《电力系统分析》课件第十七章 电力系统暂态稳定性

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2、态稳定性§§§§§17-117-217-317-417-5暂态稳定分析计算的基本假设简单电力系统暂态稳定的分析计算发电机转子运动方程的数值解法复杂电力系统暂态稳定的分析计算22暂态稳定实际计算中系统各元件的数学模型17-1暂态稳定分析计算的基本假设一、电力系统机电暂态过程的特点电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大扰动后各发电机是否能继续保持同步运行的问题。较大扰动：（1）负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等；（2）切除或投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等；短路故障扰动最严重，作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。（3）发

3、生短路故障二、基本假设及简化1.w»w0;(M»R)2.只研究暂态过程的起始阶段，不考虑原动机调速器的作用；(PT=constant)3.忽略定子电流的非周期分量；(DPE可以突变。i.Ta很小，衰减快;ii.M平均=0)4.不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响；(i.零序电流不进入发电机，或合成磁场为零;ii.负序磁场达的M平均=0)¢5.对发电机等值电路用E¢和Xd表示。(称之为经典模型，见5-4节)(i.Tf较大，yf不衰减;ii.强行励磁22)17-2简单电力系统暂态稳定的分析计算假设简单电力系统在输电线路始端发生短路

4、。一、各种运行情况下的功率特性系统正常运行1¢总电抗为XI=Xd+XT1+XL+XT22确定短路前系统电压V0与Xd¢后的电势E0EV发电机的功率特性为PI=00sind=PmIsindXI在一回线路首端发生短路转移电抗为æ1ö¢(Xd+XT1)çXL+XT2÷è2øXII=XI+XD正常运行时的等值电路EV发电机的功率特性为PII=00sind=PmIIsindXII故障线路切除后短路时的（正序）等值电路¢XIII=Xd+XT1+XL+XT2EV发电机的功率特性为PIII=00sind=PmIIIsindX22III总电抗为切除故障后的

5、等值电路比较XⅠ、XⅡ、XⅢ的大小。XⅡXⅢXⅠPmⅡPmⅢPmⅠ22二、大扰动后发电机转子的相对运动转子运动分析：三种情况下的功率特性如图示1.正常运行：原动机输入功率为PT=P0，发电机的工作点为a，对应的功角为d0。2.短路后：PTPe，发电机加速。于是功角开始增大。3.切除故障后：在功角为dc时故障被切除，发电机工作点移到点d，PTPe，发电机一直减速到f点，之后在f点和h点之间变动。4.稳定运行点：由于能量损耗，最后在点S上稳定运行。三、等面积定则因发电机转速偏离同步转速不大，w»1，于是DPDMa=a»DPaw转子由d0到dc

6、移动时，过剩转矩所作的功为Wa=òDMadd»òDPadd=ò(PT-PII)ddd0d022d0dcdcdc加速面积Aabce，转子增加的动能减速面积Aedfg，转子减小的动能转子由dc变动到dmax时，过剩转矩所作的功为转子相对运动及面积定则Wb=òdmaxdcDMadd»òd22maxdcDPadd=òdmaxdmaxdc(PT-PIII)dd转子增加的动能=转子减小的动能即òddc0(P-PII)dd=ò22Tdc(PIII-P)dd22T等面积定则：当加速面积和减速面积大小相等时，转子动能增量为零，发电机重新恢复到同步速度。保持

7、暂态稳定的条件：最大可能的减速面积大于加速面积。四、极限切除角如果在某一切除角时，最大可能的减速面积与加速面积大小相等，则系统将处于稳定的极限情况，大于这个角度切除故障，系统将失去稳定。这个角度成为极限切除角dc.lim。应用等面积定则可确定dc.limòddc×lim0(P-PmIIsind)dd+ò0dcrd22c×lim(P0-PmIIIsind)dd=0极限切除角整理得P(d-d)+PmIIIcosdcr-PmIIcosd0dc×lim=arccos0cr0PmIII-PmIIP初始角d0=arcsin0PmI式中所有角度都用弧度

8、表示。P临界角dcr=p-arcsin0Pm22III五、简单电力系统暂态稳定判断求得极限切除角后，根据实际的切除角与极限切除角比较，较则可以判断系统是否稳定。但是现实情况是根据实际的切时间来