复杂电力系统暂态稳定分析

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1、NorthChinaElectricPowerUniversityDepartmentofElectricalEngineeringBaoding2008.09-12电力系统稳定性分析目录一．概述二．复杂电力系统静态稳定分析四．电力系统低频振荡分析及解决方法三．复杂电力系统暂态稳定性分析五．电力系统电压稳定性分析及处理措施六．电力系统中、长期稳定性研究第三章复杂电力系统暂态稳定性分析一．概述二．多机电力系统暂态稳定性计算—显式积分方法三．多机电力系统暂态稳定性计算—隐式积分方法四．暂态稳定性分析的直接法第一节概述电力系统暂态稳定性是电力系统在一个特定的大干扰情况下，

2、能恢复到原始的（或接近原始的）运行方式，并保持同步发电机同步运行的能力。大干扰一般指短路故障（单相接地，两相短路或接地，三相短路），一般假定这些故障出现在线路上，也可以考虑发生在变压器或母线上。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析在发生这些故障后，可以借断路器断开故障元件来消除故障。快速重合闸的应用可以使断开的系统元件重新投入运行，但是可能是成功的，也可能是不成功的。前者对应于瞬时故障，将使电力系统在故障后很快地恢复到原始运行状态；后者对应于永久性故障，将使故障元件重新断开，经过一定的处理才能恢复到原始运行状态。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析故障发生后，根据干扰的大小

3、，发电机送出的功率发生不同程度的突变，因此不同的故障类型和不同的故障地点对稳定性的影响也是不同的。三相短路最严重（一般占短路总数的5%~10%），最轻的是单相短路（占75%~90%）。其它的大干扰可以是突然断开一大容量发电机组，突然投入一大负荷或断开一条线路等。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析稳定极限一般是指在给定电力系统运行方式下能通过某一特定线路的最大功率。静态稳定极限是指在小干扰下某一特定线路能输送的最大功率；暂态稳定极限与假定的干扰形式和大小有关。指定的干扰（包括故障类型，地点，切除时间等）越大，暂态稳定极限就越小。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析图3-1表

4、示在一简单系统中，按暂态稳定确定的极限输送功率与故障类型及故障切除时间的关系。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析在实际工作中，除了用输送功率来确定暂态稳定性外，也有用其它间接的量来评价其暂态稳定性能，如对一特定故障的最大允许切除时间，或者在一给定故障保证稳定所需最小切除发电机容量等。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析从实际运行的观点看，暂态稳定性的研究分析比静态稳定性研究更重要，因为暂态稳定的极限一般比静态稳定极限要小，所以电力系统设计和运行首先要满足电力系统暂态稳定性的要求。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析电力系统暂态稳定性的研究要求解电力系统（包括发电机，负荷）在大

5、干扰下的动态特性，也即由电力系统机电方程式所描述的发电机转子和相应的电压和电流等运行状态变量的变化，并考虑某些自动控制系统对系统动态行为的影响。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析电力系统是一个非线性系统，系统的稳定性既与初始条件有关，又与系统运行的参数变化有关，所以在大干扰下，不能再用研究静态稳定性的线性化方法。因此，到目前为止，对电力系统暂态稳定性的实际研究主要是用计算机进行数值积分计算（常用的如四阶龙格—库塔法）的方法来进行，逐时段求解描述电力系统运行状态的微分方程组，从而得到动态过程中状态变量的变化规律，并用以判断电力系统的稳定性。第三章复杂电力系统暂态稳定性分

6、析数值积分计算方法的缺点是计算工作量大，同时仅能给出电力系统的动态变化过程，而不能给出明确判别电力系统稳定性的依据。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析虽然在开发暂态稳定计算方法和程序上已作了很大努力，但对于日益增大的电力系统，庞大的计算工作量仍是一个困难的问题。计算机性能的快速提高为解决这个问题提供了有利的条件，但这种性能的提高有一大部分被提高电力系统模拟精度和需要更多，更大规模的计算所抵消。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析在实际应用中，为了克服模拟非线性（或断续的）系统元件的困难，提供一快速而正确的算法是暂态稳定研究的主要方面。特别是在实际运行中，希望能根据某些实时

7、的运行参数，通过简单的在线计算，随时给出在线安全分析需要的电力系统稳定性指标。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析大型电力系统的暂态稳定研究需要很多电力系统元件的数据，其中有些数据往往是不完备的，具有不同程度上的误差，而且实际电力系统的这些参数往往是不断变化的，这也为准确模拟电力系统带来困难。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析暂态稳定的计算结果，将输出很多数据及相应的曲线，要求能正确地解释这些结果，稳定还是不稳定？保护及控制装置是否正确动作？所以，对暂态稳定的输出结果进行快速的分析，并得出明确的结论，也是实际计算中要注意的问题。第三章复杂电力系统暂态稳定性分析实际的暂