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1、福州大学至诚学院本科生毕业设计（论文）题 目： 故障类型对电力系统功角稳定的 影响分析 系 别： 电气工程 专 业： 电气工程及其自动化 2013年 5 月 20日独创性声明本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解福州大学至诚学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他
2、复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 故障类型对电力系统功角稳定的影响分析摘要随着电力应用在世界各国的竞争日益加剧，在电力市场条件下供电系统的安全稳定性问题日益凸现显。电力系统如果失去稳定，那么它所造成的损失是无法用数字来计算的。电力系统的稳定与否将严重的影响社会经济的各个领域。为了保障利益的最大化，提高电力系统的稳定性已经成为世界各国关于电力建设的主要问题和探讨方向。由于电力系统稳定性包括电力系统的功角稳定。因此研究分析电力系统的功角稳定性是分析电力系统稳定性当中一个不可或缺的环节。维持整个电力系统的功角稳定能为系统带来如下好处：一方面稳定
3、的系统能带来稳定的电压，并且提高电能质量的同时，还能避免引起短路导致的大电流和低电压的状况，从而降低供电系统的危险性；从另一个方面分析，倘若电力系统的功角失稳，可能会发生部分电网保护发生故障或者误操作，最终引起重大的电力事故。例如大面积停电，电网瓦解，严重的影响用户生产生活与工业产出。本论文结合专业理论知识，利用电力系统仿真软件BPA软件为辅助工具，通过输出报告分析来电力系统的稳定性。应用电力系统暂态分析和电力系统稳态分析中简单的例题做为例子，由给定的数据，然后使用BPA软件进行续潮流计算，得出数学模型后进行暂态稳定性分析。关键词：电力系统，功角稳定，BPA应用 Type of Fault o
4、n The Power System AngleStability AnalysisAbstractWith the application of power in the world of increasing competition in the electricity market under the conditions of security and stability of power system problems were becoming increasingly apparent. If you lose power system stability, so it is i
5、mpossible to use the loss figures to be calculated. Power system is stable or not will seriously affect the social and economic fields. In order to protect the interests of maximizing improve power system stability has become a world power construction on the main issues and explore orientation. The
6、 stability of the power system, including power system angle stability. Therefore, analysis of power system angle stability analysis of power system stability which is an integral part.Maintain the entire power system angle stability for systems bring the following benefits: on the one hand a stable
7、 system can bring a stable voltage, and improve power quality at the same time, but also to avoid causing a short circuit caused by high current and low voltage conditions, thereby reducing the risk of the power supply system; analysis from another aspect, if the power angle power system instability
