第7章 电力系统稳定.pptVIP

第7章电力系统稳定运行 7.1电力系统稳定性的基本概念 稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰以后，能否经过一段时间回到原来运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的问题。如果能够回到新的运行状态，则认为系统在正常运行状态下是稳定的。反之，若系统的运行状态没有一个稳态值，而是随时间不断增大或振荡，则系统是不稳定的。 7.1电力系统稳定性的基本概念 电力系统静态稳定性:是指电力系统在某个运行状态下，突然受到任意的小干扰后能恢复到原来或者与原来很接近的运行状态的能力。 电力系统的暂态稳定性:是指电力系统在某个运行状态下突然受到较大的干扰后能够过渡到新的稳定运行状态或者回到原来运行状态的能力。 功角的概念 单机－－无穷大系统 总电抗： 由相量图可得： 两端同乘 功角的概念 分析：当发电机电势Eq和受端电压V均为恒定时，传输功率Pe是角度δ的函数，因此δ成为功角或功率角。而功率与功角之间的关系称为功角特性或功率特性。 功角δ的物理含义 （1）表示电势和电压之间的相位差； （2）表征各发电机转子之间相对空间位置（位置角）。 功角的概念 位置角δ分析 7.2同步发电机的机电特征 7.2.1转子运行方程 电力系统稳定性分析的方法和步骤 电力系统中各旋转元件的机电特性; 即求解一组非线性微分方程和代数方程，得到发电机功角随时间变化的曲线——摇摆曲线δ（t）。 找出系统稳定判据进行判别。 问题关键是求解非线性微分方程组，现常采用的方法： 数值解法——逐步分析法（计算机时域仿真） 简化法——非线性方程线性化（针对小扰动） 直接法——李雅普诺夫能量函数法（针对大扰动） 7.2同步发电机的机电特征 7.2.2发电机电磁转矩和功率 若 同步电机基本方程式有: 7.2同步发电机的机电特征 代入有功功率表达式，有 : 7.2同步发电机的机电特征 若 用暂态电势表示的电流电压关系如下： 7.4简单电力系统的静态稳定 发电机转子上转矩必须平衡，发电机才能稳定地与系统同步运行；但转矩平衡并不一定能稳定运行。 a点和b点均为转矩平衡点,但 a是稳定平衡点,b点为不稳定平衡点. 分析 7.4简单电力系统的静态稳定 分析 15.3 静态稳定的初步概念 分析结论 (1)静态稳定性：电力系统在运行中受到微小扰动后独立地恢复到它原来的运行状态的能力。 (2)功率特性的上升部分是静态稳定的，此时，电磁功率的增量ΔPe和功角的增量Δδ具有相同的符号，即 负荷的静态稳定 以一台异步电动机为例进行分析 负荷的静态稳定 负荷稳定：在正常运行时受到扰动后能保持在某一恒定转差下继续运行的能力。 在a点，负荷稳定,转差增量Δs与不平衡转矩ΔM具有相同的符号,即ΔM/Δs0;在b点,负荷不稳定,ΔM/Δs0. 稳定判据: 7.6 提高系统静态稳定性的措施 7.7 电力系统暂态稳定 电力系统机电暂态过程特点 暂态稳定性：电力系统受到较大的扰动之后各发电机是否能继续保持同步运行。 电力系统大扰动：1）负荷的突然变化 2）电源的突然变化 3）发生短路故障（作为检验暂态稳 定的条件） ①负荷变化后,系统内发电机机组有哪些调整? ②发电机调速系统会有哪些参数变化?对发电 机有何影响? ③发电机励磁调节器的作用是什么? 7.7 电力系统暂态稳定 电力系统受到大扰动后电磁参数要发生急剧变化 7.7 电力系统暂态稳定 基本假设 忽略发电机定子电流的非周期分量和与之对应的转子电流的周期分量，即忽略了网络中各元件的电磁暂态过程. 发生不对称故障时,不计零序和负序电流对转子运动的影响. 忽略暂态过程中电机的附加损耗. 不考虑频率变化对系统参数的影响. 7.7.1 简单电力系统暂态稳定的分析 简单电力系统 (单机—无穷大系统) 7.7.1 简单电力系统暂态稳定的分析 各种运行情况下的功率特性 7.7.1 简单电力系统暂态稳定的分析 系统正常运行： 短路时： 短路切除后： 一般情况下，XⅠXⅢXⅡ,PⅠPⅢPⅡ 大扰动后转子相对运动 正常运行时运行点a，功角为δ0。 短路时，工作点应在PⅡ曲线上。 短路切除后，工作点应在PⅢ曲线上PⅢ。 7.2.2 等面积定则 从δ0到δc过剩转距所做的功为： 因发电机转速偏离同步转速不大 令ω＝1 从δc到δmax转子动能增量 当满足 条件时，动能增量为零，发电机会恢复同步，即： ， 这就是等面积定则（equal-