交直流电力系统的动态过程.pdf

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1、1交直流电力系统的动态过程交直流电力系统的动态过程华南理工大学电力学院蔡泽祥13922443321云南 曲靖 2008.321、电力系统动态过程概述2、电力系统电磁暂态过程3、电力系统机电暂态过程主要内容3一、电力系统动态过程概述1、电力系统的动态系统特征2、电力系统动态过程的时间尺度3、电力系统动态过程的分析手段41.1电力系统的动态系统特征电力系统的动态系统特征电力系统的两种运行状态：?电力系统的稳态运行：指电力系统正常的、相对静止的运行状态稳态分析；电力系统正常的、三相对称运行状态的分析和计算（如潮流计算）。?电力系统的暂态过程：指电力系统从一种稳定运行状态向另一种稳定运行状态的过渡。5

2、1.1电力系统的动态系统特征电力系统的动态系统特征（2）电力系统本质上是一个动态系统，物理元件包含储能元件，数学模型根本上应为微分方程描述；物理过程表现为系统从一个稳态到另一个稳态需要时间，是一个过程。因此所谓“稳态”是一个近似的相对概念：即相对于我们研究问题的主要特征，有些暂态被忽略了。61.1电力系统的动态系统特征（电力系统的动态系统特征（3）发电机（空载）突然短路暂态过程曲线71.1电力系统的动态系统特征（电力系统的动态系统特征（4）高肇直流极1 发生换相失败直流电压暂态过程曲线81.1电力系统的动态系统特征（电力系统的动态系统特征（5）贵广直流双极闭锁，切机后保持暂态稳定91.2电力系

3、统动态过程的时间尺度电力系统动态过程的时间尺度?电磁暂态过程：研究电力系统各元件中电场、磁场以及相应的电压、电流的变化过程。时间从几个到几个ms。?目的是分析系统故障和操作后可能出现的过电压、过电流，直流系统所涉及的动态过程就是这个阶段。另还有：继电保护、防雷、接地、电磁兼容、谐振过电压等应用。?模型特点：分布参数、波过程，忽略了时间常数较大的动态行为。时间电磁暂态机电暂态中长期动态s101.2电力系统动态过程的时间尺度电力系统动态过程的时间尺度(2)?机电暂态过程：研究系统在故障扰动后，发电机（电动机）电磁转矩变化所引起的电机转子机械运动的变化过程。机电暂态过程的涉及面很广，大致分为两大部分

4、：?发电机功角（同步）稳定问题：目的是分析电力系统中同步旋转的发电机能否保持同步稳定运行的能力（不失步、解列）。低频振荡、暂态稳定等即属于这一范畴。111.2电力系统动态过程的时间尺度电力系统动态过程的时间尺度(3)?暂态电压（负荷）稳定问题：主要分析电力系统在受到扰动后，考虑感应电动机、有载调压变压器等无功电压动态调节特性时，系统电压是否能保持稳定。?电压稳定问题和功角稳定问题往往是交融在一起的，在电力系统受到一个扰动后，这两个问题往往同时存在。?电压稳定问题主要涉及负荷区域与负荷特性；而功角稳定更关心是远距离输电的发电机。因此，电压稳定本质上属于负荷稳定问题，而功角稳定问题本质上为发电机稳

5、定问题。12?模型特点：功角稳定研究以发电机机电动态为主；而暂态电压稳定问题以感应电动机和有载调变压器分接头动态为主。时间尺度上以发电机、电动机机电时间常数为中心，忽略小时间常数的快过程（认为已结束），忽略大时间常数的慢过程（认为未开始）。?电压稳定问题相对比较新，因此在传统的电力系统稳定问题研究中未涉及，形成了相对独立的研究体系。1.2电力系统动态过程的时间尺度电力系统动态过程的时间尺度(4)131.2电力系统动态过程的时间尺度电力系统动态过程的时间尺度(5)?中长期动态过程：研究系统同步稳定结束后，系统过渡到新的稳态运行状态的动态过程。?目的是研究系统因有功、无功功率不平衡造成的系统全局性

