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第八章 电力系统的暂态稳定性 第八章 电力系统的暂态稳定性 暂态稳定概述 简单系统的暂态稳定分析 自动调节系统对暂态稳定的影响 复杂电力系统的暂态稳定计算 提高暂态稳定的措施 暂态稳定概述 什么是电力系统的暂态稳定性 1、大干扰 2、与运行方式和干扰方式的关系 3、电力系统暂态稳定性的校验 暂态稳定分析 1、与时间长短有关 2、时间分段: 暂态稳定分析:时间分段 起始:0~1s,保护、自动装置动作,但调节系统作用不明显,发电机采用 、PT 恒定模型; 中间:1~5s,AVR、PT的变化明显,须计及励磁、调速系统各环节; 后期:5s~mins ,各种设备的影响显著,描述系统的方程多。 本书中重点讨论起始阶段。 基本假定:⑴ 网络中,ω=ω0 (网络等值电路同稳态分析) ⑵ 只计及正序基波分量,短路故障用正序增广网络表示 第二节 简单系统的暂态稳定分析 物理过程分析 等面积定则 微分方程的数值解法(摇摆曲线法) 简单系统的暂态稳定分析——物理过程分析 发电机采用E’模型 电源电势节点到系统的直接电抗 故障中: 故障切除后: 功角特性曲线为: 故障发生后的过程为: 运行点变化 原因 结果 a→b 短路发生 PTPE, 加速,ω上升,δ 增大 b→c ω上升,δ增大 ωω0 ,动能增加 c→e 故障切除 PTPE, 开始减速,但 ωω0 ,δ继续增大 e→f 动能释放 减速,当ωf =ω0,动能释放完 毕,δm角达最大 f→k PTPE, 减速δ,减小 经振荡后稳定于平衡点k 结论:1 若最大摇摆角,系统可经衰减的振荡后停止于稳定平衡点k,系统保持暂态稳定,反之,系统不能保持暂态稳定。2 暂态稳定分析与初始运行方式、故障点条件、故障切除时间、故障后状态有关。 3 电力系统暂态稳定分析是计算电力系统故障及恢复期间内各发电机组的功率角的变化情况(即δ–t曲线),然后根据角有无趋向恒定(稳定)数值,来判断系统能否保持稳定,求解方法是非线性微分方程的数值求解。 二.等面积定则 故障中,机组输入的机械功率发电机输出的电磁功率,发电机加速, 积分得: 故障切除后 =线上方的阴影面积(称为减速面积) 因减速过程中,转速恢复同步转速(即加速过程中的动能释放完毕)时δ角达最大,所以加速面积=减速面积――等面积定则。 等面积定则的应用 1、 在三状态暂态稳定分析中确定极限切除角,δ角摇摆越过δh,则PTPE,将使δ角PⅡ 继续扩大,系统失去暂态稳定。 ∴δh是最大允许摇摆角。 当加速面积与允许的减速面积相等时, 2、加速面积、减速面积的应用例――单相重合闸的作用分析 三.微分方程的数值解法(摇摆曲线法) 故障中,转子运动方程为: 故障切除后, 初始条件: 暂态稳定判据3:简单系统中,当δ达δm后开始减小,则系统能保持暂态稳定;δ180°,系统不能保持暂态稳定。 第三节 发电机组自动调节系统对暂态稳定的影响 本节仍以简单系统为对象,讨论发电机组的自动调节励磁系统和自动调速系统对暂态稳定的影响,其中以前者为重点。 一、自动调节系统对暂态稳定的影响 (一) 自动调节励磁系统的作用 在以上的讨论中,认为发电机暂态电抗x’d后的电动势E’d在整个暂态过程中保持恒定,这实际上仅是很粗略地考虑自动调节励磁装置的作用,因而有可能带来错误的结论。例如,若在发生短路后发电机在强行励磁作用下暂态电动势升高,则上述近似处理偏于保守,否则相反。 (二)自动调速系统的作用 二、计及自动调节励磁系统作用时的暂态稳定分析 为使以下的讨论不至过于繁琐,假设短路后.励磁机的励磁电压在强行励磁装置作用下立即升到最大值uffmax。即应用式(6—46)描述强制空载电动势的变化 发电机待求解的微分方程共有四个。 —是励磁机的微分方程: 二、计及自动调节励磁系统作用时的暂态稳定分析 第二个是励磁绕组微分方程: 还有两个即发电机的转子运动人程: 以上的递推计算公式反映了两类方程交替求解的过程,最终的目的当然是求δ随t的变化曲线。 最后需指出.计及自动调节励磁的作用时,已不能再
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