电力系统分析基础第08章电力系统的稳定性

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1、第八章第八章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性一、基本概念一、基本概念电力系统的电力系统的运行状态运行状态稳态：运行参数变化很小稳态：运行参数变化很小电磁暂态过程电磁暂态过程故障分析故障分析（只考虑电磁变化，几十（只考虑电磁变化，几十msms）受到突然的扰受到突然的扰动，运行参数动，运行参数变化很大变化很大暂态：暂态：机电暂态过程机电暂态过程稳定问题稳定问题（同时考虑电磁与机械参量）（同时考虑电磁与机械参量）稳态性稳态性概念：受到扰动后，能否回到原来的状态或过渡到新的状态概念：受到扰动后，能否回到原来的状态或过渡到新的状态静态稳定：受小干扰，偏离原状态，干扰消失后又恢复平衡静态稳定：受小干扰，

2、偏离原状态，干扰消失后又恢复平衡（特点：变化量小，可线性化分析）（特点：变化量小，可线性化分析）暂态稳定：受大干扰，偏离有限，干扰消失后又恢复平衡暂态稳定：受大干扰，偏离有限，干扰消失后又恢复平衡（特点：变化量大，不允许线性化处理）（特点：变化量大，不允许线性化处理）动态稳定：受大干扰较长一段时间的过程，考虑调节与控动态稳定：受大干扰较长一段时间的过程，考虑调节与控 制装置作用，时间较长制装置作用，时间较长二、同步电机的转子运动方程二、同步电机的转子运动方程机械角加速度机械角加速度dtdJMMMJaET 转动惯量转动惯量原动机转矩原动机转矩电磁转矩电磁转矩机械角速度机械角速度0 =0EqU0转

3、子储存的动能：转子储存的动能： 20kJ21W转矩基准值：转矩基准值： 0GNNSM转子的惯性时间常数转子的惯性时间常数SWTTMSWGNkJ0J*0GNk2dtddtd2 tt：tP：0000 功角差功角差电角速度电角速度PPPMtddT*E*T*220J 三、简单电力系统的静态稳定三、简单电力系统的静态稳定1 1、功角特性曲线、功角特性曲线UGT1T2常数常数 UjXdjXT1jXL1jXL2jXT2.qE.UjXd.qE.UIUIURPddqq*.EE)IU( 2sin2sin0XXXXUXUEPXIUXIUEqdqd2dqEqddddqq sin0XUEPXIUXIUEdqEdqddd

4、qq凸极机凸极机隐极机隐极机2 2、静态稳定的概念、静态稳定的概念1)1) 分析分析a a点时：受干扰点时：受干扰aa获得正获得正PPE E获获PP，P P0 0不变不变 MM为负制动转矩，为负制动转矩，发电机减速，发电机减速， 回到回到aa， M=0M=0，但惯性作用但惯性作用继续继续 到到a a点点停止减少，在停止减少，在a a点点M0M0故须加速，故须加速， ，但由于阻尼达不到但由于阻尼达不到a a点，经过几次振荡后回到点，经过几次振荡后回到a a点，是静态稳定的。点，是静态稳定的。b b点时：受干扰增加点时：受干扰增加PPE E ，M 0M 0，故故继续继续 ，不能回到，不能回到b b

5、点。点。 受干扰减少受干扰减少时，由时，由b b点回到点回到a a点，但在点，但在b b点不能建立稳定的平衡，点不能建立稳定的平衡，故是不稳定的故是不稳定的2)2) 稳定判据稳定判据0dPdE XUEPdqmax 时稳定时稳定极限功率：极限功率：稳定储备系数：稳定储备系数：%100PPPK00maxp 正常运行正常运行：K KP P 15%15%故障状态故障状态：K KP P 10%10%3 3、利用小干扰法分析简单电力系统的静稳定、利用小干扰法分析简单电力系统的静稳定 sinPPPMtddTmax0*22J)sin)0max0*202J(PPPtd(dT dd!21d)sinPdPdPd(P