6、稳定问题。涉及系统大面积停电的频率崩溃、电压崩溃、系统恢复控制问题都属于这一范畴。?典型的频率崩溃过程：大面积停电事故发电机低频保护动作丢失重要电源min)3(fffPfPPPkGLGh14?模型特点：忽略了系统各发电机（电动机）间的相对运动，将系统看作是一个刚性的整体，计及时间常数较大的锅炉、汽机、AGC等时间常数。1.2电力系统动态过程的时间尺度电力系统动态过程的时间尺度(6)151.3电力系统动态过程的分析手段电力系统动态过程的分析手段现场故障（试验）录波数据?故障录波装置目前的采样频率已达到500010000Hz，是微机保护的510倍，可以反映电力系统故障过程的细节。故障录波数据已成为

7、检验实际故障过程和继电保护动作的依据。目前，已有多种软硬件工具（故障录波分析软件和继电保护测试仪）可以完成故障录波数据回放。?继电保护故障信息系统：二次设备SCADA。16基于同步相量测量（基于同步相量测量（PMU）的广域测量系统（）的广域测量系统（WAMS）电力系统是一个电路系统，如果知道各节点（母线）电压相量（幅值和相位），则很容易求得各支路（供电线路）的电流、功率等。电力系统各母线的电压相量是表征电力系统状态的状态量。电压幅值比较容易测量，很早就有了测量装置。17 电压相位的直接测量比较复杂，其难点在于如何在高精度下保持不同地点测量的同步性。对于 50Hz的工频量而言，1 ms的同步误差

8、即可产生18的相位误差；而要保证相位误差不超过 0.1，其同步精度应不大于5.5s。同步相量测量原理18基于电压过零的电压相位检测基于GPS的同步相量测量PMU原理框图19 各PMU的采样时钟在GPS同步信号作用下，保证各测量点采样的同步进行。各PMU的CPU利用带有时间顺序编号的电压(电流)进行数据采样，不断地计算出电压(电流)的基波相量，并给它们置以相应的“时间标签”。将计算结果连同它们的时间标签实时传送至调度中心。由于各测量点的采样是同步进行的，同一时刻计算出的相量将具有统一的参考基准，其相位关系可直接进行比较。由此可实现对整个系统的相量同步测量。目前南网和各省电网正在建立覆盖所有主要厂

9、站的WAMS系统。由于该系统的建立，使人们第一次真正“看见”了系统的功角振荡。2021222324电力系统动态模拟试验电力系统动态模拟试验?电力系统动态模拟试验是物理仿真，基于标幺值相等的原理用小机组模拟大机组、用RLC元件模拟线路，用电动机、灯泡等模拟负荷。通过电流（电压）互感器输出的是与实际电网相近（二次电流、电压数量级也一致）的实时故障电流。动模试验已成为继电保护装置进入电网实际运行前必须通过的一个试验环节。我国高校最大的动模实验室（9台机）在清华大学，是国家重点实验室。25计算机实时仿真系统计算机实时仿真系统?动模试验的最大优势是物理仿真，一定程度上是“真”的，可以反映数学模型未描述的

10、现象。其最大缺点是定量性差，维护量大，很难建立大系统。随着计算机并行计算和计算机硬件的发展，计算机实时计算已有可能。计算机实时仿真系统即是通过计算机并行计算实时求解微分方程，通过D/A将计算结果转换为模拟量，经过功放输出为（二次系统数量级）的故障电流、电压，用于测试继电保护装置的动作情况，分析电力系统的动态过程等。26?目前，国际上最具代表性的3家产品：RTDS、Hypersim、Arane。国内许多继电保护厂家、高校和中试所都购买了RTDS产品，最大的在电科院，是为三峡电网模拟的，可以模拟36机的系统。?南网技术中心的RTDS系统在直流仿真方面在国内是最先进的。?华工电力学院引进的是Hype

11、rsim仿真系统。?国内中国电科院的ADPSS和殷图公司的DDRTDS具有类似功能，但模型和性能有待加强，价格和维护费用较低。计算机实时仿真系统计算机实时仿真系统27计算机仿真计算软件计算机仿真计算软件?以上都是面向实际装置的电力系统故障动态研究工具。由于大电网的复杂性，实际工作中有可能要求分析系统极端工况和故障情况下的继电保护运行状况，而这样的极端情况是没有故障录波数据的。动模试验和RTDS由于规模限制难以体现一个大电网系统级的运行环境和故障条件，也难以反映同一故障过程的不同断面或连锁故障序列。28?因此作为运行方式分析、系统电网规划、系统研究等更多的需要，（离线）的计算机仿真计算软件是应用

