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第一章概述

第1。1节稳定性概述

电力系统是由发电机、变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的

或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统的运行状态由运行参量来描述.电力系

统中同步发电机只有在同步运行状态下,其送出的电磁功率为定值，同时在电力系统中各

节点的电压及各支路功率潮流也都是定值，这就是电力系统的稳定运行状态。反之，如

果电力系统中各发电机不能保持同步，则发电机送出的电磁功率和全系统各节点的电压

及支路的功率将发生很大幅度的波动.如果不能使电力系统中各发电机间恢复同步运行,

电力系统将持续处于失步运行状态，即电力系统失去稳定状态。保证电力系统稳定是电

力系统正常运行的必要条件。只有在保持电力系统稳定的条件下，电力系统才能不间断

的向各类用户提供合乎质量要求的电能。

电力系统失去稳定的原因是在运行中不断受到内部和外部的干扰，小的负荷波动,大

的如电力元件发生短路故障等,使电气连接在一起的各同步发电机的机械输入转矩与电

磁转矩失去平衡.电力系统稳定一般按电力系统承受干扰的大小分为静态和暂态稳定两

大类。在大的干扰下电力系统的运行参数将发生很大的偏移和振荡，所以必须考虑电力

系统的非线性，从电力系统的机电暂态过程来判断系统的稳定性。

第1。2节电力系统暂态稳定

电力系统在某一运行方式下，受到外界大干扰后,经过一个机电暂

态过程，能够恢复到原始稳定运行方式，则认为电力系统在这一运行方式下是暂态稳定

的。电力系统暂态稳定性与干扰的形式有关，一般有三种形式：

1）突然变化电力系统的结构特性，最常见的是短路,无故障断开线路也属于这一类干

扰。

2）突然增加或减少发电机出力，如切除一台容量较大的发电机.

3,.

）突然增加或减少大量负荷如切除或投入一个大负荷在电力系统受到大的干扰

后，其机电暂态过程是一组非线性状态方程式，不能进行线性化，所以一般采用数值积

,

分的时域分析法，将计算结果绘出运行参数对时间的曲线用以判断电力系统的暂态稳定

性。

第1。3节电力系统稳定性的解决

1

根据不同的电力系统稳定问题及特点，可以采用不同的研究方法，。目前主要的方法

是：

1）干扰下的电力系统稳定问题。可将电力系统的数学模型进行线性化处理，所以一

般用频率法，即计算电力系统参数矩阵的特征值和特征相量，可以用来确定静态和动态

稳定性，设计和整定各种提高电力系统稳定性的措施和自动调节装置等。

2）对大干扰下的稳定问题,由于要求解非线性方程组，目前几乎无例外地采用时域法

即用各种数值积分的方法。

但是，随着电力系统的发展，运行方式的复杂多变新的机组设备及自动调节和控制装置

的投入,各种控制系统和机械——电气系统间的相互作用,以及对电力系统供电安全性要

求的日益提高，对电力系统稳定性的研究提出了一系列新的问题。当今电力系统稳定性

的问题已是一个多元的问题，它涉及不同的网络结构、运行方式、控制方式及参数、故

障条件、过程的时间跨度等，如加上工程和经济上的考虑，往往是一个十分复杂和得不

到一个唯一解决的问题.因此，要求进一步发展有关研究电力系统稳定性的理论及分析方

法，以适应不断变化的需要.

应用任何一种方法来研究电力系统稳定性问题，都是一种数学模拟,即用数学模型来

研究物理现象的过程。所以,在研究电力系统稳定性问题时，首先要建立电力系统的数学

模型,将表示电力系统特征的主要变量用合适的数学公式联系起来，一般用一组代数方程

和一组微分方程的函数关系来表示。建立数学模型不仅是简单的选择若干数学公式，而

主要是对电力系统物理过程的正确和抽象化。在以科学研究为目的时常常希望用数学模

拟的方法尽可能准确地再现某一物理过程。这时，在构成数学模型时不仅要考虑主要因

素，也要计及次要因素，最大可能使计算结果与实际过程相符合.但是精确的数学模型往

往导致复杂化。在实际的工作中,人们要求所选择的数学模型在一定的范围内再现系统过

程的实际变化规律。所以，要求在保持研究