8、 may occur some failure or malfunction of electrical protection, and ultimately lead to significant electrical incidents. Such as large area blackout, power grid collapse, severe impact on user productivity life and industrial production.This paper combines theoretical knowledge, the use of BPA powe
9、r system simulation software software aids come through the output report analyzes the power system stability. The use of power system transient analysis and steady-state analysis of power systems as the example of the simple examples from the given data, and then use the software to continue the tr
10、end of BPA calculated the mathematical model for transient stability analysis after.Keywords: Power system, Angle stability, The application of BPA目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究意义21.3 分析方法21.4 研究内容3第2章 同步发电机模型42.1 同步发电机关于电力系统功角稳定现象与机理42.2同步发电机的模型意义42.3同步发电机的七阶模型推导62.4同步发电机的六阶模型推导82.5同步发电机的五阶模型推导92.6同步发电机
11、的四阶模型推导92.7同步发电机的三阶模型推导112.8同步发电机的三阶模型推导122.8同步发电机的二阶模型推导122.9同步发电机模型总结13第3章 BPA的介绍和稳定性分析153.1 BPA概述153.1.1 BPA的介绍153.1.2 BPA的功能153.1.3 BPA部分使用介绍163.2 例题8-1稳定性分析193.2.1 单相短路设计243.2.2 两相短路设计263.2.3 三相短路设计27结论30参考文献31谢辞32附录1 电力系统稳态分析例题3-6的BPA潮流计算程序33附录2 电力系统暂态分析例题8-1的BPA潮流计算程序34附录3 电力系统暂态分析例题8-1的BPA单相
12、短路暂态分析程序35附录4 电力系统暂态分析例题8-1的BPA两相短路暂态分析程序36附录5 电力系统暂态分析例题8-1的BPA三相短路暂态分析程序37III故障类型对电力系统功角稳定的影响分析第1章 绪论1.1 研究背景伴随着世界各国经济的飞速发展，科学技术和社会发展也与时俱进。电能是社会发展和科学技术前进中必不可少因素。由于我们处于电气时代，现阶段基本可以认为，电能已经是人类赖以生存和发展的基本能源保障。因此电力行业在社会发展和科学进步中发挥着举足轻重的作用。从反方面而言，失去电力工业的支持和应用，那么就一定不会出现现阶段如此飞速发展的社会经济和科学技术。为了保持着飞速发展的社会经济科学技
13、术发展，必须保证稳定的电力系统，并且有它提供优质的电能。世界各国对电力系统运行和管理有这样几个基本要求。第一电能的安全，第二是优质的电能质量，第三是经济面向和满足用户的需求。在世界的生产生活中我们都知道没有稳定的电压，用电设备就不能满足用户的要求，更严重的会影响用户的生产生活。因此电压是衡量电能质量的中一个非常重要的因素。学习和查阅相关电气工程及其自动化的专业的书籍，我总结出功角和电压一样扮演着电力系统稳定的重要角色，具体的说是保障电力电力系统稳定是否稳定运行必不可少因素。因此保障供电系统功角稳定能使电力系统安全可靠为用户提供优质的能源。保障电力系统功角稳定性同时能够减少电力系统运行成本。这符
