电力系统分析 教学课件 作者 孙秋野_ 第九章 电力系统暂态分析1111.ppt

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1、第九章电力系统的暂态稳定性1.简单电力系统暂态稳定的分析和计算2.复杂电力系统暂态稳定的分析和计算NortheasternUniversity第九章电力的暂态稳定性本章要点：3.提高暂态稳定性的措施NortheasternUniversity电力系统的暂态稳定性：电力系统正常运行的一个重要标志，乃是系统中的同步电机（主要是发电机）都处于同步运行状态。所谓同步运行状态是指所有并联运行的同步电动机都有相同的电角速度。在这种情况下，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，通常称此情况为稳定运行状态。电力系统同步运行的

2、稳定性，是根据受扰后中并联运行的同步发电机转子之间的相对位移角（或发电机电势之间的相角差）的变化规律来判断，因此，这种性质的稳定性又称为功角稳定性。功角及功角特性当发电机的电势和受端电压均为恒定时，由得传输功率是角度的正弦函数。因为传输功率的大小与相位角密切相关，因此又称为“功角”或“功率角”。传输功率与功角的关系，称为“功角特性”或“功率特性”。第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity电压崩溃电力系统中,人们把扰动、负荷增大或系统参数变更后造成大面积、大幅度电压持续下降,运行人员和自

3、动控制系统也无法阻止这种电压衰减的情况称之为电压崩溃。这种电压下降的持续时间可能只需几秒钟,也可能需要数十分钟,甚至更长。电压崩溃是电压失稳的最明显的特征,它会导致系统瓦解。扰动的原因引起电力系统较大扰动的原因主要有下列几种：（1）负荷的突然变化，如投入后切除大容量的用户等；（2）切除和投入系统的主要元件，如发电机、变压器及线路等；（3）发生短路故障。其中短路故障的扰动最为严重，常以此作为检验系统是否具有暂态稳定的条件。有大扰动引起的电力系统暂态过程，是一个电磁暂态过程和发电机转子间机械运动暂态过程交织在一起的

4、复杂过程。通常，暂态稳定分析计算的目的在于确定系统在给定的打扰动下发电机能否保持同步运行。因此，只需研究表征发电机是否同步的转子运动特性，即功角随时间变化特性便可以了。第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity9.1简单电力系统暂态稳定的分析计算系统正常运行情况下的等值电路如下图所示。9.1.1各种运行情况下的功率特性系统总电抗根据给定的运行条件，可以算出短路前暂态电抗后的电值。正常运行时的功率特性为：发生短路时根据正序等效定则，应在正常等值电路中短路点接入短路附近电抗，此时，发电机与系

5、统间的转移电抗为第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity发电机的功率特性为由于，短路时的功率特性比正常运行时的要低。故障线路被切除后，系统总电抗此时的功率特性为一般情况性下，因此也介于和之间。第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity正常运行情况下，原动机输入功率，发电机的工作点为，与此对应的功角为。短路瞬间，由于转子惯性，功角不能突变，此时出现的过剩功率为，他是加速性的。在加速性的过剩功率作用之下，发电机获得加速度，使其相对速度，于是功角开始增大，发电机的功率

6、开始增大，过剩功率则减少，但过剩功率仍是加速性的，所以，不断增大。9.1.2大扰动之后发电机转子的相对运动第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity在功角处，线路故障切除，在切除的瞬间由于功角不能突变，发电机的工作点转移到上对应于的点。此时，变成减速性的了，发电机的转速开始下降，但虽然在减小，但是依然大于0，功角继续增大，直到发电机减速，恢复到同步速度，这时则功角抵达它的最大值。此时虽然恢复了同步，但是由于功率平衡还没有恢复，转速继续下降而低于同步转速，相对速度改变符号，于是功角开始减小

7、，发电机的工作点将沿由点向点、变动。最后由于过程中的能量损耗，稳定运行在点。第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity当不考虑振荡中的能量损耗时，可以在功角特性上，根据等面积定则简便地确定最大摇摆角，并判断系统的稳定性。从图中可以看出：在功角由变到的过程中，原动机输入的能量大于发电机输出的能量，多余的能量将使发电机转速升高并转化为转子的动能而储存在转子中；而当功角由变到时，原动机输入的能量小于发电机输出的能量，不足部分由发电机转速降低而释放出的动能转化为电磁能来补充。转子由到移动时，过剩

8、转矩所作的功为用标幺值计算时，因发电机转速偏离同步速度不大，，于是由上式积分为画阴影的面积，在不计能量损失时，加速期间过剩转矩所作的功，将全部转化为转子动能。9.1.3等面积定则第九章电力的暂态稳定性NortheasternUniversity当转子由变动到时，转子动能增量为由于，上式积分为负值。也就是说，动能增量为负值，这意味着转子储存的动能减小了，即转速下降了，减速过程中动能能量所