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第十七章 电力系统暂态稳定性 17-1 暂态稳定分析计算的基本假设 17-2 简单电力系统暂态稳定的分析计算 17-3 发电机转子运动方程的数值解法 17-4 复杂电力系统暂态稳定的分析计算 17-5 暂态稳定实际计算中系统各元件的数学模型 17-1 暂态稳定分析计算的基本假设 一、电力系统机电暂态过程的特点 二、基本假设 17-2 简单电力系统暂态稳定分析 一、各种运行情况下的功率特性 二、大扰动后发电机转子的相对运动 ——物理过程分析 三、等面积定则 四、等面积定则应用 四、等面积定则应用 一、分段计算法 一、分段计算法 一、分段计算法 一、分段计算法 一、分段计算法 二、改进欧拉法—— 二、改进欧拉法 二、改进欧拉法 二、改进欧拉法 二、改进欧拉法 * 暂态稳定问题是指电力系统受到较大扰动后各发电机是否能继续保持同步运行的问题。 大扰动： （1）负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等； （2）切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等； （3）发生短路故障 短路故障扰动最严重，常以此作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。 计算目的： 确定系统在给定的大扰动下发电机能否继续保持同步运行。 因此只研究表征发电机是否同步的转子运动特性，即功角摇摆特性δ(t) 1、忽略定子电流的非周期分量和对应的转子电流的周期分量(if ,V,I,P可突变) 2、不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响 3、忽略暂态过程中发电机的附加损耗 4、不考虑频率变化对系统参数的影响 三、近似计算中的简化 1.对发电机采用简化的数学模型 2.不考虑原动机调速器的作用——进一步近似，PT =const b. 暂态过程E’q 恒定不变——E’q 、 x’d 、 xq c. 实用计算中—— E’ 、x’d 模型(E’ 、δ’ ) d. 发电机模型将简化用 E’ 和 x ’d 表示。 a. 假定阻尼绕组开路 17-1 暂态稳定分析计算的基本假设 正常运行： 发生短路： 故障切除后： 17-2 简单电力系统暂态稳定分析 17-2 简单电力系统暂态稳定分析 物理过程分析→结论： 转子在第一加速过程中积蓄能量在随后的第一减速过程中释放——稳定 等面积定则 暂态稳定判据： 17-2 简单电力系统暂态稳定分析 1、最小摇摆角 2、极限切除角 意义：为保证稳定，须—— rad 17-2 简单电力系统暂态稳定分析 3、极值比较法判断简单系统暂态稳定性 (1) 已知故障切除时间 (2) 已知极限切除角 4、简单系统暂态稳定储备系数 ——暂态稳定裕度的概念 MS1；值愈大——裕度愈大——承受大扰动的能力越强 17-3 简单电力系统暂态稳定计算——发电机转子运动方程得数值解法 1、 概述 (1) 基本内容：求解转子运动方程→δ(t)→判断暂态稳定性 (2) 基本特点： (3) 分段计算法的基本思路与假设条件思路：计算时间(0~τ) →一系列微小时间段△t  → 分段计算每△t的△δ假设：(1) 每△t内的加速度a 恒定不变， 等于区间始、末平均值a(av)(n) ——匀加速运动 (2) 每△t内的相对速度△ω(n) 恒定不变 等于区间初始值 (3) 每时间段间隔相同为△t ——计算步长 17-3 简单电力系统暂态稳定计算—— 2、 算法描述—— (1) 功角递推公式 已知：段△tn 末δ(n) →求 δ(n+1) 由假设条件，有 递推公式—— 2、 算法描述 (2) a (n) : 17-3 简单电力系统暂态稳定计算 ① 计算时间的起始时刻 t0 ② 无操作或故障的任意时刻 tn ③ 操作、故障时刻 tc 2、 算法描述 (3) a (n) 的计算——算法的完整描述 17-3 简单电力系统暂态稳定计算 ① 短路(故障)后的第一个时间段 △t1 ② 短路过程中其它时间段 △tk+1 ③ 故障切除时刻 tm后的第一时间段△tm+1 ④ 故障切除后的其它时间段△tp+1 17-3 简单电力系统暂态稳定计算 3、 应用注意： (1) 计算步长的选择——一般， △t=0.01s~0.05s △t 过大——计算时间短，精度较低  △t 过小——计算时间长，累积误差大 (2) 简单系统暂态稳定性的判断 稳定(第一摆稳定) 注意：多摆稳定问题 不稳定(单调失稳) 设一阶非线性微分方程： 求： t t0