12、最广泛的而且也廉价得多。电力系统计算机仿真计算软件是应用计算机算法、程序求解描述电力系统的数学模型，将结果通过曲线或图表表示出来。计算机仿真计算软件计算机仿真计算软件29?计算机软件的最大优势是计算规模可以非常庞大、数学模型可以任意精细；缺点是计算速度较慢。目前，我国电力系统较多采用的计算分析软件有：?EMTP/EMTDC/ATP：电力系统电磁暂态计算程序。?BPA、PSASP：电力系统综合分析程序（机电暂态），潮流、短路、稳定。?其他软件：TSAT/VSAT/IPFLOW，PSS/E，NETOMAC，SIMPOW。计算机仿真计算软件计算机仿真计算软件30二、电力系统电磁暂态过程二、电力系统电

13、磁暂态过程1、电力系统电磁暂态过程概述2、电磁暂态分析的基本模型和方法3、PSCAD/EMTDC软件介绍312.1电力系统电磁暂态过程概述电力系统电磁暂态过程概述?电力系统电磁暂态过程的实质是电力系统中广泛存在大量的电场和磁场储能元件，也即描述这些元件电磁关系采用的是微分方程。?电力系统电磁暂态过程分析的主要目的在于分析和计算故障或操作后电力系统中可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。322.1电力系统电磁暂态过程概述电力系统电磁暂态过程概述(2)?此外，对于研究新型快速继电保护装置的动作原理、高压直流输电运行与控制、故

14、障测距原理以及电磁干扰等问题也常需要进行电磁暂态过程分析。?电力系统电磁暂态分析更关注的是系统层面，对元件的描述侧重其电磁动态特性对系统的影响。因此一般不适合于研究元件内部的电磁暂态机理，如：换流器内部器件故障、均压、均流机理，高电压中的局放、电弧熄弧和重燃等。33?由于电磁暂态过程变化很快，一般需要分析和计算持续时间在毫秒级以内的电压、电流瞬时值变化情况，因此在分析中需要考虑元件的电磁耦合，计及输电线路分布参数所引起的波过程，有时甚至要线路三相结构不对称、线路参数的频率特性以及电晕等因素的影响。2.1电力系统电磁暂态过程概述电力系统电磁暂态过程概述(3)34?随着计算机和计算方法的发展，现在

15、已研究和开发出一些比较成熟的数值计算方法和程序来对电磁暂态过程进行分析和研究，如基于H.W.Dommel模型的电磁暂态程序EMTP、EMTDC，具有很强的计算功能和良好的计算精度，已得到国际上的普遍承认和广泛应用，并仍在继续发展。2.1电力系统电磁暂态过程概述电力系统电磁暂态过程概述(4)35电磁暂态分析的基本思路是列出可以描述元件电压和电流关系的微分方程，然后应用数值方法进行求解。由于隐式梯形积分法比较简单，而且具有相当的精度和良好的数值稳定性，并能较好的适应刚性微分方程组，因此电磁暂态程序大多采用这种积分法。2.2电磁暂态分析的基本模型和方法电磁暂态分析的基本模型和方法36隐式梯形积分公式

16、隐式梯形积分公式对于常微分方程,根据微分定义，在上式可近似：因此，)(xfdtdx=),(ttt2)()()()(ttxftxftttxtx+=)()(2)()(ttxftxftttxtx+=37集中参数元件的暂态等值计算电路集中参数元件的暂态等值计算电路以电感元件为例：图电感元件电路（）实际电路；（）暂态等值计算电路()jkit()ju t()ku t()ju t()ku t()jkitLR()LItt38电感元件的微分方程：应用梯形积分公式化为差分方程即：其中：其暂态等值计算电路如图2-1b所示。kjjkuudtLdi=/)()()()(2)()(ttuttututuLtttitikjkj

17、jkjk+=)()()(1)(ttItutuRtiLkjLjk+=tLRL=/2)()(1)()(ttuttuRttittIkjLjkL+=集中参数元件的暂态等值计算电路集中参数元件的暂态等值计算电路39分布参数线路的等值计算电路分布参数线路的等值计算电路?电磁波的在线路中的传播接近光速：即，一条300km线路中电磁波从一端传递到另一端需要。?当分析问题的时间尺度远远大于这一时间时（如暂态稳定仿真的步长大约为10ms），可以认为线路的电气量是瞬时地从一端传递到另一端。这时可以将线路看作一个整体，即用RLC集中参数模拟。skm/1035ms140分布参数线路的等值计算电路分布参数线路的等值计算电

