基于EMTP计算引擎的电力系统暂态稳定虚拟仿真实验

实验报告

实验名称：基于EMTP计算引擎的电力系统暂态稳定虚拟仿真实验

学生账号名称：插入接口文本300

实验日期：插入接口文本304

一、实验成绩

总分插入接口文本1 分，满分100分。具体如下：

（1）理论考核：插入接口文本2 分

本项满分20分。

（2）实验考核：插入接口文本3 分

本项满分80分，各项得分具体如下：

实验环节	得分	满分
输电线测试	插入接口文本4	20
变压器测试	插入接口文本5	20
同步机测试	插入接口文本302	10
综合实验	插入接口文本7	30

二、实验结果

（1）模块实验-输电线测试

实验结果记录如下4个表格：

表1输电线正序阻抗参数测量结果

数据	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本8	插入接口文本12	插入接口文本16	插入接口文本20	插入接口文本24
Urms(V)	插入接口文本9	插入接口文本13	插入接口文本17	插入接口文本21	插入接口文本25
Irms(A)	插入接口文本10	插入接口文本14	插入接口文本18	插入接口文本22	插入接口文本26
P(W)	插入接口文本11	插入接口文本15	插入接口文本19	插入接口文本23	插入接口文本27

表2输电线正序导纳参数测量结果

数据	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本28	插入接口文本31	插入接口文本34	插入接口文本37	插入接口文本40
Urms(V)	插入接口文本29	插入接口文本32	插入接口文本35	插入接口文本38	插入接口文本41
Irms(A)	插入接口文本30	插入接口文本33	插入接口文本36	插入接口文本39	插入接口文本42

表3输电线零序阻抗参数测量结果

数据	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本43	插入接口文本48	插入接口文本53	插入接口文本58	插入接口文本63
Urms(V)	插入接口文本44	插入接口文本49	插入接口文本54	插入接口文本59	插入接口文本64
Irms(A)	插入接口文本45	插入接口文本50	插入接口文本55	插入接口文本60	插入接口文本65
Pmax(W)	插入接口文本46	插入接口文本51	插入接口文本56	插入接口文本61	插入接口文本66
Pmin(W)	插入接口文本47	插入接口文本52	插入接口文本57	插入接口文本62	插入接口文本67

表4输电线零序导纳参数测量结果

数据	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本68	插入接口文本71	插入接口文本74	插入接口文本77	插入接口文本80
Urms(V)	插入接口文本69	插入接口文本72	插入接口文本75	插入接口文本78	插入接口文本81
Irms(A)	插入接口文本70	插入接口文本73	插入接口文本76	插入接口文本79	插入接口文本82

进一步计算输电线各参数，并做结论分析：

表5输电线整体参数计算

参数	R₁/Ω	L₁/H	C₁/F	R₀/Ω	L₀/H	C₀/F
结果	插入接口文本83	插入接口文本84	插入接口文本85	插入接口文本86	插入接口文本87	插入接口文本88

结论分析：插入接口文本89

（2）模块实验-变压器测试

实验结果记录如下4个表格：

表6变压器励磁参数测量结果

测量参数	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本90	插入接口文本94	插入接口文本98	插入接口文本102	插入接口文本106
Uo(V)	插入接口文本91	插入接口文本95	插入接口文本99	插入接口文本103	插入接口文本107
Io(A)	插入接口文本92	插入接口文本96	插入接口文本100	插入接口文本104	插入接口文本108
Po(W)	插入接口文本93	插入接口文本97	插入接口文本101	插入接口文本105	插入接口文本109

表7变压器短路参数测量结果

测量参数	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本110	插入接口文本114	插入接口文本118	插入接口文本122	插入接口文本126
Uk(V)	插入接口文本111	插入接口文本115	插入接口文本119	插入接口文本123	插入接口文本127
Ik(A)	插入接口文本112	插入接口文本116	插入接口文本120	插入接口文本124	插入接口文本128
Pk(W)	插入接口文本113	插入接口文本117	插入接口文本121	插入接口文本125	插入接口文本129

表8变压器纯电阻负载实验数据

测量参数	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本130	插入接口文本138	插入接口文本146	插入接口文本154	插入接口文本162
Rload(Ω)	插入接口文本303	插入接口文本139	插入接口文本147	插入接口文本155	插入接口文本163
U1(V)	插入接口文本132	插入接口文本140	插入接口文本148	插入接口文本156	插入接口文本164
I1(A)	插入接口文本133	插入接口文本141	插入接口文本149	插入接口文本157	插入接口文本165
P1(W)	插入接口文本134	插入接口文本142	插入接口文本150	插入接口文本158	插入接口文本166
U2(V)	插入接口文本135	插入接口文本143	插入接口文本151	插入接口文本159	插入接口文本167
I2(A)	插入接口文本136	插入接口文本144	插入接口文本152	插入接口文本160	插入接口文本168
P2(W)	插入接口文本137	插入接口文本145	插入接口文本153	插入接口文本161	插入接口文本169