14、合现阶段国家提出的可持续发展战略。随着发电机逐渐形成一个庞大的网络，电力系统的稳定性也成为是一个越来越复杂的问题，因此对它的研究已经成为世界各国电力工作者和教学科研工作者等面对重要问题。人们经过多年的研究探索与实践经验发现系统的功角能否稳定对电力系统稳定性有着重大的影响。面对如此庞大电力市场挑战下，电力系统稳定性涉及到各行各业各个方面的实际利益。所以各类学者对电力系统的功角稳定的研究是有必要有目的性的研究。 电力系统的功角稳定包括三个方面的稳定：1.电力系统静态稳定。在我们研究范围内电力系统正常运行时遇到某些小干扰后，整个电力系统不发生非周期失步，通过一段时间后系统能自动恢复到初始正常运行状态
15、的能力。2.电力系统暂态稳定与静态稳定存在部分相同点，它们的不同点是电力系统遇到大干扰，系统是能恢复到初始正常状态或者还能够达到新的稳定的运行状态的能力。3.电力系统动态稳定就是说我们所研究的系统受到干扰后。不发生振幅不断增大的振荡而失步1。1.2 研究意义从我们的国家性质和现阶段的国情出发，电力这个行业从建国到现在和大多数能源行业一样，受国家垄断经营并且管理的一体化。面对人们对电力行业的巨大需求以及电力行业飞速的发展等挑战，这种由国家垄断的管理方式逐渐出现了一些或大或小的问题。这些问题主要有：长时间不可预测和控制的停电、发电厂内部设备浪费、电歇不稳定等等2。通过近年来人们研究，各大国总结出不
16、少宝贵的经验。另一个重大的问题是电力市场。电力系统的功角与电力市场有着潜移默化的关系。两者无论哪一方出现了问题都将相互影响。为了解决这个问题，在未来可能要对过去经营进行改革和创新。遵循公平竞争等原则，在有限的能源下走可持续发展道路，进行优胜劣汰，取其精华，去其糟粕，完善电力工业体制，根据实际情况提出了新的要求和方法。研究和探索的故障类型对电力系统功角稳定的影响分析问题就是基于以上进行的。在我们国家电力系统稳定性问题尤为突出，值得我们指出的是我国家是个重电源建设而轻电网建设的国家，这样的模式在建国初期能够满足国家和人民的要求，但是长期的这样运行，导致对电力系统的电压控制较为薄弱。这样就出现了稳定
17、性的问题。伴随着生产生活的进步，目前我国的负荷急速上升同时，如何保持电力系统稳定性的研究极其必要的，只有保持电力系统的稳定才能达到人们生产生活的要求。随着近几年的电力系统的飞速发展和人们不断的革新，域仿真法从理论上已经是非常成熟，为了更进一步它完善方法，世界各国主要目标是建立更加完善准确的发电机高阶模型和负荷模型；当然选择更精确有效率的数值积分方法并且尽可能节省机时与内存，从而加快计算速度，使它更具效率，也是另一个突破方向。1.3 分析方法电力系统暂态分析中对功角稳定的分析方法主要以数值积分为基础的时域仿真法和以能量函数为基础的直接法。 本书对于功角稳定的分析主要有以下这些方法。第一个是时域仿
18、真法，利用数值计算的方法，根据所列出的数值求出受扰动微分方程组关于时间的解，做好根据发电机的功角的变化来判别电力系统是否稳定。将系统中的任意两台发电机转子功角是否超过极限切除角作为暂态是否失去稳定的判别依据。时域仿真方法是从稳定性的本质出发，由于它计算准确可靠，经过多年的见证时域仿真法符合工程实际的需求。这个方法得到广泛的利用。另一个方法是直接法。由于时域仿真法的计算量很复杂，需要的计算的参数比较多。时域仿真法只能根据功角来判断系统是否稳定，不能得出稳定裕度，因此不能满足部分要求。 更重要的是它输出信息利用率很低。世界各国为了克服这些缺点，科学家关于能量函数的直接法由此诞生了。这种方法是根据能
19、量的角度来做为判别依据。原理是就是利用一个辅助函数（即李雅普诺夫函数）的性质来判断系电力统稳定与否2。它先构造一个李雅普诺夫函数，这个函数必须符合系统稳定。确定和系统临界稳定时所对应的李雅普诺夫函数值；这样就可以比较扰动结束时的李雅普诺夫函数值。将利亚若夫的值和临界值的大小做为判别系统的稳定性2。近几年通过不断的革新，能量函数的直接法得到的飞速发展，世界各国已经顺利的制作出许多性能良好的软件，但目前直接法在电力系统稳定计算中仍然无法取代时域仿真法的现实。本文主要应用时域仿真发进行分析电力系统暂态稳定的例子。1.4 研究内容合理科学的控制电力系统功角既能提高了稳定性能、电力系统的安全水平，同时给
