励磁控制系统对电力系统稳定的影响ppt课件.ppt

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1、发电机励磁系统控制1四.励磁控制系统对电力系统稳定性的影响§4.1发电机及电力系统的数学模型§4.2励磁控制系统对电力系统稳定性的影响分析§4.3通过励磁控制改善电力系统稳定性的措施2稳定性的的定义和分类简介电力系统的稳定性一般划分为静态稳定、暂态稳定和动态稳定三种方式，其含义如下。1.静态稳定静态稳定是指电力系统遭受小扰动后，不发生自发振荡和非周期失步，自动恢复到起始运行状态的能力。此期间表现出的是电力系统不受控制作用的自然特性。其稳定性主要取决于系统的同步力距。2.暂态稳定暂态稳定是指电力系统遭受大的扰动后，各个同步电极保持同步运行并过渡到新的或者恢

2、复到原来状态运行的能力（通常指保持第一个或第二个摇摆周期不失步）。在这期间，系统中的短路故障性质、主保护动作情况、重合闸成功与否的影响最大。3.动态稳定动态稳定是指电力系统遭受扰动后，在自动调节装置和附加控制的作用下，保持较长过程稳定运行的能力（通常指不发生周期性振荡失步），在这期间电力系统阻尼特性影响较大。3稳定水平的判据在小干扰作用下标志发电机组稳定性水平的主要指标是发电机的电磁功率极限Pmax与转子运行角度的极限δmax，在图4－1中示出了同一发电机组在采用不同控制方式时的微动态稳定水平。当发电机的电磁功率超过图中所示的Pmax1或Pmax2，微动

3、态稳定将被破坏。对于大扰动作用下的暂态稳定水平有两种判别准则，第一种是用暂态稳定的功率极限来表示。暂态稳定极限功率Pmax的定义为：设与系统并联运行的发电机组在正常运行方式下输出有功功率为Pe=Pel，在该情况，若在系统K点发4稳定水平的判据种类型短路故障，系统仍能保持稳定，但在Pe=Pel+Δpe(Δpe为比Pel小得多的微小增量)的正常运行条件下，当在K点发生同一类型故障时，系统将失去稳定，则称Pel为该系统在K点发生该种类型故障下的暂态稳定极限功率，以Pel=Pmax1表示。在正常运行方式下，与Pell所对应的转子功角则称为暂态稳定极限角δmax。

4、暂态稳定水平的另一表示方法是，在一定输送功率条件下，在同一故障点及同一故障形式下比较短路最大故障允许切除时间。即当输电线路在某一输送功率下，在K点发生某种形式的短路，其故障切除时间t＝t1+Δt1(Δt1为比t1小得多的微小增量)时，系统不能保持稳定，则称该系统在K点发生该种类型故障时的最大允许故障切除时间t1=tmax(一般为零点几秒)。显然t1之值越大，标志系统的暂态稳定水平越高。5§4.1发电机及电力系统的数学模型为了简化分析，设发电机工作于单机对无穷大母线系统中。发电机经过升压变压器及输电线接到受端母线，由于受端母线为无穷大母线，它的电压幅值U和

5、相位（设置为零）都保持恒定。图4－2表示了系统的接线图及等值电路图。图4－2单机对无穷大母线系统（a）接线图（b）等值电路6§4.2对电力系统稳定的影响分析一、励磁系统对静态稳定的影响在正常运行情况下，同步发电机的机械输入功率与电磁输出功率是保持平衡的。同步发电机以同步转速运转。其特征通常可用功－角特性予以表示，对于汽轮发电机，其功－角特性为：式中Eq-发电机内电势；Us-受端电网电压；X∑-发电机与电网间的总电抗。相应的功－角特性如图4－3所示。此曲线亦称内功率特性曲线。当无励磁调节时，Eq为常数，最大输出功率PM()称为静态稳定极限，其值等于7§4.

6、2对电力系统稳定的影响分析在正常运行时，平衡点在a点处。如果机械输入功率由P0增加到P’0，过剩功率将使发电机转子加速，使内电势Eq相对于受端系统电压Us的功率角由δa增加到δb，工作点由a移到b，达到新的平衡。当励磁恒定，即Eq为常数，静态稳定功率极限为,静态稳定的判别式为：如果发电机在运行中可自动调节励磁，则此时Eq为变值，相应的传输功率可得到显著的提高。假定自动励磁调节是无惯性的，并假定在负载变化时可保持发电机的暂态电势E’q近似为常数，由于随负载变化时，内电势Eq亦随励磁调节而变化，此时的功率特性已不是一条正弦曲线，而是由一组Eq等于不同恒定值的

7、正弦曲线族上相应工作点所组成，如图4－4(a)中曲线1－2－3－4所示。为区别Eq等于恒定值时的内功率特性曲线，当Eq随负载而变化的1－2－3－4功率特性曲线称之为外功率特性曲线。8§4.2对电力系统稳定的影响分析9§4.2对电力系统稳定的影响分析同时，由于外功率特性曲线系借助于励磁调节而工作在此曲线部分，故相应工作段亦称人工稳定区。第I组外功率特性曲线a-b-c-d-e与第II组不同的是励磁调节器具有更高的电压放大倍数Kou，故可维持更高的电压水平。另由图4－4（b）可看出，如维持E’q近似不变，则随着负载增加，Eq是上升的。同时，对外功率特性而言，最

8、大功率值不是出现在δ=90o，而是δ>90o处。其具体数值取决于微动态稳定的条件