PSPICE在电力系统静态稳定性的应用
胡永红1，陈汉雄2
（1．四川电力职业技术学院，四川成都 610072；
2．四川大学电气信息学院，四川成都 610065）
摘 要：提出了一种利用OrCADPSPICE9．1对电力系统静态稳定判据进行仿真分析的新方法。该方法简便且直观，将有利于弥补传统分析小扰动法中对此问题的符号判定法的不足。
关键词：静态稳定；小扰动法；PSPICE仿真
PSPICE是世界著名的模拟电路仿真标准工具。目前，在微电子电路计算中，PSPICE已经获得广泛的应用，同时电力系统也逐渐应用PSPICE进行仿真计算。在电力系统中，对于静态稳定性的判定一般采用小扰动法进行分析，由于小扰动法的关键步骤是确定小扰动方程A矩阵特征值实部的符号，从而判断系统在给定的运行条件下是否具有静态稳定性，这里将小扰动方程化为对应的PSPICE等值电路，应用PSPICE对其仿真，可将小扰动方程的特征方程以图形形式直观地表示出来，从而可直接确定系统的静态稳定性。
1 PSPICE具体分析及模拟方法
PSPICE的特点是能够针对具体的电路模型，采取相应的无源器件、有源器件和电源模型进行描述，然后做出包括直流分析、交流分析和瞬态分析等相应的分析。因此，利用PSPICE将电力系统静态稳定的小扰动方程化为对应的PSPICE电路模型，对其进行数字仿真，通过其计算之后的仿真图形，从而可直观地判定系统的静态稳定性。
为了清晰地说明问题，这里以简单电力系统为例，按小扰动法原理研究系统的静态稳定性。在进行的具体分析时，其相应的假定从习惯。
发电机为隐极机，现就计及发电机的阻尼作用进行讨论。
计及阻尼作用之后，发电机的转子运动方程为：
线性化后的小扰动状态方程为
A矩阵的特征值为：
下面分两种情况来讨论阻尼对稳定性的影响。
D∑>0，即发电机组具有正阻尼作用的情况。
3）当SEq＜0时，p1×p2＜0，其自由振荡的解为：
D∑即发电机组具有负阻尼作用的情况，在这种情况下可以看出，不论SEq取什么值，即不论系统运行在何种状态，特征值的实部总是为正值，系统
根据小扰动状态方程（1）式及上述阻尼对系统稳定的影响的分析，可以建立PSPICE的电路模型，对于△δ与△ω这两个状态变量，可分别用两个电容元件表示，以电容电压模拟这两个状态变量，再分别结合一个受控电流源，就可模拟（1）式的小扰动方程。其PSPICE模型电路如图1所示：
2 仿真算例
例已知电力系统的各元件参数的标幺值。
发电机G：
变压器电抗：XT1＝0．14，XT2＝0．11。线路L：双回XL＝0．293。系统的初始运行状态为V0＝1．0，S0＝1．0＋j0．2。发电机无励磁调节。此时若假定系统受到的小扰动量为△δ＝0．05，△ω＝0。
D∑发电机具有正阻尼作用时
1）若D∑=0.19,SEq=0.248时，此时D∑2>
由PSPICE仿真的自由振荡的解△δ随时间t单调衰减，所以可判定该系统是稳定的。
2）若D∑=0.09,SEq=0.248时，此时D∑2<由PSPICE仿真的自由振荡的解△δ是一个衰减的振荡，所以可判定该系统是稳定的。
3）若D∑=0.09,SEq=0.124，特征值有一正实数，由PSPICE仿真的自由振荡的解△δ是发散的，所以可判定该系统是不稳定的，并且是非周期地失去稳定。
D∑<0，即发电机组具有负阻尼作用的情况。若
由PSPICE仿真的自由振荡的解△δ是一个振幅不断增大的振荡，所以可判定该系统是不稳定的，并且是周期性地失去稳定。
3 结束语
通过OrCADPSPICE9．1对电力系统的静态稳定性进行分析研究、仿真计算，进一步突出PSPICE本身所具有的仿真能力，提出了一种在计算机上实现将分析静态稳定的传统小扰动法的符号判定法进行图形仿真的可能。通过PSPICE的仿真结果，确实为静态稳定性的判据提供了直观的图形依据，从而提高了对静态稳定性进行判定的准确性。希望能通过进一步深入地研究，为PSPICE在电力系统中的广泛运用进一步开拓一条新路。
参考文献
［1］ 何仰赞，温增银，汪馥瑛，周勤慧编．电力系统分析［M］．华中理工大学出版社1995．10．
［2］ 夏道止主编．电力系统分析［M］．水利电力出版社．．
本文关键字：稳定性 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
