电力系统的运行状态方案.ppt

第二章 电力系统的运行状态及稳定性分析 一、电力系统运行的正常和非正常状态 1、正常运行状态：满足等式和不等式约束条件，是经济运行调度的基础。 2、警戒状态：满足等式和不等式约束条件，但不等式约束已经接近上下限，以安全调度为主。 3、紧急状态：不等式约束遭到破坏，等式约束仍能满足，系统仍能同步运行。 4、系统崩溃：不等式、等式约束同时不满足，系统将解列成几个独立的小系统。 5、恢复状态：使崩溃后的若干个小系统向并列的大系统运行状态过渡。2-2 电力系统稳定性的基本概念 电力系统稳定性分类： 20世纪60年代前：前苏联、我国：静态稳定，动态稳定。西方：静态稳定，暂态稳定。 20世纪70年代起，国际通用：静态稳定，暂态稳定 一、定义： 静态稳定：在一个特定的稳定运行的条件下，电力系统受到任何一个小的扰动，经过一段时间，它能够自动恢复到或者靠近小扰动前的运行条件。 暂态稳定：在一个特定的稳态运行条件下，电力系统受到一个特定的大干扰后，能够从原来的运行状态不失去同步地过渡到另一个允许的稳态运行条件。 二、电力系统静态稳定分析 二、电力系统静态稳定分析 二、电力系统静态稳定分析 遭受微小扰动后a、b两个运行点的过渡过程分析： a点：大于 0 时，转子转速上升，转子制动，趋于0。小于 0 时，转子转速下降，转子加速，趋于0。b点：大于 0 时，转子转速上升，转子加速， 趋于无穷大。小于 0 时，转子转速下降，转子制动， 趋于无穷大。二、电力系统静态稳定分析 为原动机输入的电磁功率 三、电力系统暂态稳定分析 分析电力系统稳定的最主要工作在于确定：转子角度、角速度变化的同步发电机转子运动方程 ——发电机暂态电抗后的电势矢量； ——发电机出口的端电压矢量； ——发电机输出电流矢量； ——发电机暂态电抗。 汽轮机模型：汽容效应（调节气门与第一级喷嘴存在管道和空间） 汽轮机模型：一般原则： 方法：1）快速切除故障；2）采用自动重合闸；3）强行励磁（维持同步发动机出口电压UG为常数不变） ；4）改善原动机调速系统的调节特性（如快速关闭进气阀门）；5）同步发电机输出端采用电气制动控制；6）变压器中性点经小电阻接地；7）强行串联补偿和设置开关站控制；8）连锁切除同步发电机；9）调节直流输电功率控制；10）设置合理的解列点或同步发电机异步运行。 具体措施：1）切除部分机组（水电厂） 3）快关汽门减小原动机转矩，适合应用于汽轮机。（慎用） 4）自动重合闸一般指二次重合闸，主要针对瞬时故障。 5）采用快速励磁系统强行励磁保持电压水平。 6）切除部分负荷在频率正常情况下，在短路故障切除0.5s内切除负荷， 再在15min内分级将负荷重新投入。 7）再同步控制加大、减小原动机转矩。 8）解列解列点选择：(1) 解列后各小系统功率基本平衡；(2) 再并列较方便、通信可靠性高、远动设备水平高。 在a点，当扰动使发电机的角度获得微小增量时，发电机发出的功率将随之增大，此时发电机与原动机之间的功率平衡遭到破坏。由于这时发电机发出的电功率大于原动机的机械功率，即原动机的驱动转矩小于发电机的电磁滞动转矩，结果使发电机组开始减速，其角度增量逐渐减小，经过一段过渡过程后运行又恢复到扰动前的运行点a，使发电机与原动机间恢复了功率的平衡。所以，在a点运行时，电力系统是静态稳定的。在b点，当扰动使发电机的角度获得微小增量时，发电机发出的功率减小，发电机与原动机的机械功率遭到破坏，此时发电机发出的电功率小于原动机的机械功率，即原动机的驱动转矩超过了发电机的电磁转矩，结果使发电机开始加速，其角度增量逐渐增大，且随着角度的增大发电机发出的功率继续减小，进一步引起角度继续增大，结果更加偏离了原先的运行情况，最终使发电机失去同步。所以在b点运行时，电力系统是静态不稳定的。 按励磁电流提供方式不同： （2）交流机励磁系统交流发电机与整流器构成直流电源，有辅助励磁机，轴系长励磁响应时间长，对发电机端电压调节速度较慢 按励磁电流提供方式不同： （3）静态励磁系统从发电机出口变压器加整流器由于无主副励磁机，无旋转部件，轴系短，有利于减少机组振动和扭振励磁响应时间短，对发电机端电压调节速度快 励磁机 可控硅 输 出 移 相 触 发 综合放大 量测滤波 转子电压 软负反馈 F 和分别为该环节的放大倍数和时间常数。 量测滤波：惯性环节 其传递函数可用下式表示 ——比例常数。 ——由互感器-整流器装置中的滤波作用所引起的时间常数，较小。 综合放大、移相触发、可控硅输出：近似为惯性环节 和 分别为该环节的放大倍数和时间常数。 转子电压软负反馈 其作用是提高控制调节系统的稳定性品质，输出量大小与转子