基于dq0坐标系统的电力系统故障建模研究

摘要

本文提出基于dq0坐标系统，建立故障仿真计算需要的电力系统数学模型。dq0坐标系统是在派克变换的基础上形成，将参考坐标系设置在转子上的坐标系统，是早期用来分析同步电机具有时变系数矩阵微分方程的。经派克变换后，定子绕组和转子绕组的自感和互感，不在随转子位置的变化而变化。dq0三组变量互不相关，或相互解耦。经派克变换后的所有互感都是可逆的。在dq0坐标系统中，磁链方程成为常系数方程，进而使得动态元件的数学模型成为常系数微分方程。本文在基于dq0坐标系统的基础上，开发了电力系统的基本元件数学模型和电力线路故障下的非标准模型和电力线路故障的标准化模型，该模型具有通用性、系统性和规范化特点，有利于动态仿真，不对称故障和对称故障仿真结果表明该方法的准确性和可行性。具体研究体现在以下几个方面：
　　(1)开发了基于dq0坐标系统的电力系统基本元件的数学模型，如同步电机系统的数学模型、变压器的数学模型、电力线路和电力负荷的数学模型等，模型能真实反映电力系统实际运行的物理元件的实际工作过程，具有通用性和适用性。
　　(2)开发了基于dq0坐标系统的电力系统单重故障的故障数学模型，并建立了故障的非标准模型和标准模型，对于非标准化模型，文中给出了修改三轴(dq0坐标系统下的d轴、q轴和0轴)导纳矩阵的结构的方法；标准化模型只是修改三轴导纳矩阵的参数，而不该变三轴导纳矩阵结构，提高了系统故障仿真计算速度，模型具有系统性和规范化特点。
　　(3)本文开发了电力系统元件数学模型和故障时数学模型，并用单机无穷大系统和3机9节点系统进行了故障仿真计算，进行了电力系统暂态稳定性分析，仿真结果表明方法和所建立数学模型的准确定性和可行性。

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引言

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作及内容安排

2 电力系统元件dq0坐标系统的数学模型

2.1 引言

2.2 dq0坐标系统

2.3 同步发电机的数学模型

2.4 同步发电机励磁控制系统数学模型

2.5 水轮机及其调速系统数学模型

2.6 变压器的数学模型

2.7 电力线路的数学模型

2.8 电力负荷的数学模型

2.9 本章小结

3 电力系统故障dq0坐标系统的数学模型

3.1 电力网络的数学模型

3.2 电力网络故障dq0坐标系统的数学模型

3.3 电力系统dq0坐标系统的暂态模型

3.4 暂态模型初值

3.5 本章小结

4 仿真算例分析

4.1 故障仿真计算

4.2 小结

5总结和展望

5.1全文总结

5.2进一步工作展望

参考文献

致谢