18、路?而电磁暂态分析的时间尺度大约为0.1ms级，也即线路的电气量从一端传递到另一端需要时间（10个步长），也即：线路电气量在线路的空间上有差异，这时就必须采用分布参数模型才能体现这一过程。相应的电气量在线路中是一个波过程传递的。?继电保护中研究行波暂态保护和故障测距时，必须基于分布参数线路模型。41分布参数线路的等值计算电路分布参数线路的等值计算电路?对如图所示单根无损线路，设单位长度电感和电容为常数，可以列出偏微分方程为：()ju t()ku t()jI t()kIt()jkit()kjitCZCZ0L dxiidxx+uudxx+kuju0C dx42分布参数线路的等值计算电路分布参数线路

19、的等值计算电路式中，为沿线电磁波的传播速度。上式通解为：=ttxuCxtxittxiLxtxu),(),(),(),(00=2222222222),(1),(),(1),(ttxivxtxittxuvxtxu00/1CLv=+=+=)(1)(1),()()(),(2121vtxfZvtxfZtxivtxfvtxftxuCC)(2),(),(1vtxftxiZtxuC=+)(2),(),(2vtxftxiZtxuC+=43?分别令和，可以得到从两端看进去的等值双端口电路模型：?据此暂态等值计算电路，它将分布参数线路的波过程转化为仅含电阻和电流源的集中参数电路，线路两端间的电磁联系由反映时刻两端电

20、压、电流的等值电流源来实现，而无直接拓扑联系。0=xlx分布参数线路的等值计算电路分布参数线路的等值计算电路=)()(1)(+=tItuZtikkCkj)()(1)(=tituZtIjkjCk)()(1)(+=tItuZtijjCjk)()(1)(=tituZtIkjkCj44直流系统电磁暂态模型直流系统电磁暂态模型直流输电系统构成：换流变压器、换流阀、直流输电线、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿电容器、避雷器等。45换流器的电磁暂态仿真换流器的电磁暂态仿真以如图整流器为例，其构成包括：电势源、电抗和阀元件。在电磁暂态仿真中，电势源是输入，电抗如前所述，阀元件为理想特性：关断漏电流

21、0，导通压降0。因此针对各个阀元件轮流导通的等值电路，分别列写其等值计算电路。例:阀5、6导通，下一个应触发1，由于内电感的存在，不会立即成为零，也不会马上上升为，而是阀1、5、6同时导通，等值电路如图。bdccbdbncmiIiuuuuuuu=,cLciaidI46aebeceCLCLCLaibici1i2i3i4i5i6idImunududUdLdIaubucubeceCLCLnumudIaubucu1i5i6idIrIaebeceCLCLnumudIaubucu1i5i6idIrIae47暂态等值计算网络的形成及求解暂态等值计算网络的形成及求解?无论是集中参数元件还是分布参数元件，在t

22、时刻的等值计算电路都由等值电阻和电流源组成，将各元件的等值电路按电网的实际接线进行连接后，便得到一由纯电阻和电流源组成的网络。?这一网络反映了时刻各元件本身及其相互之间的电压、电流关系，若该时刻外施电源和各等值电流源都已知，对等值计算网络进行求解可得到该时刻各元件的电压和电流，然后又可计算出时刻各元件的电压和电流。48?这样，从时刻开始，电气网络电磁暂态过程的计算，便转化为在各个离散时刻对等值计算网络的求解。?电磁暂态过程计算中，等值计算网络常用节点方程求解，即。0暂态等值计算网络的形成及求解暂态等值计算网络的形成及求解=tiGu=49RL电路的电磁暂态计算举例电路的电磁暂态计算举例iGu=)

23、(2)()1012001(ttItuiGuLL=+=500.11.0501.0959.0480.21.1401.1818.1900.31.2221.2597.4100.41.2961.3306.7050.51.3631.3936.067)(st)(ttIL)(tiL)(tuLtLeti6102)(=51EMTDC是加拿大Manitoba HVDC Research Center开发的面向直流系统研究的电磁暂态仿真分析软件，PSCAD是图形化的用户界面。PSCAD/EMTDC基于三相时域模型，对交流系统不对称故障具有同样适应性。PSCAD/EMTDC集成了直流六脉动阀组模型，以及触发控制、阀解闭