6、PtddTE22E2E0max022J0dPdtddTE22J 0)(SPTeq2J 两个根：两个根：TSPJeq1 TSPJeq2 eCeCtptp2121 分析分析: :1)1) 当当S Seqeq00时，时，P P1,21,2= = j j)tsin(C 考虑到阻尼时考虑到阻尼时, ,衰减振荡衰减振荡, ,稳定稳定2)2) 当当S Seqeq90900 0时仍然是时仍然是稳定的，但由于的稳定的，但由于的滞后调节，在滞后调节，在90900 0范围内，对范围内，对于装有调节器的系于装有调节器的系统，不能用统，不能用dP/ddP/d判断，而应用小干判断，而应用小干扰法分析。扰法分析。5 5、提

7、高静态稳定的措施、提高静态稳定的措施1)1) 采用自动励磁调节装置采用自动励磁调节装置2)2) 减少元件的电抗减少元件的电抗采用分裂导线采用分裂导线采用串联电容器采用串联电容器提高线路的额定电压等级提高线路的额定电压等级增加回路数增加回路数3)3) 改善电网结构和采用中间补偿设备改善电网结构和采用中间补偿设备四、简单电力系统的暂态稳定四、简单电力系统的暂态稳定1 1、分析、分析1)1) 假设假设a)a) P PT T不变（因为不变（因为1 1秒左右原动机调速器还不能有明显变化）秒左右原动机调速器还不能有明显变化）b)b) 对不对称短路，不计零序及负序电流对转子的影响对不对称短路，不计零序及负序

8、电流对转子的影响（零序：（零序：接法，无；负序：平均值为零的转矩，惯性大来不及反映）接法，无；负序：平均值为零的转矩，惯性大来不及反映）c)c) 只考虑正序分量的影响（用复合序网及等效等则）只考虑正序分量的影响（用复合序网及等效等则）X2X0X2X2X0单相接地单相接地两相短路两相短路两相接地短路两相接地短路三相短路三相短路短路点并入一个等效附加阻抗短路点并入一个等效附加阻抗Z Z2)2) 模型模型a)a) 正常运行时正常运行时UGT1T2常数常数 UXT1XLXLXT2.E.UXdX sinEUXPb)b) 故障时故障时 sinEUXPIIIIXT1XLXLXT2.E.UXdX?XXXXXX

9、X)21)(2TL1TdIII c)c) 故障切除后故障切除后 sinEUXPIIIIIIXXXXXL2T1TdIII XL.EXT1XLXT2.UXd3)3) 解释解释加速面积加速面积abcdkabcdk 大与大与减速面积减速面积dgfedgfe时时是暂态稳定的是暂态稳定的最大故障切除角最大故障切除角c cmaxmaxh h是暂态稳定的是暂态稳定的2 2、等面积定则、等面积定则0d)sin(d)sin(hCC0PPPPaxImII0axImI0 PPPPPaxImIaxImII0axImIhaxImII0C0limccoscos)(cos 3 3、用分段计算法求解转子运动方程、用分段计算法求

10、解转子运动方程不能线性化，只能迭代，一步一步计算不能线性化，只能迭代，一步一步计算4 4、提高暂态稳定的措施、提高暂态稳定的措施1)1) 采用自动励磁调节装置采用自动励磁调节装置3)3) 减少元件的电抗减少元件的电抗采用分裂导线采用分裂导线采用串联电容器采用串联电容器提高线路的额定电压等级提高线路的额定电压等级5)5) 改善电网结构和采用中间补偿设备改善电网结构和采用中间补偿设备2)2) 快速切除故障和自动重合闸快速切除故障和自动重合闸提高静稳有明显作用提高静稳有明显作用增大阻尼，改善暂稳增大阻尼，改善暂稳减少加速面积，增大减速面积减少加速面积，增大减速面积重合闸进一步增大减速面积重合闸进一步

11、增大减速面积4)4) 快速汽门控制、电气制动、变压器经小电阻接地快速汽门控制、电气制动、变压器经小电阻接地6)6) 系统解列，异步运行，再同步系统解列，异步运行，再同步汽轮机汽轮机快关汽门快关汽门水轮机水轮机电气制动，发生故障时迅速投入一个附加电阻电气制动，发生故障时迅速投入一个附加电阻变压器经小电阻接地变压器经小电阻接地单相故障的电气制动单相故障的电气制动联锁切机联锁切机总复习总复习第一章第一章 电力系统的基本概念电力系统的基本概念1 1、电力系统的概念和组成电力系统的概念和组成电力网、电力系统、动力系统及之间关系电力网、电力系统、动力系统及之间关系2 2、电力系统为什么要互联运行电力系统为