电力系统分析.pdf

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1、第8章简单电力系统运行稳定性概论本章主要讨论简单电力系统运行稳定性的基本概念和基本分析方法。QiuXiaoyan本章要求：了解电力系统稳定性的基本概念，发电机转子运动方程和简单电力系统的电磁功率特性，了解小干扰法的基本原理及提高电力系统稳定性的措施。掌握静态稳定的实用判据和静态稳定储备系数的计算。掌握等面积定则和暂态稳定的判据。一、电力系统稳定性的基本概念1.电力系统稳定性问题系统在某一正常运行状态下受到干扰之后，经过一段时间能否恢复到原来的稳定运行状态或过渡到新的稳定运行状态的问题。根据《电力系统安全稳定导则》的要求，电力系统必须同

2、时满足：发电机同步运行的稳定性；频率稳定性；电压稳定性。2.电力系统稳定性分类静态稳定是指电力系统在某一运行方式下受到一个小干扰后，能否恢复到它原来的运行状态的能力。暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，能否不失同步地过渡到新的稳定运行状态或恢复到原来稳定运行状态的能力。二、简单电力系统的机电特性1.同步发电机的转子运动方程2TdδJ2=PT∗−Pe∗=ΔP∗(1)ωdtN状态方程的形式dδ⎫=ω−ωN⎪dt⎪⎬(2)dωω=N(P−P)⎪T∗e∗dtT⎪J⎭2.电力系统的功率特性（1）隐极式发电机的功率特性EVqP=sinδEqXdΣ(

3、3)图11(4)X=X+X+X+X=X+XdΣdT1LT2dTL2功率极限：dPEVEqq=cosδ=0dδXdΣaδ=90EqmEVEVEVqqaqP=sinδ=sin90=(5)EqmEqmXXXdΣdΣdΣ（2）凸极式发电机的功率特性EVV2X−XqdΣqΣP=sinδ+×sin2δ(6)EqX2XXdΣdΣqΣ在给定运行条件下求Eq图2凸极发电机的等值电路QXPX⎫VqΣ2VqΣ2E=(V+)+()⎪QVV⎪⎬(7)PX/V−1VqΣ⎪δ=tgV+QX/V⎪VqΣ⎭XXdΣdΣEq=EQ+(1−)Vcosδ(8)XXqΣqΣ三

4、、简单电力系统的静态稳定性1.电力系统静态稳定性的基本概念EVqP=sinδEqXdΣ图3简单电力系统及其等值电路图4静态稳定的概念图5小扰动后功角的变化2.电力系统静态稳定的实用判据dPe(9)>0dδ整步功率系数dPeEqVS＝=cosδ(10)EqdδXdΣS>0静态稳Eq定。S=0静态稳定极Eq限。S<0静态不稳定。Eq图6S的变化Eq3.静态稳定储备系数P−PslG0K=×100%P(11)PG0正常运行方式和正常检修运行方式下K≥(15~20)%P事故后运行方式和特殊运行方式下K≥10%P电力系统静态稳定计算的目的就是按给

5、定的运行条件，应用相应的dPe稳定判据（如>0）确定稳定极限，dδ从而计算出该运行方式下的静态稳定储备系数，检验它是否满足规定的要求。4、小干扰法的基本原理根据描述受扰运动的线性化微分方程组的特征方程式的根的性质来判断未受扰运动是否稳定的方法。（1）如果特征方程的所有根实部均为负值，则系统是稳定的；（2）如果特征方程有实部为正值的根（只要有一个），则系统是不稳定的；（3）虽然没有实部为正值的特征值，但如果有零特征值或实部为零的纯虚数特征值时，稳定性的判断要由初等因子的次数来确定。正实根负实根共轭虚根实部为正的共轭复根实部为负的共轭复根

6、5、提高电力系统静态稳定性的措施要提高系统的静态稳定性，主要是要提高输送功率的极限。简单电力系统的功率极限表达式如下P=EV/XmΣ因此，可以从提高发电机的电势E、提高系统电压V和减小系统元件电抗这三个方面着手。具体有下面一些措施。（1）采用自动励磁调节装置提高发电机的电势E。（2）提高运行电压水平中间同步补偿图7同步调相机提高静态稳定性（3）减小输电线路的电抗采用串联电容补偿采用分裂导线提高输电线路的电压等级（4）减小发电机和变压器的电抗（5）改善系统结构使电网结构更加紧凑，电气联系更加紧密。四、简单电力系统的暂态稳定性1.简单电力

7、系统暂态稳定性分析图8功角特性及面积定则图9暂态稳定的情况图10失去暂态稳定的情况2.等面积定则和极限切除角加速面积和减速面积的大小相等。｜面积abcea｜=｜面积edfge｜最大可能的减速面积大于加速面积，是保持暂态稳定的条件。3、提高电力系统暂态稳定性的措施要提高系统的暂态稳定性就要尽可能减小发电机转轴上的不平衡功率、减小转子相对加速度以及减少转子相对动能变化量，从而减小发电机转子相对运动的振荡幅度。（1）快速切除故障图11快速切除故障对暂态稳定性影响（2）采用自动重合闸图12自动重合闸的作用（3）发电机快速强行励磁（4）发电机电

8、气制动图13电气制动(a)系统接线；(b)功角特性（5）变压器中性点经小电阻接地图14变压器中性点经小电阻接地(a)系统接线图(b)零序网络(c)短路时的复合序网（6）快速关闭汽门图15快速调节汽门的作用（7）切发电机和