24、锁控制和触发角、熄弧角测量、阀阻尼回路和锁相环。2.3 PSCAD/EMTDC软件介绍软件介绍522.3 PSCAD/EMTDC软件介绍软件介绍PSCAD/EMTDC仿真软件特别适合于分析某些参数变化对所分析问题的影响，只需改变参数即可，而这在试验中是不易操作的；在利用PSCAD/EMTDC对实际系统或元件常规状态进行仿真研究的同时，还可用它作为验证新模型的仿真平台，如电机内部故障、变压器内部故障模型等，这既可以增加PSCAD/EMTDC的模型库，又可解决一些难题。53?集中参数电阻R、电感L、电容C；?随时间变化的电阻R、电感L、电容C；?电压源、电流源、多相谐波源；?单相或三相（耦合或理想

25、）变压器（双绕组和三绕组）；?多相（换位）分布参数线路模型和电缆模型；?多相型等值线路；?单相和多相逻辑控制断路器，用来模拟网络连接的改变及各种类型的短路故障；PSCAD/EMTDC元件模型库元件模型库54?旋转电机，不但可以模拟三相同步电动机、三相感应电动机，而且可模拟汽轮机、水轮机的调速器及交/直流励磁器的动态特性；?继电器模型，可模拟继电保护特性；?HVDC）及FACTS模型库，包括二极管、晶闸管、GTO、IGBT及避雷器模型库，可进行HVDC动态、电力电子动态特性、FACTS元件等仿真。?测量元件库，包括单相电压表、电流表、三相电压表（RMS）、瞬时有功功率/无功功率表、频率表及相位（

26、差）表。PSCAD/EMTDC元件模型库元件模型库55?控制系统模型库，包含91种交/直流控制、数字/模拟控制模型；?逻辑电路库，包含7种常用逻辑控制单元；?控制面板，包括滑动触头（slider）、开关（switch）、按钮（button）及调节控制盘（dial），运行中可在线控制参数值。PSCAD/EMTDC元件模型库元件模型库56?利用EMTDC丰富的元件模型库，借助PSCAD图形界面，用户可在面板上构造电气连接图，输入各元件有关参数值，程序运行时通过FORTRAN编译器编译、连接，运行结果随着程序的执行可在PLOT中实时生成曲线，以检验运算结果是否合理。此 外，PSCAD/EMTDC 不

27、 仅 可 与MATLAB接口，而且还具有强大的自定义功能及支持子网嵌套的功能，用户可根据需要创建具有特定功能的电路模型。2.3 PSCAD/EMTDC软件介绍软件介绍572.3 PSCAD/EMTDC软件介绍软件介绍发电机空载短路曲线5 0度合闸时的变压器涌流582.3 PSCAD/EMTDC软件介绍软件介绍高肇直流极1 换相失败直流电压一条300km线路，空载合闸于工频电压源的电流波形591、电力系统机电暂态过程概述2、机电暂态分析的基本模型3、机电暂态过程计算的基本方法4、BPA仿真软件介绍三、电力系统机电暂态过程三、电力系统机电暂态过程603.1电力系统机电暂态过程概述电力系统机电暂态过

28、程概述?电力系统机电暂态过程的核心是发电机的机（械）电（气）耦合：发电机转子运动方程。?电力系统发生故障和操作后，将发生复杂的电磁暂态过程和机电暂态过程。虽然，这两个暂态过程同时发生并相互影响，但是要对它们统一分析却十分复杂。beemJemePPPdtdTPPPk=22)3()(61?由于这两个暂态过程变化速度实际差别很大，在工程上通常近似地对它们分别进行分析。现有的主要分析工具一般都是侧重某一暂态过程，其中根本的区别在于建模：即哪些元件采用微分方程描述；哪些采用代数方程描述。?由于模型的时间尺度的差异，也决定了所采用的数值积分方法和积分步长：一般电磁暂态积分步长为0.1ms，而机电暂态为10

