二、电力系统稳定性仿真分析

电网静态稳定性简介

图画出的是一简单电力系统模型和等值电路，首段是发电机，其经过变压器 TI和双回线路供电给无穷大系统。

其中x=xTt+xd+xl+xt2。发电机发送电磁功率是

如果不计发电机励磁调节器的影响，也就是假定发电机的空载电动势E不变，那么发电机的功一角特性曲线为图画出的正弦曲线。

 a)正常运行方式及其等值电路 b)故障情况及其等值电路c)故障切除后及其等值电路。如果忽略原动机谓速器的影响，那么原动机发出的机械功率P不改变。

 电网静态稳定仿真分析

当发电机有功功率参数改为 0.737 6 pu 时，配置小干扰信号模拟系统的阶跃为 0.6 pu，运用 Simulink 进行仿真可得到发电机功角、转子转速随时间变化的曲线如图：

发电机功角变化曲线：

发电机转速变化曲线：

 减小线路电抗参数，使得系统电气连接薄弱，通过仿真得出发电机功角、转速变化的曲线如图所示：

可以看出当电力系统电气连接较强时，系统的静态稳定性更强。系统连接薄弱时发电机功角变化曲线：

 系统连接薄弱时发电机转速变化曲线：

电网的暂态稳定性简介

图画出了发电机正常运行，故障以及故障切除后3种状态下的功角特性曲线。

1）正常运行
正行运行时发电机的功率特性曲线为P，此时向无穷大系统输送的功率P与原动机输出地机械功率p相等(假设扰动后P保持不变)，图中发电机在稳定运行时，a点为正常运行点，此时的功角为δ。

 2）故障阶段
短路故障这个扰动产生以后功率特性就接着降为P，不过因为转子运动存在惯性，转子角度没可能发生突变，发电机的运行点由a点突变至b点，输出功率减小了很多，而原动机机械功率，不变，所以会出现较大的过剩功率。短路故障现象越厉害，户功率曲线幅值越低(三相短路时为零)，那么两者之间的功率差越大。

由于存在过剩转矩发中机转子会有一个加速过程，其相对速度(相对于同步转速)和相对角度8逐渐增大，使运行点发生转移，即由b点向c点移动。假如故障无法消除，那么过剩转矩将会一直产生作用，发申机会持续加速，将导致与无限大系统失去同步。

  电力系统暂态稳定性仿真分析

短路故障是一种较大的干扰，而在电力系统运 行中短路发生也较为常见，所以在研究电力系统暂 态稳定性时通常以短路故障作为检测电力系统是 否具有暂态稳定性的判据。以单机无穷大系统为 例，通过对电力系统元件建模，运用 Simulink 仿真 对简单电力系统的暂态稳定性进行分析。电力系 统暂态稳定性建立模块如图

 在上图的仿真系统中，分别在输电线路侧和发电机侧设置短路故障，仿真得到输电线路短路时发 电机转速变化曲线和发电机短路时发电机转速变化曲线，如图

输电线路短路时发电机转速变化曲线：

发电机端短路时发电机功角变化曲线： 

 由上图可知，发电机端短路对电网的影响更大，则对发电机端出线的稳定性应严格保障。

电网输电线路短路时电压测量情况：

 电网输电线路短路时电流测量情况 ：

 在输电线路短路时，电压水平由发电机到短路 点逐渐降低，而电流则逐渐增加。 对比图从两种故障类型的 发电机功角和转速曲线中可以发现，当发生三相短 路故障时，电网连接更弱，则发电机功角和转速变 化幅度更大，电力系统的暂态稳定性越差。

发电机转速变化曲线（三相短路）：

 发电机功角变化曲线（三相短路）：

 发电机转速变化曲线（单相短路）：

 发电机功角变化曲线（单相短路）:

 当电网输电线路增加时，电网的连接也就更加 紧密，发生短路故障时，发电机输送电磁功率也就 相对更加充足，这样电磁功率和发电机机械功率差 也就越小，电力系统暂态稳定性也就越好。 由图可以看出，当改善电网结构，比 如增加输电线路和采用分裂导线时，可增加电力系 统的暂态稳定性。

 增加一条输电线路时发电机转速变化曲线:

三、结论

 Matlab 仿真模拟得出了电力系统 电压电流和发电机功角转速变化曲线。通过分析 仿真结果得出如下结论： 1）当发生三相短路故障后，若能及时断开断路 器，则可保障电力系统暂态稳定； 2）当电力系统发生短路后，电压从发电机到短路点逐渐降低，电流逐渐增大；3）当采用一定措施后，比如增加输电线路数，可以增加电力系统的稳定性。