电力系统稳定性分析设计课程论文.doc

课程设计内容 2.1 设计课题及电力系统稳定的基本概念的简要阐述： 本课程设计是学习《电力系统分析》课程并熟悉了该课程的基础理论和基本知识后，进行的一次的综合训练，其目的在于加深对电力系统稳定性分析的基础理论和基本知识的理解，掌握静态稳定和暂态稳定的判定方法以及系统接线对稳定性的影响,在设计过程中相关电路图须在计算机上绘制，并利用word2000进行课程设计说明书的编辑。 电力系统是一个用常微分方程描述的复杂动力学系统。电力系统的理想运行情况是，在任何时刻系统都能以恒定的电压和频率连续不断地向负荷供电。然而在实际系统中，负荷的规律性和随机性变化以及相应的发电机组的调节时刻存在，一些大的变化也时有发生，称之为干扰或者扰动。出于稳定运行下的电力系统在遭受干扰后，原来的平衡状态将被打破，从而使系统经历一个动态过程。电力系统的稳定性问题就是研究这些动态过程的结局如何，是否会危及系统的正常运行。 一类不稳定现象主要表现为发电机之间失去同步，造成发电机转子之间角度的单调增加或增幅振荡，由于发电机的转子角度习惯上称为功角，因此这类稳定性问题常称为功角稳定性。 功角稳定性一般按电力系统承受干扰的大小分为静态稳定和暂态稳定两大类。电力系统静态稳定是指电力系统受到干扰后，不发生非同期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力；电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行状态的能力。 2.2 具体设计内容： 1.输电系统的接线图及等值电路图如图2.2.1所示： 网络元件参数计算： 对于变压器来说，变压器参数是指其等效电路中的电阻R、电抗X、电导G和电纳B。这四个参数可以从出厂铭牌上代表电气特性的四个数据短路损耗P，短路电压U%，空载损耗P，空载电流I%计算得到。其中R和X由短路实验得到；G和B由空载实验得到。对于线路参数来说，输电线路的参数有四个：电阻反映线路通过电流时产生有功功率损失效应；电感反映载流导线产生磁场效应；电导反映线路带电时绝缘介质中产生泄露电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失；电容反映带电导线周围电场效应。输电线路的这些参数通常可以认为是沿全长均匀分布的，每单位长度的参数为电阻r，电感l，电导g，电容c。 取，保证变压器为基准变比，则各段基准电压为： 线路段： 各元件参数归并后的标幺值（注：标幺值均舍去*号）为： 图2.2.1 输电系统的接线图及等值电路图 2. 系统功率特性分析: ①忽略对地支路和电阻，系统的等值电路如图2.2.2所示： 图2.2.2 忽略对地支路和电阻，系统的等值电路图 则系统总电抗为： 运行参数： 对于单机——无限大系统来说发电机电势Eq点的功率为： 而发电机输送到系统的功率为：  当电势Eq及电压U恒定时，可以作出包含隐极式发电机的简单电力系统的功率特性曲线如图2.2.3所示 图2.2.3 包含隐极式发电机的简单电力系统的功率特性曲线 发电机无励磁调节时，电势Eq=常数，从功率公式可见，功率极限为： 与此对应的功角 ②输电系统的接线情况，计及输电回路电阻时： 电机为无励磁调节的隐极机，则 计及规定的正方向，发电机送到系统中去的功率为： 功率特性如图2.2.4所示， 图2.2.4计及输电回路电阻（串联电阻）的功率特性曲线 3. 改变系统参数的功率特性及静态稳定性分析 在发电机母线串联电阻对系统功率特性的影响： 等值电路如图2.2.5所示： 图2.2.5 在发电机母线串联电阻时系统的等值电路 由2.②与2.①的比较（即由图2.2.4）可知：由于串联电阻的存在，发电机的功率特性与无电阻时的相比，向上移动了，向右移动了角，而系统的功率特性正好相反，向下移动了，向左移动了角，和的差，就是串联电阻上的有功损耗。即： 在范围内，随着和U之间的角度的增大，通过线路的电流也增大，因而电阻上的有功损耗也增大。 由功率特性图2.2.4可以看出来，，则系统的稳定储备系数增加了，因此系统的静态稳定性提高了。 ②在发电机母线并联电抗X=0.5Ω对系统功率特性的影响： 接入电抗后，等值电路如图2.2.6所示： 图2.2.6 在发电机母线并联电抗的等值电路图 发电机的功率特性为 功率与功角仍为正弦关系，功率极限为： 正常潮流计算： 电抗接入点的电压： 功率特性如图2.2.7所示： 图2.2.7：并联电抗时的功率特性图 与未接电抗器时的极限相比，由于，所以在电势和电压U与并联电抗接入前相同时，接入并联电抗将使功率极限减小，减小的程度与转移电抗增大的程度成比例，转移电抗增加部分为，愈小，增加愈大功率极限也愈小， 极限情况，这相当于三相短路时。发电机输出功率为零，因而发电机转子上将产生很大的不平衡转矩，