29、ms。3.1电力系统机电暂态过程概述电力系统机电暂态过程概述(1)62?电磁暂态过程关注的主要是系统的一个局部；而机电暂态由于电网同步运行的要求将涉及系统的整体，从而影响更大。?机电暂态过程中的稳定问题是影响系统安全运行的关键问题，因此备受关注，从而机电暂态过程及其分析和控制也是电力系统特别是调度部门最为关心，从而也是最重要的动态问题。3.1电力系统机电暂态过程概述电力系统机电暂态过程概述(2)633.2机电暂态分析的基本模型机电暂态分析的基本模型?交直流电力系统机电暂态分析的建模一般是交流和直流分别建模，并通过换流器准稳态模型接口的方式。?交流网络采取表征基波分量的相量模型，认为只有正序力矩

30、会参与机电耦合，对系统稳定有影响。直流交流最终等值为交流换流母线上等值负荷，交流系统则为直流系统提供等值电压源。?直流系统的准稳态模型是基于平均值描述各变量及其与交流系统的关系。直流对交流动态的影响通过直流控制系统来描述。643.2机电暂态分析的基本模型（机电暂态分析的基本模型（1）?电力系统基本元件包括发电机、励磁系统、原动机、调速系统、网络（线路、变压器）、负荷等。?机电暂态分析计算本质上与电磁暂态思路相同：列写各元件的微分方程和代数方程，然后应用数值积分方法求解微分代数方程组。?一般形式可表示为：0),(),(=yxgyxfdtdx653.2机电暂态分析的基本模型机电暂态分析的基本模型(

31、2)qEqEdEdEdIqIdUqU（或P）kZeMTmMTPSSUmTePe（及P）fUePtI&tU&LU&LI&LI&LU&ME&tItU663.2机电暂态分析的基本模型机电暂态分析的基本模型(3)?微分方程式由下列部分组成：?发电机转子运动方程；?描述发电机暂态和次暂态电势变化的微分方程；?描述励磁系统暂态过程的微分方程；?描述原动机及调速系统暂态过程的微分方程；?描述直流控制系统动态的微分方程。?描述负荷中感应电动机暂态过程的微分方程。673.2机电暂态分析的基本模型机电暂态分析的基本模型(4)?代数方程式由以下各部分组成：?网络方程式；?发电机定子绕组电压平衡方程式（除暂态、次暂态

32、电势微分发出之外的描述发电机电磁关系的其余方程）；?直流系统准稳态方程。?负荷中的静态负荷特性方程。68单机无穷大系统机电暂态模型单机无穷大系统机电暂态模型?转子运动方程?励磁绕组方程（暂态电势）tUqdqXXE,oU 0ePeeSTK+1tUrefUfqE=+=sinxUEPPPDdtdTdtdqmemJfqqqdEEdtEdT=+0693.2机电暂态分析的基本模型机电暂态分析的基本模型(6)?励磁调节器方程?代数方程)(trefefqfqeUUKEdtdET=+sin=xUEPqe70?机电暂态分析的时域仿真法（逐步积分法）与电磁暂态数值计算类似，通过求解机电暂态的微分代数方程组，可以求出

33、其数值解，从而分析系统受扰动后的暂态过程。?由于机电暂态过程的时间尺度要大很多，因此数值计算方法也与电磁暂态有较大的区别，积分步长一般为10ms。3.3机电暂态过程计算的基本方法机电暂态过程计算的基本方法71微分方程的数值解法微分方程的数值解法?欧拉法：对于微分方程：在到的积分步长，时刻的是已知量，则：?隐式积分法：),(yxfdtdx=ttt+t)(),(tytx)(),()()(tytxfttxttx+=+)(),(),(),(2)()(tytxfttyttxfttxttx+=+72代数方程的求解代数方程的求解?与微分方程的交替求解：将前述代入从而得出?与微分方程的联立求解：)(ttx+0

34、)(),(=+ttyttxg)(tty+=+=+0)(),()(),(),(),(2)()(ttyttxgtytxfttyttxfttxttx730123456020406080100120140160180200t(s)(o)01234560.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1t(s)Pe(p.u.)(t单机无穷大系统受到5负荷扰动的仿真曲线)(tPe743.4 BPA软件介绍软件介绍?目前我国电力系统应用最普遍的BPA 美国BPA开发，中国电科院进行了大量的本土化应用的适应性研究工作。?PSASP中国电科院自主开发?这两个软件基本都包含了电力系统主要分析工作：潮流、

