电力工程第2版鞠平电子课件12第12章节电力系统的稳定.ppt

第三篇 电力系统暂态分析 Part 3 Transient Analysis of Power Systems 电力系统对称故障 电力系统不对称故障 电力系统稳定性 第12章 电力系统的稳定 问题 稳定性的基本含义是什么？分析稳定性的两个要素是什么？ 什么是电力系统稳定性？ 电力系统稳定如何分类？ 电力系统稳定分析的基本假设有哪些？ 为什么要研究电力系统稳定？ 1．后果： ①若失稳，则系统解列，造成大面积停电。 ②若振荡太大，则影响用户供电。 2．任务： ①分析判断，保证稳定。 ②采取措施，改善稳定。 稳定性的基本含义 稳定：稳固安定 Stability: The property of a body that causes it when disturbed from a condition of equilibrium or steady motion to develop forces or moments that restore the original condition . 稳定性：物体（系统）维持某一平衡状态的一种能力和性质 稳定的机械比拟 （a）小干扰稳 （b）小干扰不稳 （c） （d） ①小干扰稳， ②大干扰稳 —回复到①， ③大干扰失稳 ①称为平衡点，斜坡上不平衡 一有风吹草动，就土崩瓦解 ①④均小干扰稳 ②大干扰稳—回到①， ③大干扰稳—新的平衡点④ 稳定性与平衡点相联系（平衡点的稳定性） 稳定与否与干扰大小有关 电力系统稳定性是指电力系统受到事故扰动后保持稳定运行的能力。 电力系统稳定的定义： 电力系统中并联运行的发电机保持同步是系统维持正常运行的基本条件。如果电力系统处于正常运行条件下，这一种运行状态就是电力系统的一个平衡点（状态）。 电力系统的平衡点 小扰动：小负荷投入，发电机出力小幅度改变等； 大扰动：各种故障，切除线路等 电力系统的扰动 电力系统稳定分类 按物理本质分： 功角稳定：同步运行稳定性（分为静态稳定与暂态稳定） 电压稳定：系统遇到干扰后保持母线电压的能力 频率稳定：频率崩溃 次同步振荡（SSO）和轴系扭振，等等。 按扰动大小分： 大扰动（暂态）稳定：非线性模型，时域仿真； 小扰动（动态）稳定：线性化模型，特征根分析。 按失稳方式可分为: 非周期失稳或称单调失稳：即系统的主要物理特征主要以单调地上升或者下滑形式失稳，主要由于同步力矩不足而引起； 振荡失稳：即系统的主要物理特征发生增幅振荡导致失稳，主要由于阻尼力矩不足而引起。需要指出的是，如果先是增幅振荡，到一定程度后也会出现单调失稳。 按时间分： 短期稳定（1～几十秒）：系统受扰后发电机转子之间发生摇摆。 第一摆稳定及多摇摆稳定；以同步运行稳定性为主。 长期稳定（几分～几十分或1小时）：系统慢动态，只计很大的时间常数。 （系统模型、分析方法、研究目标和控制对象不同） 我国目前的稳定性分类 我国拟采用的稳定性分类 电力系统基本组成部分及相互联系 有动态特性的元件的微分方程（如发电机） 网络方程－代数方程 电力系统数学模型的一般形式 电气工程基础 用于稳定分析的各元件数学模型 变压器 （简化模型） 输电线路 （简化模型） 负荷 （恒定阻抗、电流，功率模型） 同步发电机 转子运动方程，电压方程，磁链方程，功角方程 同步电机的转子运动方程、功率方程 同步电机的转子运动方程 式中： 注： ① TJ的量纲是秒，由 ② TJ的物理意义，令 ，则 ∴TJ是 时由0升到0的时间。 ③ TJ的计算 ∵制造厂家提供飞轮转矩GD2 （秒） ④ 在英美书籍中往往用H，H=TJ/2，TJ=2H，则 ，又∵ ⑤ 若t也用标幺值， ， 一般标幺值省去下标*，故要注意方程形式，以便确定，t是否标幺化。 电磁功率与电磁转矩 abc坐标： dq0坐标： 定子铜耗 定子磁能变化率 产生电磁转矩 （电压方程带入） ∴电磁功率为： 注： ① 扣除铜耗及磁能变化后得输出功率 （只有在忽略 且令 时相等） ② 中不包含零序分量。 （零序电流合成空间磁场为零。） （稳态或暂态都适用） （标幺化） 转矩与功率关系为： ∴ 同步电机的电压方程和磁链方程 （1） 。 （2） （即不计定子及网络中的电磁暂态过程。） （3） 电压及功率方程中 ， （微