电力系统稳定的基本概念课件.ppt

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1、第9章电力系统稳定的基本概念1电力系统运行状态稳态正常的、相对静止的运行状态。“电力系统稳态分析”扰动使得系统从一种运行状态向另一种运行状态过渡。电磁暂态机电暂态分析电网电气量的变化，比机电暂态快得多。分析发电机转子转速的变化“电力系统暂态分析”暂态“电力系统稳定性分析”2电磁暂态分析旋转电机的转速保持不变假设暂态过程中的电流、电压的变化机电暂态分析重点研究转子机械运动规律电力系统的稳定性问题重点31.同步发电机的机电特性2.静态稳定的概念3.暂态稳定的概念4.提高电力系统稳定性的措施4一、稳定的基本概念综述1.电力系统的稳定运行状态52.电力系统暂态过程当系统在运行中由于受到某些突然扰动

2、，出现电流、电压、功率等运行参数的剧烈变化和振荡的过程。6稳定运行暂态过程失去稳定新的稳态运行干扰稳定不稳定7在电力系统发生故障或操作后，将产生复杂的电磁暂态过程和机电暂态过程，前者主要指各元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化过程，后者则指由于发动机和电动机电磁转矩的变化所引起电机转子机械运动的变化过程。电磁暂态过程分析的主要目的在于分析和计算故障或操作后可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电力设备进行合理设计，确定已有设备能否安全运行，并研究相应的限制和保护措施。由于各元件的动态相应有所不同，系统的各种暂态过程的性质也不相同。8机电暂态过程分析的主要目的：主要涉及系统的静态和暂态稳

3、定性等问题。要进行这些电磁和机电暂态过程分析，必须首先研究元件的动态特性，建立电力系统元件的数学模型。9电磁暂态过程分析：所研究的暂态过程持续时间通常较短（持续时间毫秒级以内的电压电流保护），在此情况下，一些动态响应比较缓慢的元件，如原动机及调速系统等的影响往往可以忽略不计，而发动机定子回路和电力网中的电磁暂态过程则需加以考虑。电力系统稳定性分析：通常忽略发动机定子回路和电力网中的电磁暂态过程，而将线路和变压器等元件用它们的等值阻抗来描述。10功角不稳定与电压不稳定二者相互区别，又相互联系。功角失稳有可能引发电压失稳，反之亦然。3.电力系统稳定的分类功角稳定主要与有功功率的平衡相关，其主要

4、标志是同步发电机组之间的同步运行状态是否被破坏。电压稳定主要与无功功率的平衡相关，其主要表现为系统的局部或全局是否发生电压的持续下降或上升。11功角稳定分类静态稳定暂态稳定按电力系统承受扰动的大小，分为1213小干扰：对系统行为特性影响与干扰地点和大小无关。在运行点对特性曲线线性化，判别系统静态稳定或不稳定。研究方法大干扰：结构变化对运行点有很大偏移，不能线性化——机电暂态过程，判别暂态稳定，用数值方法求解。14159.1同步发电机的机电特性转子的运动特性电磁功率的变化特性一、同步发电机的功角特性16不考虑电阻及导纳发电机输出电磁功率：系统总阻抗：无限大容量母线隐极机17发电机输出电磁功率

5、：18当不计励磁作用，发电机电势Eq和受端电压V均恒定时，传输功率Pe是角度δ的正弦函数。19传输功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。传输功率与功角δ的关系，称为“功角特性”或“功率特性”。定义：20功角δ为电势与电压之间的相位角。21功角δ除了表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子之间的相对位置。功角相对空间的位置PTPEωNEqVωNVEqEq22发电机转子上作用着两种转矩：1电磁转矩Me，它向系统输出，是制动性转距；2机械转矩MT，它由原动机输入，是加速性转距。PTPewN正常运行时，转矩平衡，转速恒定电磁转矩和机械转矩用对应的电磁功率和机械功率描述23E

6、qwNV送端系统受端系统d0PT=Pe=P0PTPewN24PTPeEqwNVwNd0：PT>Ped1：PT1=PeEqVd0wN1d125功角的物理意义表示电势Eq和V之间的夹角，即表示系统的电磁关系。表示了各发电机转子间的相对空间位置，又称为“位置角”。通过δ，可以把电力系统中的电磁量变化和转子机械运动联系起来。26转子运动方程由旋转物体的力学定律原动机的机械转矩发电机的电磁转矩转动惯量kg•m•s2机械角加速度rad/s2DMa=MT-Me为不平衡转矩kg•m27发电机转子运动方程为转子的转动惯量电磁转距转子的机械转距28出现稳定问题的原因——转子的转矩平衡被破坏正常运行时：Pe=P

7、t受到干扰时：Pe≠Pt机械转矩Mt由发电厂动力部分的运行状态决定电磁转矩Me由发电机及其相连的电力系统中的运行状态决定29电力系统稳定性概述及一个简单的机械比拟30电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念9.2静态稳定的概念在小干扰作用下，系统运行状态将偏离原来的运行状态（即平衡点），若干扰不消失，系统具有能自动在偏离原来平衡点很小处建立新的平衡点；或当干扰消失后，系统具有能自动回复到原有的平衡点的能力，则称电