20、电力行业从经济效益上带来十分可观的效益，然而电力系统的稳定性问题是一个个非常复杂的非线性问题，在众多的方法中确定最佳求解方法已经成为现阶段电力系统功角稳定性的趋势。本论文通过总结和探讨电力系统性，研究功角稳定的基本原理，在通过结合教材上的例子。利用BPA电力系统仿真软件进行潮流计算，在其中的得到报告表，分析某些短路类型对电力系统功角稳定的影响。第2章 同步发电机模型2.1 同步发电机关于电力系统功角稳定现象与机理功角稳定性问题在部分教材上也被称为发电机稳定性问题。电力系统的功角能否稳定的最根本原因是发电机这一部分引起的。也就是说电力系统功角从稳定变为不稳定的根本原因是发电机的输入和输出功率不平
21、衡造成的。在系统稳定正常运行时进一步的解释就是在正常运行的稳态情况下，之所以能让所有发电机转子速度保持恒定，是因为系统中的发电机组产生的电磁转矩和原动机输入的机械转矩平衡原因。当然可能因为某些原因例如短路，断线等大扰动使整个电力系统的部分结构和系统参数发生了比较大的变动，接着整个系统的潮流与系统各发电机之间的输出功率发生了巨大的变化，最终结果导致破坏了原动机和发电机的功率平衡，也就是说，在分析8-1的例子中，系统突然发生短路，原动机的机械功率不变，但是输出功率严重降低，因此发电机转轴上产生不平衡转矩，这个过剩的转矩导致转子转速变化。转子的速度发生了变化导致发电机转子之间同时产生相对运动，由于发
22、电机的的输出功率和转子的相对角度是相互影响相互作用的，由于故障的并没有切除转速和转子之间的先对角度继续发生变化。当然这种情况也有个限度，这个限度就是发电机相对角度超越稳定极限，最后发生了失稳。这就是电力系统暂态书里关于电力系统各发电机转子机械运动跟电磁功率变化的机电暂态过程3。电力系统正常运行的一个首要前提是每台发电机的转子速度保持一致，这样的同步转速也就是论文所探讨的发电机功角恒定使得系统不会发生震荡，保持正常运行。部分的发电机组的功角失稳的同时，也导致其他机组的转子失去同步造成系统稳定运行的破坏。电力系统长时间功角不稳定会导致电网保护发生误动作，严重时会发生电力事故，大面积停电，导致系统解
23、列严重的影响用户生产生活，更严重的造成运行人员伤亡。因此本论文研究发电机功角，根据电力系统仿真软件计算出稳定与不稳定的极限切除时间。2.2同步发电机的模型意义由于电力系统是一个庞大的网络，它不是有简单的一台发电机构而是由数百台发电机组成的一个复杂网络，这个网络还包括加励磁系统，调速器和原动机等等，这些参数将会出现多维的复杂综合问题，给计算带来很大的不便。为了方便在不同的场合下使用，人们常对同步发电机的数学模型做不同程度的的简化，使之能够运用与实际工程问题当中，而不是只存在与书本当中。dq0坐标下的同步发电机方程，如果单独考虑与定子d绕组，q绕组相独立的零轴绕组，则在计及dqfDQ5个绕组的电磁
24、过度过程以及转子机械过程时，电机分为7个模型6。对于一个拥有数百台发电机的网络中，外因此我们通过巧妙的简化和替换，来减少计算带来的压力。对于不同的实际问题及分析工具，电机模型当然也做了不同的的简化，因此同步电机实际的模型也有不同形势。同步电机的实际模型最重要的是简化假定是忽略定子绕组暂态。从而令定子电压微分方程中的，这样就把它化为代数方程。这里其中有个条件就是在电力网络和同步电机接口时。只让基波正序电量进入发电机定子绕组，以便使定子电压方程代数化6。下面介绍各阶的的导出思路。首先根据磁链守恒得出同步发电机10个基本方程（、）： 公式（2-1）经过park变化后的磁链方程为下式 公式（2-2）在
25、d轴和q轴的磁链方程可用（2-3）（2-4）表示 公式（2-3） 公式（2-4）经过park变化后的电压方程可用（2-5）表示如下 公式（2-5）2.3同步发电机的七阶模型推导推导前定义以下一组电势定子励磁电势、电机q轴空载电势电机、q轴暂态电势、电机次暂态电势、电机的d轴次暂态电势。 公式（2-6） 公式（2-7） 公式（2-8） 公式（2-9） 公式（2-9）（1）定子回路电压电压方程可得 公式（2-10） 公式（2-11）（2）转子电压方程有（2-5），（2-6）得出 公式（2-12）（3）D轴阻尼绕组的回路电压表达式将（2-7）带入（2-8）可得的表达式 公式（2-13）同样将（2-7
26、）、（2-8）带入（2-2）即可得d轴电流和D轴电流的关系式 公式（2-14）将（2-13）、（2-14）经过（2-4）可得出D绕组的电压方程 公式（2-15）由于可化简为 公式（2-16）（4）Q轴阻尼绕组的电压方程将（2-3）的第二式两边同时乘以得到 公式（2-17）由（2-3）的第一式解出带入（2-17）得到 公式（2-18）将（2-18）代入（2-3）得到和的关系 公式（2-19）同样将（2-4）得到Q轴绕组的电压方程，并令得到 公式（2-20）（2-5）转子运动方程 公式（2-21） 公式（2-22）这样有式（2-10）（2-11）（2-12）（2-16）（2-20）（2-21）（2
