电力系统运行的稳定性分析资料讲解.ppt

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1、电力系统运行的稳定性分析第一节概述一、基本概念：3.功角：表示发电机转子轴线子之间的夹角，又表示各发电机电势间的夹角。传输功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。~U=常数IUqÈqωδ第一节概述二、电力系统的稳定性分析电力系统中的各同步发电机只有在同步运行(即所有发电机以相同的速度旋转)状态下，送出的电功率为定值，并维持系统中任何点的电压、频率和功率潮流为定值。如果某些发电机之间不能维持同步运行，其送出的电功率以及相应节点的电压及相应线路的潮流将发生大幅度的周期性振荡，如果失去同步的机组之间不能迅速恢复同步，即

2、电力系统失去了稳定运行的状态。这种由于机组失去同步造成的稳定问题实际上是电力系统的功角稳定问题。。功角稳定问题的原因——转矩不平衡正常运行时：Me=Mm受到干扰时：Me≠Mm机械转矩Mm由发电厂动力部分的运行状态决定电磁转矩Me由发电机及其相连的电力系统中的运行状态决定危害：稳定破坏是电网中最为严重的事故之一，大电力系统的稳定破坏事故，往往引起大面积停电，给国民经济造成重大损失。随着电网互联规模的增大，稳定问题更加突出。失稳现象：如果由于某种干扰使发电转速不再同步，那么系统中任一点的电压、电流和发电机功率幅值不断振荡以致系统不能正

3、常工作，这种情况称为系统不稳定。三、功角稳定分类（干扰大小，便于分析）：(1)静态稳定——电力系统在某个运行状态下,突然受到任意的小干扰后，能恢复到原来的（或是与原来的很接近）运行状态的能力.静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态不稳定的。静态稳定研究的是系统对微小干扰的适应能力，或者说考虑的是系统在运行点处维持同步运行的能力，①②③④小干扰：是在这种干扰作用下，系统的状态

4、变量的变化很小，因此状态方程可以线形化。三、功角稳定分类（干扰大小，便于分析）：(2)暂态稳定——电力系统在某个运行状态下，突然受到较大的干扰后，能够过渡到一个新的稳定运行状态或者回到原来运行状态的能力。如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。大干扰：系统的状态方程不能线形化三。稳定研究方法：1、静态稳定分析方法：微分方程线性化（小干扰法）通常可以采用在运行点处线性化后的系统模型进行特征根分析来判别系统的静

5、态稳定性。2、暂态稳定分析方法：非线性微分方程数值解法（时域法）等面积定则（仅适合单机无穷大系统）一般采用的是对全系统非线性状态方程的数值积分法进行对系统动态过程的时域仿真，通过对计算得到的系统运行参数(如转子角)的动态过程的分析判别系统的暂态稳定性。第二节同步发电机组的转子运动方程和功角特性研究稳定，实际上是分析电力系统受扰动后发电机之间相对运动的特性，发电机的相对运动可由功角d随时间的变化来描述。即：发电机摇摆曲线：为了得到，必须首先建立：发电机转子运动方程和功角特性的表达式一．转子运动方程J：转动惯量；α：角加速度；(rad

6、/s2)Ω：机械角速度；(rad/s）△M：不平衡转矩MT—ME额定转速下的转子动能采用标么制，设转矩基准值为当转速用标么值表示时，上式可写成令---惯性时间常数，于是得到：则转子的运动方程可写为：惯性时间常数的意义当发电机空载时，如原动机将一个数值等于MT的恒定转矩（MT*＝1）加到转子上，则转子从静止状态启动到额定值时所需的时间。将机械角速度Ω转换成电气角速度ω，方程式初看似乎简单，但它的右函数，即不平衡转矩(或功率)却是很复杂的非线性函数。右函数的第一项是发电机的原动机功率，它主要取决于本台发电机的原动机及其调速系统的特性。

7、右函数的第二项发电机的电磁功率，在多机电力系统中，它不但与本台发电机的电磁特性、励磁调节系统特性等有关，而且还与其它发电机的电磁特性、网络结构等有关，它是电力系统稳定分析计算中最为复杂的部分。对多机系统的稳定我们不作分析，只研究单机对无穷大系统。此时发电机的电磁功率与发电机的功角有什么关系？二．隐极发电机的功-角特性-----即发电机的电磁功率与功角之间的关系一台同步发电机与无限大容量电源组成的系统~Ù=constTJ=∞xdxT1xLxT2xl定义：Eq：发电机空载电势。δ：电势与无穷大系统电压夹角。φ：功率因素角。δU功-角特

8、性方程的推导由相量图得：——发电机功角特性方程以上公式当电势、电压、阻抗恒定不变时发电输出功率就是功角的正弦函数。90度时最大，称为输送功率极限。第三节简单电力系统的静态稳定分析静态稳定定义：电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