，在确保其它参数不变的状况下，线路运行的方式对暂态稳定所带来的影响是非常明显的。
再次，由于受微机保护，而使得故障切除的时间也不一样，因此其对系统稳定所带来的影响的不一样，稳定程度随着其变化而不断的降低。
3.电力系统暂态稳定分析方法从当前来看，对电力系统的暂态稳定进行分析的方式主要包括时域仿真法（也叫做逐步积分法）、直接法，以及人工智能分析三种。
另外，有些研究人员还将小波用在对电力系统暂态稳定性进行分析上，也获得了一些成就。
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三、发电机节点的处理和网络接口算法
考虑凸极效应的直接解法实质是将网 性方程实、虚部分开，增阶化为络复 数线 xy 同步坐标下的实数线性代数
方程，并将发电机方程由dq 坐标化为 xy 坐标，再和网络方程联立求解，最
终是在实数域内求解线性代数方程。
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三、发电机节点的处理和网络接口算法
考虑凸极效应的直接解法
型电力系统，可将负荷阻抗并入导 纳阵，这只要修正负荷节点的导纳 阵对角元，从而负荷节点转化为网 络节点，式中相应节点的
注入电流化为零。
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
发电机方程 可以改写成
I
G
E
'
U
G
jX ' d
jX ' d
Y G E Y GU G I ' Y GU G
暂态稳定时域分析的核心是当 t n 时刻的变已知时，如何求出 tn1 时 刻的变量值，以便由 t 0 时的变量 初值(一般是潮流计算得的稳态)，
逐步计算出 t1 , t2 , 当处理。
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时刻的变量值，
并在系统有操作或发生故障时作适
二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
下面先介绍上述简化模型下，tn ~ tn1 时段的计算方法。对于上述简化模
时域仿真法将电力系统各元件模型根据元件间 拓扑关系形成全系统模型，这是一组联立得微分方 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，并根据发电机转子摇摆 曲线来判别系统在大扰动下能否保持同步运行，即 暂态稳定性。
4
二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
Gij Bij U xj Gii Gx Bii Bx U xi U B G U B B G G j 1 ij ij yj ii y ii y yi j i
n
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三、发电机节点的处理和网络接口算法
第二章 时域仿真法暂态稳定分析
1、引言 2、简化模型时域仿真法暂态稳定分析 3、发电机节点的处理和机网接口计算 4、负荷节点处理 5、网络操作与故障处理 6、基于改进欧拉法和迭代解法的暂态稳定分析 7、基于隐式梯形积分法的暂态稳定分析 8、时域仿真法暂态稳定分析的研究动向
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一、 引言
电力系统暂态稳定分析的主要目的是检查 系统在大扰动下（如故障、切机、切负荷、重 合闸操作等情况），各发电机组间能否保持同 步运行，如果能保持同步运行，并具有可以接 受的电压和频率水平，则称此电力系统在这一 大扰动下是暂态稳定的
联立网络方程可解出
U , I , ,
G
负荷采用最简的线性负荷 模型，负荷方程
UL ZLIL
或
I Y U
L L
L
9ห้องสมุดไป่ตู้
二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
若网络节点导纳方程
YU I
上式构成了系统的基本方程。这是一组联立的 微分方程组合代数方程组。
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
I I I Y U
1 2 G
I 1 I x1 I y1 Y ' G E ' 1 ' X d X q' ' ' j 2 2 j e f , E ,U U 2 ' ' E I 2 I x2 I y2 ra X d X q
电力系统基本上是由发 电机、励磁系统、原动机及 调速器以及网络和负荷组成 的。其相互联系示于图8-1：
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
电力系统基本组成部分及相互联系示意图
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析 为了突出电力系统暂态稳定分析的 基本原理和步骤，发电机采用经典二阶 模型，忽略凸极效应，并设暂态电抗 x ' E 后的暂态电动势 恒定，从而忽略励磁 系统的动态，以简化分析。另外，忽略 调速器和原动机动态作用，即认为机械 功率 Pm 。
n
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三、发电机节点的处理和网络接口算法
I x G I y B
' B Ex U x ' G Ey U y
1 ' ' X d X q sin 2 cos2 E ' U x x 2 2 ' ' ' ra X d X q cos2 sin 2 Ey U y
2
一、 引言
电力系统暂态稳定分析目前主要有两种方 法，即时域仿真（time simulation）法，又称 逐步积分（step by step）法，以及直接法 （direct method），又称暂态能量函数法 （transient energy function method ）。
3
一、 引言
' d
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
定子电压标幺值方程
U
G
E jX
'
' d
I
发电机转子运动方程
d Tj Pm Pe dt d 1 dt
Pe Re U G I Pm const
式中
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
' I xi Gx Bx Ex' ' ' By G y E I y yi
Gij Bij U xj Gii Gx Bii Bx U xi Gij U yj Bii By Gii Gy U yi j 1 Bij j i
G
'
def
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二、简化模型时域仿真法暂态稳定分析
显然可以把 Y G 联立求解发电机方程和网络方程
的问题就转化为在发电机节点又注入电流 I ' G Y G E 时，网络方程的求解问题。网络方程的求解本质 上是求解一组复数线性代数方程，可以用高斯消 去法。
'
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三、发电机节点的处理和网络接口算法 发电机节点处理方法有四种类型： （1）发电机采用经典模型时的处理方法 （2）考虑凸极效应的直接解法 （3）考虑凸极效应的迭代算法 （4）考虑凸极效应的牛顿算法 下面介绍考虑凸极效应的直接算法和迭 代算法