27、-22）构成的方程组就是发电机的7阶方程了。2.4同步发电机的六阶模型推导当需要考虑转子超瞬变过程时，并且考虑发电机转子的q轴g绕组。就是在五阶方程的基础上再加一阶，就构成了六阶模型。首先我们要先假设DQ绕组的时间常数比fg绕组的时间常数小，这样我们就可以认为超瞬变过程是有DQ绕组决定，fg绕组决定瞬变过程。瞬变过程的同步发电机磁链方程可以写为下形式。 公式（2-22）将上面两个方程消去得 公式（2-23）进行化简（2-24）根据可得到以下方程 公式（2-25）通过上面我们知道DQ绕组决定超瞬变过程，所以绕组D的电压方程可以得出 公式（2-26）这样我们根据同样的的计算方法介个gQ绕组的电压方
28、程得出 公式（2-27） 公式（2-28）转子运动方程同模型一 公式（2-29）2.5同步发电机的五阶模型推导五阶模型导出思路：方程数为10个，7个状态量（d、q、f、D、Q、），忽略定子暂态，、均为0，降为5阶，变量数变为16个（、），假设和为已知量（励磁绕组和原动机输入），变量减为14个，通过方程数为10（、）+2（、）+2（dq轴网络方程）=14个，可以求解。求解时将、保留，用替代，用5个磁链方程消去3个转子电流（）、和2个定子磁链、，、用、代替。方程数为5（）+2（、）+2（dq轴网络方程）=9个，变量为11个（9个未知、），可以求解6。方程为：公式（2-30）2.6同步发电机的四阶模
29、型推导四阶模型导出思路：首先在三阶模型的基础上引入有所对应的d轴电动势和d轴瞬变电动势，利用四阶模型和三阶模型在d轴上的结构相同，化简为下列方程 公式（2-31）消去得到q轴的磁链方程 公式（2-32）对q轴的磁链方程两边都乘以结合d轴电动势得到瞬变电动势 公式（ 2-33）有已知q轴次暂态电动势结合公式（2-34）此时消去将（2-34）代入（2-32）中得到 公式（2-35）对park方程进行改造，先令定子电压方程中，得出 公式（2-36）将（2-32）和（2-36）进行求解消去其中的这样我们就能得到四阶模型的定子电压方程 公式（2-37）又因为转子的电压方程，和三阶模型有点类似，在方程两端
30、同时乘以结合（7）化简为下面方程 公式（2-38）同理g绕组方程为在方程来那个段同时乘以结合（2-38）化简为 公式（2-39）对转子运动方程为公式（2-40）另一转子运动方程不变 公式（2-41）这样我们得出的（2-36）（2-37）（2-39）（2-40）（2-41）构成的方程就所需的同步发电机的四阶模型。2.7同步发电机的三阶模型推导三阶实用模型导出思路： 忽略定子绕组暂态和阻尼绕组作用，计及励磁绕组暂态和转子动态2。（1）忽略定子d、q轴暂态，即定子电压方程中、均为零；（2）在定子电压方程中，在速度变化不大的过渡过程中，误差很小；（3）忽略D、Q绕组，其作用可在转子运动方程中补入阻尼项
31、近似考虑。导出思路如下：（1）派克方程中忽略D、Q绕组，方程数变为6个，变量数变为12个（、），假设和为已知量（励磁绕组和原动机输入），变量减为10个。方程数为6（、）+2（、）+2（dq轴网络方程）10个，可以求解6。在忽略阻尼绕组的情况下，进行同步发电机的park变化，具体的就是将经过park变化后的磁链方程（2-1）和经过park变化后的电压方程可用（2-4）变为 公式（2-42）计算后保留定子侧的变量、，转子变量、用、代替，然后用3个磁链方程消去、。保留、（7未知）和、（2已知）共9个变量，方程为3个电压方程、2个转子运动方程和2个dq轴网络方程6。2.8同步发电机的三阶模型推导三阶模
32、型 状态量：（、）： 公式（2-42）若计及反映q轴瞬变过程中的g绕组的四阶模型 状态量（、）： 公式（2-43）2.8同步发电机的二阶模型推导二阶模型导出思路：（1）恒定的二阶模型，其状态量为（、）：先假定令，这样就能可以认为在励磁调节器的作用下使得保持不变对以上的模型进行简化得到以下方程。 公式（2-44）恒定模型忽略暂态凸极效应，并且让对上前两个方程进行合并，就得到以下的二阶模型 公式（2-45）2.9同步发电机模型总结现实中为了充分利用设备的容量，输送更多的电力，电力系统分析趋于精确及励磁系统的同台作用，采用发电机的三阶及更高阶的实用模型，这样可以确保安全经济的运行。但是参数不可靠的情
