电力系统分析第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念n.pptVIP

第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 本章主要内容： 15.1 概述 15.2 功角的概念 15.3 静态稳定的初步概念 15.4 暂态稳定的初步概念 15.5 负荷稳定的概念 15.6 电压稳定性的概念 15.7 发电机转子运动方程 15.1 概述 本章主要内容： 本章叙述了电力系统稳定性的含义和分类，介绍了静态稳定、暂态稳定、负荷稳定以及电压稳定等初步概念，导出了适合于电力系统分析计算用的同步电机转子运动方程。 电力系统正常运行的一个重要标志，乃是系统中同步电机（主要是发电机）都处于同步运行状态。 15.1 概述 定义:同步运行状态是指所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。 在同步运行状态下，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，通常称此情况为稳定运行状态。 15.1 概述 随着电力系统的发展和扩大，往往会有这样一些情况，例如，水电厂或坑口火电厂通过长距离交流输电线路将大量的电力输送到中心系统，在输送功率达到一定的数值后，电力系统稍微有点小的扰动都有可能出现电流、电压、功率等运行参数剧烈变化和震荡的现象，这表明系统中的发电机之间失去了同步，电力系统不能保持稳定运行状态； 15.1 概述 又如，当电力系统中个别元件发生故障时，虽然自保护装置已将故障元件切除，但是，电力系统受到这种大的扰动后，也有可能出现上述运行参数剧烈变化和震荡现象；此外，甚至运行人员的正常操作，如切除输电线路、发电机等，亦有可能导致电力系统稳定运行状态的破坏。 15.1 概述 这样就出现了电力系统同步稳定性题，即电力系统在运行中受到微小的或大的扰动之后能否继续保持系统中同步电机（最主要是同步发电机）间同步运行。 电力系统同步运行的稳定性是根据受扰后系统中并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角（或发电机电势之间的相角差）的变化规律来判断的，这种性质的稳定性又称为功角稳定性。 15.1 概述 电力系统中电源的配置与负荷的实际分布总是不一致的，当系统通过输电线路向电源配置不足的负荷中心地区大量传送功率时，随着传送功率的增加，受端系统的电压将会逐渐下降。 15.1 概述 在有些情况下，可能出现不可逆转的电压持续下降，或者电压长期滞留在安全运行所不能容许的低水平上而不能恢复,这就是说电力系统发生了电压失稳，它将造成局部地区的供电中断，在严重的情况下还可能导致电力系统的功角稳定丧失。 15.1 概述 电力系统稳定性的破坏，将造成大量用户供电中断，甚至导致整个系统的瓦解，后果极为严重。因此，保持电力系统运行的稳定性，对于电力系统安全可靠运行，具有非常重要的意义。 15-2 功角的概念 图15-1所示的简单电力系统，发电机G通过升压变压器T-1、输电线路L、降压变压器T-2接到受端电力系统。假定受端系统容量相对于发电机来说是很大的，则发电机输送任何功率时，受端母线电压的幅值和频率均不变（即所谓无限大容量母线）。 15-2 功角的概念 当送端发电机为隐极机时，可以作出系统的等值电路如图15-1所示。图中受端系统可以看作为内阻抗为零、电势为 的发电机，各元件的电阻及导纳均略去不计时，系统的总电抗为: (15-1) 15-2 功角的概念 15-2 功角的概念 可见:当发电机的电势 和受端电压 均为恒定时，传输功率 是角度 的正弦函数（见图15－3）。 角度 为电势 与电压 之间的相位角 又称为“功角”或“功率角”.因为传输功率的大小与相位角 密切相关。 15-2 功角的概念 15-2 功角的概念 功角随时间的变化描述了各发电机转子间的相对运动。而发电机转子间的相对运动性质，恰好是判断各发电机之间是否同步运行的依据。 为了说明这个概念，我们把各发电机的转子画出来， 如图 15－4 所示。 15-2 功角的概念 在正常运行时，发电机输出的电磁功率为 。 此时，发电机转子上作用着两个转矩（不计摩擦等因素）： a.原动机的转矩 （或用功率 表示），它推动转子旋转; b.与发电机输出的电磁功率 对应的电磁转矩 ，它制止转子旋转。 15-2 功角的概念 在正常运行情况下，两者相互衡，即： 因而发电机以恒定速度旋转，且与受端系统的发电机的转速（指电角速度）相同（设为同步速度 ）即两者同步运行。功角 （见图15－3）保持不变。 15-2 功角的概念 如果设想把送端发电机和受端系统发电机的转子移到 一处，[见图15－4（b