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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/27 19:00:30
电力系统稳定性教学软件的开发
北方交通大学(北京100044)骆平杨少兵
摘要：着重叙述了电力系统稳定教学软件的特点及其实现过程，包括该教学软件的主要功能，处理、控制及输出等模块的实现。算例测试表明，此教学软件具有运行稳定、结果正确、使用方便、界面友好、功能齐备等特点，可用于教学、电气专业的岗位培训及科研工作。关键词：电力系统；稳定；教学软件；开发 由于电力技术行业的高技术、快过程和理论的复杂性，尤其是电力系统暂态分析(静态稳定与暂态稳定)所涉及的内容多、概念深且抽象化，故与其它学科相比，其CAI技术的采用更为重要。本系统通过计算机模拟技术使教学更加形象化、生动化，利于学生理解和掌握教学内容(见图1)。
图1功角特性参数设置
此电力系统稳定分析计算程序是“电力系统分析的教学软件开发”中的第三部分。其结构设计具有用户界面清楚的特点。计算内容包括教学、培训及教师研究(大纲中规定)的全部内容，能满足学校教学的要求。本系统开发基于微软公司的Win9x平台，采用可视化C 语言编程，界面友好、直观、操作简便。可视化编辑工具菜单动态灵活，清晰的对话框布局一目了然，使操作过程轻松自如；另外可视化技术能很好地利用计算机图形技术和方法，可对大量的数据进行处理,并用图形的方法形象而具体地加以显示，此软件充分利用了这一优势，具备执行效率高、运算方法严谨、教学演示生动形象等特点。能灵活设置电力系统稳定性分析的各种参数、扰动类型以及分析方法，可方便查阅系统运算的具体过程，结果清楚明了，可动画显示。1实现的主要功能及演示本程序做到系统所有数据可由用户任意设置(包括系统状态参数、输入功率、故障类型、切除时间等变量)及组合，适用性强。1.1静态稳定部分1.1.1以不同的电动势和电抗表示的发电机功角特性曲线绘制及稳定裕度4种功角特性(空载电动势和同步电抗、暂态电动势和暂态电抗、电源端电压、凸极机的空载电动势和同步电抗)及它们的定性比较见图1、2。
1.1.2扰动下系统的动态演示及δ—t曲线的绘制请参见图3、4。
1.2暂态稳定部分(1)这里可用改进欧拉法、分段计算法、四阶龙格库塔法求解转子运动方程，用户可任意指定故障类型和分析方法，并以多种组合形式绘制出发电机的摇摆曲线，同时算出系统的极限切除角度，指出系统是否稳定的判断，见图5、6。(2)分析计算过程中，使用者可以查询过程信息，见图7、8。(3)结论：我们以教学大纲规定的三种方法为开发研究内容，得到：分段计算法只适用于求解转子运动方程，它是从物理分析得到的方法；改进欧拉法是求解微分方程数值解的通用方法，计算精度为二阶；四阶龙格库塔法为四阶精度，且龙格库塔步长Δt的选择非常重要，如选择不当会引起数值计算结果不稳定。
2应用电力系统稳定性分析研究的是：电力系统在受到扰动后，凭借系统本身固有的能力和控制设备的作用，恢复到原始稳态运行方式，或者达到新的稳态运行方式的过程和性能。一般用以表示发电机组对系统或系统对系统间的同步运行稳定性。按中国水利电力部制订的《电力系统安全稳定导则》中的规定，分析、计算了电力系统的静态、暂态稳定。[1][2]下一页
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