电力系统暂态稳定

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1、第六章电力系统的暂态稳定性第一节电力系统的暂态稳定性概述第二节简单电力系统暂态稳定性分析第三节发电机转子运动方程的数值解法（简介）第四节自动调节系统对暂态稳定性的影响（简介）第七节提高电力系统暂态稳定性的措施一、暂态稳定定义：指电力系统在某个运行情况下突然受到大的干扰后，能否经过暂态过程后达到新的稳定运行状态或者恢复到原来的状态。若能，则系统在这个运行情况下是暂态稳定的，否则是暂态不稳定的。分析大干扰：常见的大干扰有：短路故障，突然断开线路或发电机等。第一节电力系统暂态稳定性概述影响暂态稳定的因素：a）

2、原运行方式b)干扰方式：故障点、故障切除时间、故障类型同一个系统在某个运行方式和某种干扰下是暂态稳定的，而在另一运行方式或干扰下是暂态不稳定的。因此分析一个系统的稳定性时必须首先确定系统的初始运行方式，其次确定受到的干扰方式。暂态不稳定：受到大干扰后，各发电机转子间有相对运动，功角、功率、电流、电压都不断振荡。二、暂态发展过程（按3种时间段分类）1、起始阶段：故障后约1s内的时间段，在这期间系统的保护和自动装置有一系列的动作，如：故障切除和自动重合闸等。但发电机的调节系统尚未启动。2、中间阶段：在起始阶

3、段后，大约持续5s左右的时间段，发电机调节系统将起作用。如：调速系统3、后期阶段：在故障后几分钟内，热力设备（如锅炉）中的过程将影响到电力系统的暂态过程。此外，系统中由于频率和电压的下降，发生自动切除负荷切机等操作。总之，时间考虑越长，各种设备的影响显著，描述系统的方程多。本章重点讨论暂态起始阶段。三、暂态稳定分析的基本假定：（1）忽略发电机定子电流中非周期分量合理性：一方面由于定子非周期分量电流衰减时间常数很小，另一方面，所产生的转矩以同步频率作周期变化，其转矩近似为0，由于转子机械惯性较大，因而对转

4、子整体相对运动影响很小。（2）不计零序和负序电流对转子运动的影响合理性：负序分量平均转矩近似为0；零序不产生转矩。以上两项假设目的：网络方程可以用代数方程（不计直流分量）只计及正序分量的电磁功率公式都可用。三、暂态稳定分析的基本假定：（3）忽略暂态过程中发电机的附加损耗（4）故障后网络中频率为50HZ不变，ω=ω0合理性：发电机惯性的，转速偏离不大。假设目的：网络中电压电流仍可采用相量形式描述可以不考虑频率变化对系统参数的影响。四、近似计算中的简化（对主要元件作近似简化）原动机：不计调速器作用，认为输入

5、机械功率不变。发电机：参数采用暂态电势因为暂态电势在短路前后一瞬间保持不变。在故障后考虑到励磁调节器的作用，近似认为暂态电势保持不变，与数值上差别不大。所以也可认为它不变。（主要考虑计算方便）负荷：负荷以恒定阻抗来代表强调指出：暂态稳定是研究大干扰的过程，因此不能象研究静稳一样把状态方程线性化第二节简单系统的暂态稳定性分析大扰动后的物理过程分析等面积定则简单系统暂态稳定判据简单电力系统如图所示，发电机以E´做其等值电势。一、大扰动后的物理过程分析1.正常运行方式等值电抗：XⅠ=Xd´+XT1+XL/2+

6、XT2功角方程：电源电势节点到系统的直接电抗2.故障情况下等值电抗：功角方程：XΔ:附加阻抗三相短路：XΔ＝0，则XⅡ＝∞两相短路：负序阻抗3.故障切除后，相当于切除一回线路等值电抗：功角方程：比较画出不同状态下的功率特性曲线δ0δcδmδhgabcdefPIIIPIIhPⅠk运行点变化运行点变化结果a→b短路发生PT>PE,加速，ω上升，δ增大b→cω上升，δ增大ω>ω0,动能增加c→e故障切除PTω0，δ继续增大e→f动能释放减速，当ωf=ω0，动能释放完毕，δm角达最大f→

7、kPT

8、n）等面积定则是判断单机无穷大系统暂态稳定性的一种定量方法，计算简便，并具有明确的物理意义。基本思路：将发电机功角特性曲线与原动机输出功率曲线之间所包围的面积与发电机转子所获得或释放的动能量联系起来，从而得到发电机转子角摇摆的最大值，并据此判断发电机的暂态稳定性。故障中，机组输入的机械功率>发电机输出的电磁功率，发电机加速，以下证明：在加速过程中过剩转矩对相位角位移作的功等于转子在相对运动中动能的增加。故障后转子的运动方程：将上式两边积分得