33、况下，采用二阶模型可以可到更可靠的结果。另外系统很大的情况下，并且对数据的精度要求不是很苛刻的条件下，也是优先采用二阶模型，因为高阶模型虽然得到的精度相对较高但是辅助的人力物力更多更大，所以优先选择二阶模型。当要求励磁系统动态时，可采用三阶或五阶，弱对实心转子要及其q轴转子的g绕组，则要才用四阶或者六阶。总结所有的方程起源点都是从派克方程出发，首先导出了abc相坐标系下的同步电机有名值方程，接着利用派克方程将abc坐标系下的方程转化为dq0坐标系下的同步电机又名值方程。根据方程，并给次相应的d轴、q轴等值电路。定义了相应的运算电抗，运算电导及其同步电机的实用参数，导出同步电机的各种实用方程，这
34、几种方程在电力系统的应用十分普遍。所有的模型中均假设：令定子电压微分方程中的并且一个重要的前提是在理想的电机出发。由于同步电机的转子是旋转的，我们将它归为旋转的铁磁元件，并有多个绕组组成，其动态过程非常复杂，而它在电力系统中又至关重要，它是电力系统的稳定性中不可或缺的一环。本次毕业设计的涉及主要内容是电力系统功角稳分析和影响。要求对发电机的模型进行分析和推导，更深入的理解电力系统的稳定性。第3章 BPA的介绍和稳定性分析3.1 BPA概述3.1.1 BPA的介绍首先BPA软件是由美国研发，1984 年以来我国电科院过通过对这个版本吸收和创新，顺利的诞生中国版的BPA程序。BPA能够兼容Wind
35、ows 9x/NT/2000 平台。目前主要以微机为主，它包括潮流程序、暂态稳定程序、人机界面及图形辅助计算分析程序等软件。现在我们使用的中国版BPA 是1990 版BPA 程序的升级版。它经过近些年投入大量的人力物力，增加了很多新的功能，例如新的励磁模型，更多的负荷类型，增加对不对称故障的处理能力，满足实际现场工作的需求。BPA主要有以下三个几个界面，它们分别是PSAP的界面：可以进行.dat,.swi,.pfo等文件进行运行、潮流计算界面：主要是编辑潮流程序的.dat文件、稳定计算界面和数据文件编辑器界面：主要是编辑暂态程序.swi文件程序。其中BPA潮流计算程序是软件的核心、有单线图格式
36、潮流图程序、地理接程序及稳定曲线作图工具为辅助工具，更加让系统更加形象化，为用户带来很大的便利。BPA长时间广泛应用于在我国电力系统的各个部门。软件计算范围大、速度快、稳定性高、仿真功能功能强等优点。因此BPA成为我国电力系统分析计算中主要软件之一。3.1.2 BPA的功能(1) 基本功能：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。计算方法采用PQ 分解法和牛顿拉夫逊法相结合，以提高潮流计算的收敛性能。程序通常先采用PQ 分解法进行初始迭代，然后转入牛顿拉夫逊法进行求解潮流12。(2) 仿真联络线各功率控制：BPA软件应用发电控制的功能，无需手动控制系统线路功率交并且将它转
37、换用户所需值。自动发电控制功能也称AGC12。 (3) 自动电压仿真控制：同步发电机PQ，PV，平衡节点的电压控制。不仅能控制PQ、PV 和缓冲节点，它还具备同步发电机远距离遥控高压母线。(4) 系统网络等值：软件根据REI的方法，能够对用户所选的地方实行静态等值，这样可以保障等值网络潮流计算结果与原始网的潮流结果大致一样。(5) 电力系统事故的影响分析：软件能够模拟电力系统中各个元件发生故障以后的状态记录他们的参数，用户根据软件提供的N-1断线法迅速找出系统的脆弱环节，根据系统的各个参数，制定补偿和解决方案。提到稳定性，提供更优质的电能，满足用户的需求。(6) 系统灵敏度分析：找出电力系统的
38、扰动量参数，通过软件得到关于线路损耗、电机功角、节点电压灵敏度和线路功率、网络损耗等灵敏度分析报表。(7) 节点P-V、Q-V和P-Q曲线：用户可以在系统施加电压、无功或有功扰动后，程序可自动得出模拟一些曲线，它们是关于P-V、Q-V和P-Q变化。(8) 多形式系统参数分析报告：用户通过编写潮流程序.dat文件，应用控制语句填写full，这样可以在程序运行后的到多种类型的报告。系统有16种报告，用户按照自己所需的可以进行选择自己所需的报告。(9) 系统负荷静特性模型：用户可以建立一个关于自选功率、电流和阻抗模型，更方便应用软件的模拟出电压功能，分析他们对负荷的影响和作用。(10) 检查错误功能