35、短路、暂态稳定、静态稳定、电压稳定等。?BPA潮流及暂态稳定程序(原中国版BPA程序)包括BPA潮流程序和BPA暂态稳定程序。75763.4.1 BPA潮流程序潮流程序?基本功能：可进行交流系统潮流计算，也可进行包括双端和多端直流系统的交直流混合潮流计算。?自动电压控制。?联络线功率控制。?系统事故分析（N-1 开断模拟）。?网络等值。?灵敏度分析。?节点 PV、QV 和 PQ 曲线。773.4.1 BPA潮流程序潮流程序?确定系统极限输送水平：可方便地使系统发电机出力和负荷成比例地增加或减少，以预测网络对负荷的适应能力。?负荷静特性模型。?灵活多样的分析报告。?详细的检错功能。783.4.2

36、 BPA暂态稳定程序暂态稳定程序?基本解法是：所有微分方程线性化后用隐式梯形积分法求解；网络方程采用导纳阵三角分解后迭代求解。算法：算法：?发电机模型：负的负荷模型、经典模型、凸隐极机模型、双轴模型。?励磁系统模型：20种IEEE提出的励磁系统模型（包括直流整流子励磁机的励磁系统）和10种中国电机工程学会励磁工作组提出的模型。模型：模型：793.4.2 BPA暂态稳定程序暂态稳定程序?电力系统稳定器模型。?3种调速器、原动机综合模型；单独的汽轮机、水轮机调速器模型；7种原动机模型。?负荷模型：代数模型和感应马达模型。?静补及其控制装置。?各种稳定措施及其控制回路，包括切机、切负荷、电气制动及其

37、控制回路、快关阀门等。?串补和可控串补模型。803.4.2 BPA暂态稳定程序暂态稳定程序?两端直流及其调节系统模型：a可按定功率、定电流来调节；可按定功率、定电流来调节；b逆变侧定电压控制及调制；逆变侧定电压控制及调制；c模拟了电压、电流相关控制；模拟了电压、电流相关控制；d模拟了电流余裕控制单元；模拟了电流余裕控制单元；e可考虑交流系统故障对直流系统的影响；可考虑交流系统故障对直流系统的影响；f 可考虑直流系统故障对交流系统的影响；可考虑直流系统故障对交流系统的影响；g直流故障可模拟直流输电线短路、阀闭锁；直流故障可模拟直流输电线短路、阀闭锁；h可模拟直流功率定值变动；可模拟直流功率定值变

38、动；i 可模拟直流电流定值变动；可模拟直流电流定值变动；j 可模拟直流功率反转；可模拟直流功率反转；k可模拟用以消除低频振动的小方式调制；可模拟用以消除低频振动的小方式调制；l 可模拟改善暂态稳定用的大方式调制及双侧、单侧频率调制；可模拟改善暂态稳定用的大方式调制及双侧、单侧频率调制；m可模拟直流快速增带负荷。可模拟直流快速增带负荷。813.4.2 BPA暂态稳定程序暂态稳定程序?两端直流系统简化模型：简化模型可以考虑直流调制和余裕开关控制，但不能模拟直流功率反转和直流线路故障。?多端直流系统模型：a直流网络的精确模拟b控制系统的详细模拟c直流故障的模拟d直流线路零电流跳闸的模拟e直流换流器闭

39、锁和再起动823.4.2 BPA暂态稳定程序暂态稳定程序?模拟了多种继电保护自动装置。在暂态稳定程序中考虑了继电保护自动装置，把暂态过程与自动装置结合起来，这对正确研究事故过程、自动装置整体配合的原则、自动装置的定值，甚至自动装置的特性都有一定价值。目前程序中已有：距离保护、阻抗继电器、失步继电器、发电机及线路的低周保护、低单元保护、串联电容间隙保护、功率摇摆继电器、低压切电抗器等。?可以模拟各种对称及不对称故障。?可模拟各种复故障。?可模拟发电机失磁故障。功能：功能：8307夏大广东电网外电全失，系统频率变化曲线及和系统有功出力变化曲线07夏大深圳鹏城三台主变全跳，220KV母线电压曲线843.4.3 BPA软件辅助分析工具软件辅助分析工具?Clique 地理接线图格式潮流图绘制程序；?Joy 单线图格式潮流图绘制程序；?CurveMaker 曲线绘制工具。85谢谢！谢谢！