暂态分析第六章.
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1、第六章第六章 电力系统的暂态稳定性电力系统的暂态稳定性n第一节第一节 电力系统的暂态稳定性概述电力系统的暂态稳定性概述 n第二节第二节 简单电力系统暂态稳定性分析简单电力系统暂态稳定性分析n第三节第三节 发电机转子运动方程的数值解法发电机转子运动方程的数值解法n第四节第四节 自动调节系统对暂态稳定性的影响自动调节系统对暂态稳定性的影响 n第七节第七节 提高电力系统暂态稳定性的措施提高电力系统暂态稳定性的措施 n第五节第五节 复杂电力系统暂态稳定性分析复杂电力系统暂态稳定性分析n第六节第六节 电力系统异步运行的概念电力系统异步运行的概念第一节第一节 电力系统暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性概述一
2、、电力系统机电暂态过程的特点一、电力系统机电暂态过程的特点 电力系统大扰动：电力系统大扰动：1)1)负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等。负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等。2)2)切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等。切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等。3)3)发生短路或断线故障。发生短路或断线故障。 由大扰动引起的电力系统暂态过程，是一个由大扰动引起的电力系统暂态过程，是一个电磁暂态过程电磁暂态过程和发电机转子间和发电机转子间机械暂态过程机械暂态过程交织在一起的复杂过程。如果计交织在一起的复杂过程。如果计及原动机调速器、发电机励磁调节器等调节设备
3、的动态过程，及原动机调速器、发电机励磁调节器等调节设备的动态过程，则暂态过程将更加复杂。则暂态过程将更加复杂。第一节第一节 电力系统暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性概述二、暂态稳定性分析的基本假设二、暂态稳定性分析的基本假设( (一一) )忽略发电机定子电流的非周期分量和与它相对应的转子电忽略发电机定子电流的非周期分量和与它相对应的转子电 流的周期分量流的周期分量 定子非周期分量电流将在定子回路电阻中产生有功损耗，定子非周期分量电流将在定子回路电阻中产生有功损耗，增加发电机转轴上的电磁功率。一方面由于定子非周期分量电增加发电机转轴上的电磁功率。一方面由于定子非周期分量电流衰减时间常数很小，另一
4、方面，所产生的转矩以同步频率作流衰减时间常数很小，另一方面，所产生的转矩以同步频率作周期变化，其平均值很小，由于转子机械惯性较大，因而对转周期变化，其平均值很小，由于转子机械惯性较大，因而对转子整体相对运动影响很小。子整体相对运动影响很小。第一节第一节 电力系统暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性概述 采用这个假设之采用这个假设之后，发电机定、转子后，发电机定、转子绕组的电流、系统的绕组的电流、系统的电压及发电机的电磁电压及发电机的电磁功率等，在大扰动的功率等，在大扰动的瞬间均可以突变，同瞬间均可以突变，同时，这一假定也意味时，这一假定也意味着忽略电力网络各元着忽略电力网络各元件的电磁暂态过程。件
5、的电磁暂态过程。第一节第一节 电力系统暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性概述( (二二) )不计零序和负序电流对转子运动的影响不计零序和负序电流对转子运动的影响( (三三) )忽略暂态过程中发电机的附加损耗忽略暂态过程中发电机的附加损耗( (四四) )不考虑频率变化对系统参数的影响不考虑频率变化对系统参数的影响三、近似计算中的简化三、近似计算中的简化( (一一) )对发电机采用简化的数学模型对发电机采用简化的数学模型( (二二) )不考虑原动机调速器的作用不考虑原动机调速器的作用第一节第一节 电力系统暂态稳定性概述电力系统暂态稳定性概述xUEPEsindqqxxxxUxUEPEsin22sind