39、：和大多数程序编辑软件一样，当你编辑程序时，运行后，如果程序中有问题，在输出的报表会提示你哪里出现了问题。例如卡片不能识别，线路不存在等等。软件经过改良有近 900 多种检错信息，用户通过错误提示，进行对程序的修改。3.1.3 BPA部分使用介绍首先是BPA的系统和个文件运行的流程图3-1。图3-1 BPA整体运行流程图1第一步进入BSD-BPA的界面的图标是：2 BPA软件主要的使用可以总结为两个部分，输入部分和输出部分。输入部分可以分为程序控制语句，和节点数据和支路数据，其中数据卡片是核心，根据不同的节点分类有不同的节点卡片。卡片的添加图标为：本次设计主要涉及以下几种类型的数据卡片。第一个
40、是节点数据卡。由于节点的类型分为三类，平衡节点，PQ，PV节点。节点卡片为B卡。输入格式主要如下不同列代表不同的内容，下面简单的介绍我在本次毕业设计中所使用的卡片和卡片所需填的内容。结合电力系统稳态分析中3-6的例子。B卡如下：B bus_2 1 10.2 0.2第1列填写卡片的类型，基本的的卡片类型主要有节点卡B,线路数据卡L，变压器卡T。第718列填写节点的名称和基准电压，第19到20列填写分区名。第2130填写有功负荷与无功负荷。第3138分别填写并联有功负荷和并联无功负荷。在3-6的例子中存在5个节点，节点1为平衡节点（使用BS卡），其他的都为PQ节点（B卡）。线路是连接节点所必须的，
41、在BPA仿真软件中线路卡片为L卡。格式如下：L bus_1 1 bus_3 1 0.08 0.24第1列填写卡片的类型。第7到18列和B卡一样也是填写节点的名称和基准电压。第19到20填写分区名。第2031填写它所接的另一节点名称和基准电压。第38到40填写并联线路数目号。第3950填写线路的阻抗标幺值。第5162填写线路对地电抗。第6366填写线路的长度。要构成一个完整的系统，变压器也是其中一个重要的部分。变压器的卡片T卡，下面是T卡的格式介绍：T B1 15.5 母线1 209. 0.130 18. 242.第一列于B卡和L卡一样，填写卡片的类型。第15到18填写基准电压。第20到27列填
42、写变压器一侧名称。第28到31填写变压器另一侧电压。第45到50列填写漏抗标幺值。第63到67列填写分接头1的电压值。第68到72填写分接头2的电压值。3程序编完后的运行按钮为：电力系统稳态分析3-6例题电路网络如图3-2，潮流计算程序为附表1，潮流结果输出为图3-3图3-1 电力系统稳态分析3-6系统图图3-3 例题3-6 BPA仿真结果3.2 例题8-1稳定性分析本次毕业论文的研究的功角稳定性分析是结合电力系统暂态分析书中例子8-1进行分析。图3-2是例题8-1的系统图。图3-2电力系统暂态分析8-1系统图为了更方便的进行电力系统暂态稳定分析，我们将图3-2进行化简，方便对等面积法则的理解
43、，将系统图分别简化为为发生故障时，和发生故障两种情况，结合例子进行分析，分别如图3-3，图3-4。图3-3短路前系统图图3-4短路后系统图网络未发生故障正常运行时电势E与无限大系统之间的电抗为 公式(3-1)由短路后的系统图3-4，短时增加一个附电抗，电势E与无穷大的阻抗为 公式(3-2)通过上式分析的出短路后电抗总是比系统正常运行的时候小，还有另外一种情况是如果发生的是三相短路，那么为零，这是发电机就无法与系统无法联系，我们可以认为发电机没有输出功率。由于发电机的电磁功率与功角存在一个正弦的关系，有图3-3和图3-4得出，它们的发电机的输出功率短路前后分别为 公式(3-3)这样我们可以通过下
44、面的曲线图3-5。图3-5功率曲线图由发电机的电磁功率和功角的关系我们可以得出曲线图，故障前的曲线为1，故障后为3，保护装置作用后为2。整个电力系统正常运行原动机的机械功率表示为。发电机的输出功率为。当系统正常运行的时候存在。图3-5的a是正常运行点，当这是发生短路时，系统电抗增大，发电机的输出功率减小，但是原动机的的机械功率保持不变，这样，这是就存在一个产生一个功率差导致过剩转矩，过剩转矩会使得发电机的转子加速，但是在短路的那一瞬间，运动的物体由于惯性的作用，转子的角度不好瞬间变化。这时运行点由a变化到d，随时间的变化，转子加速，功角变大，运行点由d向k点移动，如果线路不存在继电保护装置，那么转子会不断的加速，直到与系统失去联系。如果这时候继电保护动作，故障被切除，假设是在k点被切除，那么功率特性曲线变为II，这是转子由于惯性不会马上变化，由曲线可以知道，这时候发电机的输出功率大于原动机的机械功率，转子速度开始减慢，但是我们知道转子此时的转速必然比同步转速快，还得继续增大，此时运行点d向e运行，假设这是转子速度降到同步转速，停止增大，但是还是不满足发电机的平衡条件，运行点由于转子转速的降低开始回头，由运行