表9 变压器感性负载实验数据

测量参数	1	2	3	4	5
Vg(kV)	插入接口文本170	插入接口文本179	插入接口文本188	插入接口文本197	插入接口文本206
Rload(Ω)	插入接口文本171	插入接口文本180	插入接口文本189	插入接口文本198	插入接口文本207
Lload(H)	插入接口文本172	插入接口文本181	插入接口文本190	插入接口文本199	插入接口文本208
U1(V)	插入接口文本173	插入接口文本182	插入接口文本191	插入接口文本200	插入接口文本209
I1(A)	插入接口文本174	插入接口文本183	插入接口文本192	插入接口文本201	插入接口文本210
P1(W)	插入接口文本175	插入接口文本184	插入接口文本193	插入接口文本202	插入接口文本211
U2(V)	插入接口文本176	插入接口文本185	插入接口文本194	插入接口文本203	插入接口文本212
I2(A)	插入接口文本177	插入接口文本186	插入接口文本195	插入接口文本204	插入接口文本213
P2(W)	插入接口文本178	插入接口文本187	插入接口文本196	插入接口文本205	插入接口文本214

由表6、表7计算变压器励磁、短路参数如下：

表10 变压器参数计算

参数	R_m/Ω	L_m/H	R_k/Ω	L_k/H
结果	插入接口文本215	插入接口文本216	插入接口文本217	插入接口文本218

同时由表8、表9，可绘制变压器纯电阻负载、感性负载外特性曲线。结合曲线，可得如下结论：

变压器的外特性曲线随外接负载类型不同而插入接口文本219 （变化/基本一致）。具体地，外接纯电阻负载或感性负载条件下，两条曲线均近似为插入接口文本220 （弧线/直线），斜率均为插入接口文本221 （正值/负值），感性负载时的曲线斜率绝对值更插入接口文本222 （大/小）。

（3）模块实验-同步机测试

实验结果记录如下2个表格：

表11同步机空载实验数据

uF/uF0	0.2	0.5	0.8	1	1.1	1.2	1.5	2
If	插入接口文本223	插入接口文本225	插入接口文本227	插入接口文本229	插入接口文本231	插入接口文本233	插入接口文本235	插入接口文本299
UG	插入接口文本224	插入接口文本226	插入接口文本228	插入接口文本230	插入接口文本232	插入接口文本234	插入接口文本236	插入接口文本237

表12同步机短路实验数据

uF/uF0	0.2	0.5	0.8	1	1.1	1.2	1.5	2
If	插入接口文本238	插入接口文本240	插入接口文本242	插入接口文本244	插入接口文本246	插入接口文本248	插入接口文本250	插入接口文本252
Ik	插入接口文本239	插入接口文本241	插入接口文本243	插入接口文本245	插入接口文本247	插入接口文本249	插入接口文本251	插入接口文本253

由表11、表12，可绘制同步电机空载、短路特性曲线。结合曲线斜率分析，可计算同步机直轴同步电抗x_d = 插入接口文本254 。

（4）综合实验

第一部分，进行SMIB系统同步机发电暂态稳定分析。实验需记录4组波形如下（包括同步机励磁电流/转速/功角波形、出口功率波形）：

1）系统（无故障）稳定运行时，相应波形如下：

插入接口图片1

插入接口图片2

2）系统持续发生故障时，相应波形如下：

插入接口图片3

插入接口图片4

3）系统故障后，若未及时切除故障，系统将失稳，此时相应波形如下：

插入接口图片5

插入接口图片6

4）系统故障后，若能及时切除故障，系统可恢复稳定，此时相应波形如下：

插入接口图片7

插入接口图片8

另外，结合等面积法则理论计算和实验尝试，最终可确定故障极限切除时间在【插入接口文本255 ~ 插入接口文本256 】之间（精确到0.01s）。

结论分析：插入接口文本257

第二部分，进行SMIB系统新能源发电暂态稳定分析。实验需记录5组波形如下（包括新能源有功输出波形、系统运行点相平面图）：

1）新能源有功出力参考值为较大值，系统无故障，相应典型波形结果如下：

插入接口图片9

插入接口图片10

2）新能源有功出力参考值为中间值，系统发生故障，故障持续时间较短（小扰动），相应典型波形结果如下：

插入接口图片11

插入接口图片12

3）新能源有功出力参考值为中间值，系统发生故障，故障持续时间较长（大扰动），相应典型波形结果如下：

插入接口图片13

插入接口图片14

4）新能源有功出力参考值为较小值，系统发生故障，故障持续时间较短（小扰动），相应典型波形结果如下：

插入接口图片15

插入接口图片16

5）新能源有功出力参考值为较小值，系统发生故障，故障持续时间较长（大扰动），相应典型波形结果如下：

插入接口图片17

插入接口图片18

结合上述结果波形，可得如下分析结论：

对于新能源发电下单机无穷大系统，系统的暂态稳定特性与新能源有功出力参考值密切相关。具体地，当有功出力参考值较大时（超过一定限值），系统无故障时将插入接口文本258 （维持稳定/失稳）；当有功出力参考值适中时，系统在小扰动后插入接口文本259 （稳定/失稳），在大扰动后插入接口文本260 （稳定/失稳）；而当有功出力参考值足够小时，系统在小扰动后插入接口文本261 （稳定/失稳），在大扰动后插入接口文本262 （稳定/失稳）。可见，随着新能源有功出力参考值的不同，系统有着不同的暂态稳定域。

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