6、ddd2dqq dsin xUEPE第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析一、大扰动后系统的物理过程一、大扰动后系统的物理过程第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析T2LT1d21XXXXXsinsinmPXUEPT2LT1d21XXXXXXXsinsinmPXUEPT2LT1dXXXXXsinsinmPXUEPXXXmmmPPP第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析二、等面积定则二、等面积定则 PPtTT220Jdddddddddddddddd22ttttt第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态
7、 稳定性分析稳定性分析dddd22tddT0JPPTc0c0d212121dT2c0J202c0J202c0J0JPPTTTTPPtTT220Jddc0dTPP加速面积加速面积maxcdTPP减速面积减速面积c0dTPP加速面积加速面积maxcdTPP减速面积减速面积等面积定则等面积定则=0TPP根据等面积定则根据等面积定则可以确定发电机可以确定发电机的最大功角的最大功角sminmaxsddTTPPPP可以确定发电机可以确定发电机的最小功角的最小功角第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析三、极限切除角和极限切除时间三、极限切除角和极限切除时间 如果对应于某一故障切
8、除角，最大可能的减速面积与加速如果对应于某一故障切除角，最大可能的减速面积与加速面积大小相等，则系统处于稳定的极限情况，大于这个角度切面积大小相等，则系统处于稳定的极限情况，大于这个角度切除故障，系统最大可能的减速面积将小于加速面积，系统失去除故障，系统最大可能的减速面积将小于加速面积，系统失去稳定。这个角度称为极限切除角稳定。这个角度称为极限切除角 limc,应用等面积定则可以方便地确定极限切除角应用等面积定则可以方便地确定极限切除角 0dsindsincrlimc,lim, c0m0m0PPPPmIImIII0mIIcrmIII0cr0limc,coscosarccosPPPPP第二节第二
9、节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析摇摆曲线摇摆曲线 为了判断系统的暂态稳定性，还需知道转子抵达极限切除角为了判断系统的暂态稳定性，还需知道转子抵达极限切除角所用的时间，即所谓故障的极限切除时间所用的时间，即所谓故障的极限切除时间 可以通过求解故可以通过求解故障时发电机转子运动障时发电机转子运动方程来确定功角随时方程来确定功角随时间变化的特性间变化的特性 tlim, ct第二节第二节 简单电力系统暂态简单电力系统暂态 稳定性分析稳定性分析 应用等面积定则，人们可以方便地求出极限切除角从而确定应用等面积定则，人们可以方便地求出极限切除角从而确定极限切除时间，快速判断系统的稳
10、定性。但等面积定则只能直接极限切除时间，快速判断系统的稳定性。但等面积定则只能直接应用于单机应用于单机无穷大系统或两机系统无穷大系统或两机系统 。经过多年努力，南京电。经过多年努力，南京电力自动化研究院的薛愚胜院士终于在前人工作的基础上，成功地力自动化研究院的薛愚胜院士终于在前人工作的基础上，成功地研究出了可用于多机系统稳定判断的扩展等面积准则研究出了可用于多机系统稳定判断的扩展等面积准则 EEAC 第三节第三节 发电机转子运动方程发电机转子运动方程 的数值解法的数值解法)(1dd)1(ddeTJ0PPTtt 暂态稳定分析的主要目的之一是得出故障的极限暂态稳定分析的主要目的之一是得出故障的极限
11、切除时间切除时间 ，而要得出极限切除时间，必须得出功角而要得出极限切除时间，必须得出功角随时间的变化特性随时间的变化特性 ，为此，必须求解发电机，为此，必须求解发电机的转子运动方程。的转子运动方程。 t第三节第三节 发电机转子运动方程发电机转子运动方程 的数值解法的数值解法)(1dd)1(ddeTJ0PPTtt转子运动方程的特点：转子运动方程的特点： （1）方程是非线性的方程是非线性的（2）电磁功率不是连续的，存在突变电磁功率不是连续的，存在突变 第三节第三节 发电机转子运动方程发电机转子运动方程 的数值解法的数值解法实际电力系统暂态实际电力系统暂态稳定性计算要处理的方程可以分成两类稳定性计算
