电力系统稳定性ppt课件.ppt

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1、第10章电力系统的稳定性电力系统分析教材配套课件第10章电力系统稳定性10.1稳定性的基本概念10.2同步发电机的机电特性10.3电力系统的静态稳定10.4电力系统的暂态稳定10.5提高电力系统稳定性的措施10.1稳定性的基本概念电力系统的稳定性是指电力系统在遭受到扰动后，凭借系统本身固有的能力和控制设备的作用，恢复到稳态运行方式或达到新的稳定运行方式的能力。电力系统运行时，有三种必须同时满足的稳定性要求，即同步运行稳定性、频率稳定性和电压稳定性。保证电力系统稳定是电力系统运行的必要条件，只有在保持电力系统稳定的条件下，电力系统才能不间断地向各类负荷提供合格质量要求的电能。在上述三种稳

2、定性中，最重要的是同步运行稳定性，本章分析这类稳定性。电力系统的稳定性按照受干扰的大小一般分为静态稳定和暂态稳定。电力系统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和能力。电力系统的暂态稳定是指系统受到一个大干扰后，能否不失步地过渡到新的稳定状态或恢复到原来稳定运行状态的能力。同步运行的稳定性是由发电机转子运动的功率角δ表征，因而同步运行稳定性计算的目标就是求取各发电机受扰动后功率角随时间变化情况而后进行稳定性判别。为此，必须了解电力系统中各个旋转元件的机械和电气特性，简称机电特性。10.2同步发电机组的机电特性10.2.1同步发电机组的转子运动方

3、程1.转子运动方程分析和研究电力系统运行的稳定性，首先要研究电力系统的机电特性，即同步发电机的转子运动方程。根据旋转物体的力学定律，同步发电机转子的机械角速度与作用在转子轴上的不平衡转矩之间有如下关系：上式中J为转子转动惯量（kg.m.s2）；△M—为转子的机械角加速度；△M为作用在转子上的不平衡转矩，或称为加速转矩，是原电机的机械转矩MT与发电机的电磁转矩Me之差。（10-1）以θ表示从某一个固定参考轴a算起的机械角位移（rad），Ω表示机械角速度，则有：转子运动方程机械角速度Ω和电角速度ω有如下关系：式中P为同步电机转子磁极的对数图10-1参考轴与角度图10-1所示的角度间的关系，

4、a是空间静止时固定参考轴线，同步参考轴线是以同步角速度在空间旋转的轴线，转子轴以角速度ω在空间旋转。（10-2）选基准转矩则上式两边除以MB可得：由图10-1可见于是于是，有（10-3）将式（10-3）关系代入式（10-1）得：如果认为发电机组的惯性较大，一般情况下机械角速度Ω变化不大，则可近似认为转矩的标幺值等于功率的标幺值ω=ωN，ω*=1。即：定义为发电机组的惯性时间常数，单位为秒，于是得到用转矩标幺值表示的发电机转子运动方程为：（10-5）于是式（10-5）可表示为：（10-6）2.惯性时间常数电动机的惯性时间常数Tj是反映发电机转子机械惯性的重要参数，常以“s”作单位。由Tj

5、的定义可知，它是转子在额定转速之下的动能的两倍除以基准功率。发电机额定容量为基准的惯性时间常数，通常称为额定惯性时间常数。式（10-6）中，当时，的单位为弧度（red)，当时，的单位为度(°)，t的单位为秒（s）。式（10-6）还可以用状态方程的形式表示：（10-7）选基准转矩,在式（10-2）中两端除以MB得：或者写为：取MT*=1、Me*=0，即△M*=1对式（10-8）从Ω*=0到Ω*=1积分可表示成下式：于是可得到：上式说明，如果在发电机组的转子上施加额定转矩后，转子从静止状态（Ω*=0）启动加速到额定转速（Ω*=1）所需的时间，就是发电机组的额定惯性时间常数。（10-9）（1

6、0-8）在电力系统稳定计算中，各发电机的额定时间常数TjNi要归算到系统统一的基准功率下SB，即：上式中下脚标i表示第i台发电机的量。简化分析中可将n台发电机合并为一台等值发电机，其惯性时间常数为各发电机归算到统一基准功率下的惯性时间常数之和，即：一般汽轮发电机组的惯性时间常数为8～16s，水轮发电机组的惯性时间常数为4～8s，同期调相机的惯性时间常数为2～4s。（10-11）（10-10）10.2.2同步发电机的功角特性发电机输出的电磁功率和功率角的关系，称为发电机的功角特性。1、隐极式发电机的功角特性隐极式发电机的转子是对称的，因而它的直轴同步电抗和交轴同步电抗是相等的，即Xd=X

7、q，略去定子绕组的电阻，简单电力系统的等值电路和相量图如图10-2所示。由图10-2a知系统总电抗Xd∑=Xd+XT1+½XL+XT2由图10-2b可得空载电动势Eq和电抗Xd∑表示方程式如下：（10-12）图10-2隐极发电机相量图a)简单电力系统接线及等值电路；b)相量图而发电机输出有功功率表达式为：将式（10-12）代入式（10-13）可得：（10-13）（10-14）式中发电机输出的三相有功功率为（10-15）称为静态稳定极限。图10-