基于能量函数方程的发电机功角静态稳定性分析

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1、基于能量函数方程的发电机功角静态稳定性分析安理工±学水利水电学院杨凌职业技术学院着重分析负扰动下发电机的功角静态稳定性。借助能量函数方程，推导出瞬态功角极限与稳态功角的解析式，从而可以确定发电机在任何负扰动下是否稳定。在负扰动引起发电机功角不稳定的情况下，本文还推导出瞬态功角与调整功角的解析式，并结合算例，对解析式进行应用和分析。木文解析式的提出，以便于相关的技术人员进行计算和分析，同时对发电机的稳定运行起到一定的指导意义。关键词：功角;静态稳定性;能量函数方程;负扰动;AnalysisofPowerAngleStaticStability

2、ofGeneratorBasedonEnergyFunctionEquationXUHao-mingInstituteofWaterResourcesandHydro—electricEngineering，Xi’anUniversityofTechnology;Abstract：Thisarticlefocusesonanalyzingpoweranglestaticstabilityofgeneratorundernegativedisturbance.Withtheenergyfunctionequation,wededucedthe

3、analyticexpressionoftransientpoweranglelimitandsteady-statepowerangle，andthenitcouldbeconfirmedwhetherthegeneratorwasstableornotunderanynegativedisturbances.Whenthegeneratorwasunstablebecauseofnegativedisturbance,wealsodeducedtheanalyticexpressionoftransientpowerangleandad

4、justedpowerangletoanalyzeandapplyforanalyticexpressionbyusingcasestudy.Theanalyticexpressionproposednotonlyfacilitatestherelevanttechnicalpersonnelforcalculationandanalysis，butalsoplaysaguidingsignificanceforthestableoperationofthegenerator.Keyword：powerangle;staticstabili

5、ty;energyfunctionequation;negativedisturbance;0引言近些年来，随着我国改革开放的不断深入，社会、经济的转型加剧，科学技术水平的迅猛提升，人民的生活水平极大提高，对电力的需求越来越强劲，依赖程度越来越高，对电力系统的安全稳定要求越来越严苛。然而，受制于电力系统自身岡有的局限以及外部负载波动的干扰，区域性电网事故时有发生，对社会、经济的发展，人民的生产、生活带来难以估量的损失。功角静态稳定又称之为小干扰功角稳定。在IEEE/CIGRE的定义与分类中U1，小干扰功角稳定是电力系统遭受小扰动后保持同步运

6、行的能力，它由系统的初始运行状态决定。功角静态稳定通常表现为：（1）转子同步转矩不足引起的非周期失稳；（2）阻尼转矩不足造成的转子增幅振荡失稳。对处于非同步运行的发电机,机组本身的损伤主要是由振动和转子的过热等造成的。此外，发电机的非同步运行对系统的影响表现为m:（1）非同步运行的发电机从系统中吸收无功功率，必将降低系统的电压水平，若系统无功功率不足，会导致系统的电压崩溃。（2）发电机非同步运行时，伴随功角的增加，系统屮的电压也不断变化，若某点的电压降为零，会在该点形成电压振荡中心。（3）发电机非同步运行时，电压、电流的变化复杂，引起保护装

7、置的误动作，扩大事故影响范围。木文主要论述负扰动下简单电力系统功角静态稳定性。在典型工况下，依据发电机功角特性曲线，建立能量函数方程并加以分析，分别推导出瞬态功角极限与稳态功角，瞬态功角与调整功角的解析式，为某一台发电机组或整个发电站的稳态运行提供理论依据。1单机-无穷大系统对于单机-无穷大系统而言，电力系统的负载投切、负荷波动等引起的小扰动是一个典型的功角稳定问题。本文将单机-无穷大系统在发电机工作点附近线性化，电量间的关系表示为一组线性代数方程组，需满足的三个条件为：(1)忽略电磁回路的暂态过程；(2)原动机输入的机械功率恒定；(3)发

8、电机电动势保持恒定。图1所示的单机-无穷大系统是典型的简单电力系统，分析过程中忽略了各元件的电阻与分布电容。发电机电抗Xd、变压器电抗XT、线路的电抗Xh,系统总电抗为X=Xtl