实验报告2：电力系统暂态稳定性仿真

《电力系统暂态分析》课程实验报告

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一、实验目的

1、掌握PSS/E软件的使用，能够熟练地在仿真环境中建立仿真模型，并

导入数据；

2、掌握暂态仿真步骤和故障设置方法；

3、能够分析仿真数据，利用等面积定则原理总结故障切除时间对暂态稳

定的影响。

二、实验内容及步骤

1.在PSS/E软件中搭建如图1所示仿真模型。其详细数据见文件

1mach1bus.raw。

图1 仿真模型示意图

2.导入数据文件。打开PSS/E程序，加载数据文件1mach1bus.raw；

3.计算潮流。点击Power flow→Solution→Solve(……)，点击Solve按钮，

Close退出；

4.显示潮流结果。点击Power flow→Reports→Bus based reports，点击Go

按钮，Close退出；潮流结果截图如图2所示。

图2 潮流计算结果

5.转换发电机类型。点击Power flow→Convert loads and generators，选择

Generators，再选Use Zsorce，点击Convert按钮即可，Close退出；

6.导入动态数据。点击File→Open，导入1mach1bus.dyr，点击OK退出；

7.设置仿真步长。点击Dynamics→Simulation→Solution parameters，在

Simulation parameters下面的Delta中填写步长为0.01，在Freq. filter中填写频率增量最大值为0.02，点击OK即可；

8.设置要输出的变量。点击Dynamics→Define simulation output（CHAN）

→Machine quantity，选择母线1和4上发电机的相应Angle变量即可；

9.选择输出文件，初始化并且运行到故障起始时刻。点击Dynamics→

Simulation→Perform simulation（STRT/RUN），在Channel output file中选择要输出到的out文件，比如选择a20（默认为a20.out）。在Run to 框中填写故障起始时刻，通常为0。再点击Initialize，然后点击Run，即可完成，Close退出。初始化结果截图如图3所示。

图3 初始化结果

10.设置故障。点击Disturbance设置，比如选择Line fault，在From bus框

中填写2，在to bus框中3，在Admittance的R框中填写2E9，在X框

中填写-2，即可，点击OK退出；

11.运行到故障切除时刻。点击Dynamics→Simulation→Perform simulation

（STRT/RUN），在Run to框中填写故障持续时间T1，比如T1=2s。点击Run即可完成，Close退出；

12.清除故障。点击Disturbance→Clear fault，选定要清楚的故障，点击GO

退出；

13.继续仿真。点击Dynamics→Simulation→Perform simulation（STRT/

RUN），在Run to框中填写想要仿真的时间总长T=7.5s。点击Run即可完成，Close退出。

14.改变故障持续时间T1=2.4s，输出的out文件改变为a24（默认为

a24.out），重复上述仿真，完成仿真后，Close退出。

15.改变故障持续时间T1=2.5s，输出的out文件改变为a25（默认为

a25.out），重复上述仿真，完成仿真后，Close退出。

16.改变故障持续时间T1=2.8s，输出的out文件改变为a28（默认为

a28.out），重复上述仿真，完成仿真后，Close退出。

17.打开PSS/E程序。

18.依次打开a20.out、a24.out、a25.out、a28.out文件。

19.在PSSE窗口中间左侧的Tree View窗口右下角选择Plot Data卡片。选

择窗口中的Channel Files中4个out文件中的1-ANGL曲线，拖到主窗口即可显示相应曲线。截图如图4，图5所示。

图4 T1=2s, 2.4s时的发电机1的功角曲线仿真结果

图5 T1=2s, 2.4s, 2.5s, 2.8s时的发电机1的功角曲线仿真结果回答问题：

（1）从图5中发电机1的功角变化曲线，说明了什么问题？功角变化曲线逐渐衰减的原因是什么？

答：说明发电机在故障后能否暂态稳定运行而不失步与故障切除时间有关，故障切除时间越小，发电机越容易达到暂态稳定稳定。原因：故障切除时间小，在故障切除后，在调节作用下，各发电机转子之间相对角位移随时间而衰减，最后消失，系统达到暂态稳定。

（2）如果将动态数据文件1mach1bus.dyr中1号发电机惯性时间常数由H1=140s，改变为H1=100s，在发电机要保证发电机1不失步的前提下，故障切除时间是增大还是减小？请说明原因？

答：发电机惯性时间常数变小之后，功角的变化率增大，故障期间加速能量增加，若要保证发电机1不失步则切除故障时间应该减小，这样才能保证减速能量大于或等于加速能量，保持暂态稳定。

（3）观察图4中发电机1的功角变化的周期大概为多少秒？

答：4.6s