第9章电力系统运行稳定性概论.ppt

* * * 将 代入可得 当电源电势一定,输电系统阻抗和负荷功率因数一定时，受端电压和功率为负荷阻抗幅值或输电系统阻抗与负荷阻抗比值的函数。 分析： 受端功率P达到最大值，为 当 由零变化到无穷大时，受端电压将由E单调下降到零； 当 时，受端功率达到极限，相对应的电压为临界电压，其值为 受端电压和功率随负荷阻抗变化的曲线 功率极限与负荷功率因数的关系分析： ⑴ ⑵ 可见， 越小（即 越大），功率极限越小，相应的临界电压越低； 当负荷为超前功率因数，即 时，在功率因数角变化的一定范围内，功率极限将会随着功率因数的减小而增大，相应的临界电压也会升高。 当 时，功率极限有最大值，为 ⑶ ⑷ 这种情况下输电系统总阻抗与负荷等值阻抗的关系如下： 供电点的输出功率为： 送达负荷点的功率仅为供电点功率的一半，输电效率为50%。 负荷节点的电压为： 分析电压稳定时，假定条件是： ⑴ 系统频率保持不变； ⑵ 发电机电势不变； ⑶ 阻抗ZS不变。 唯一的变量是负荷等值阻抗ZLD。 由此可得在给定功率因数下的P- |zs/zLD|曲线和相应的V- |zs/zLD|曲线如图10-15所示。 电网固有功率传输特性： 分析图10-15可知： 当|zs/zLD|1时， zLD↓，负荷从电网吸收的P↑，系统能供应较多的功率； 当|zs/zLD| =1时，负荷从电网吸收功率达最大值； 当|zs/zLD|1时， 若zLD↓，负荷所需P↑），但电网能供给的P反而减少。 功率失衡加剧，负荷zLD进一步自动减小（如电动机s增大），电压随之迅速下降，如此恶性循环导致“电压崩溃”。 电网固有电压特性： 当zLD↓时，负荷节 点电压呈单调下降趋势。 当系统运行在P- |zs/zLD| 曲线的上升段时，负荷有功功率的暂时供需失衡，依靠网络和负荷的固有特性总可以恢复平衡，系统稳定，只是电压有所下降； 当系统运行在P- |zs/zLD| 曲线的下降段时，负荷因需求功率的增加而减小阻抗，电网送达的功率反而减少，导致功率不平衡加剧。 分析： 根据负荷特性，此时负荷阻抗将继续减少，负荷节点电压随之迅速下降，从而会引发“电压崩溃”。 可见，电压平衡是负荷维持功率平衡而调节阻抗的特性与网络的功率传输特性相互作用的结果。 说明： ⑴负荷功率因数（滞后）不同时，P- |zs/zLD| 曲线和V- |zs/zLD|曲线的形状不变； ⑵功率因数变小时，对应于相同|zs/zLD|值的功率P和电压V均要减小； 说明： ⑶ 负荷失稳与电压失稳的关系。（P161例析） 电压失稳是负荷失稳的一种外在表现。 ⑷ 电压稳定性判据（分析如下）。 ⑴曲线的右分支相当于P- |zs/zLD| 曲线的上升段，负荷节点电压的下降可以换取网络送达功率的增加，系统运行具有电压稳定； ⑵曲线的左分支相当于P- |zs/zLD| 曲线的下降段，电压的下降将导致送达功率的减少，系统运行不具有电压稳定； 负荷节点静态电压稳定判据 15-7 发电机转子运动方程 一、转子运动方程 旋转物体（发电机转子）的牛顿运动方程： J——转动惯量（kg·m·s2） A——角加速度（rad/s2） Ω——机械角速度（rad/s） Θ——从某一固定参考轴算起的空间角位移（rad） ΔM=MT-Me——净加速转矩（kg·m） 由于δ还具有空间位置的意义，故可通过它将电力系统中的机械运动和电磁运动联系起来。 如发电机的极对数为p，则电气角θ、电气角速度ω、加速度α与实际空间各对应量的关系 θ=pΘ ω=pΩ α=pA 参考轴有两种：静止轴ω=0（固定位置），同步旋转轴ω=ωN（固定转速，常用） 记发电机i的电角度、角加速度分别为： 相对于静止轴 θi ωi 相对于同步轴 δi Δωi 于是有： 表明角加速度与参考轴的选择无关。 在多机系统中，发电机i、j之间： δij=δi-δj 称为相对位置角（功角） Δωij=ωi-ωj 称为相对角速度 而相对于同步参考轴： δi或δj称为“绝对”位置角（功角） Δωi或Δωj 称为“绝对”角速度 二、标幺值表示的转子运动方程 这里主要是为了把转子运动方程转成电气方程形式。将式（15-15）所有项都乘极对数p，计及式（15-6）、（15-9）可得 选转矩基准值MB=SB/ΩN，上式两边