第十五章电力系统运行稳定性的基本概念11-2-24.ppt

第十五章 电力系统运行稳定性的基本概念 在电力系统发生故障或操作后，将产生复杂的电磁暂态过程和机电暂态过程， 电磁暂态过程主要指各元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化过程， 机电暂态过程则指由于发电机和电动机电磁转矩的变化所引起电机转子机械运动的变化过程。 虽然电磁暂态过程和机电暂态过程同时发生并且相互影响，但是要对它们统一分析却十分复杂。 由于这两个暂态过程的变化速度实际上相差很大，在工程上通常近似地对它们分别进行分析。例如： 在电磁暂态过程分析中，常不计发电机和电动机的转速变化。 而在静态稳定性和暂态稳定性等机电暂态过程分析中，则往往近似考虑或甚至忽略电磁暂态过程。 只有在分析由发电机组轴系引起的次同步谐振现象，计算大扰动后轴系的暂态扭矩等问题中，才不得不同时考虑电磁暂态过程和机电暂态过程。 本章框架 15-1 概述——稳定问题的提出 一、联网的必要性 1.1831年法拉第发明电磁感应定律，电能成为二次能源，就地使用。 2.1885和1890年发明了单相变压器和三相变压器。 3.1891年出现了三相交流输电，远距离输电成为可能，出现了由发电机、线路和负荷构成的最简单的电力系统。 4.由于实际运行中发现受端系统在缺乏电源支持的情况下非常薄弱，逐渐出现了多电源点的互联运行，从而形成了早期的互联电网。 联网的效益 多个地区联网形成大型互联电网后： 有利于地区间电力的平衡和经济调度 有利于安排机组的检修和事故备用容量 有利于充分利用系统中廉价的水利资源 有利于实现负荷点的多路供电以提高供电可靠性 有利于提高系统的抗冲击能力 有利于提高系统的供电质量 ——由于互联系统在经济上的明显优点，电力系统互联的规模越来越大，世界上最大的西欧联合电力系统总装机容量已超过2亿KW。 我国电力系统发展历史 1880年7月，上海，第一台12KW机组 1949年，发电量43亿KWh ，装机容量1848.6KW 1999年，发电量12331.4亿KWh ，装机容量2.98亿KW 装机容量：96年超过1亿，95年超过2亿，96年开始排世界第二， 2000年4月超过3亿 2004年4月装机容量达4亿千瓦 2020年计划达到装机容量9亿KW 发电量：99年比98年增加6.52%, 目前也是世界第二位 目前最大的火电厂：邹县电厂，240万KW 目前最大的水电厂：二滩电厂，330万KW ★三峡电厂，装机容量1820万KW ，将是世界最大 目前全国电网覆盖率：96.4% 7个大区电网，华东网5198万KW 5个独立省网，广东省网3033万KW 我国电力系统发展历史（电压水平） 二、电力系统稳定问题的提出 电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益，因而得到了十分迅速的发展，但它同时也带来了一些新的问题。 随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度也越来越大，使电网的安全稳定问题越来越突出。 在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。 三、稳定性概念 电力系统受干扰后，凭借系统本身固有能力和控制设备的作用，在有限的时间内，恢复到原始运行状态或稳定到新的稳态运行状态。 稳定性示意图 四、电力系统稳定研究的内容 基本问题——早期稳定研究的内容 1.联网后发电机组是否仍能按如下额定功率顺利地送出功率，如果不能，应该如何确定发电机的最大允许输出功率? 2.线路可以传送的功率是否仍然只受经济电流密度和最大允许电流(热稳定极限)限制，如果不是，应该如何确定线路允许的最大传送功率? 3.线路出现短路或跳闸等事故时系统能否仍然正常运行，如果不能，应该引入什么样的保护装置和／或稳定控制装置? 电力系统稳定研究的内容 随着电网互联规模的增大，不断出现大量新的稳定问题： 如何在网络结构比较薄弱的情况下防止由于某一设备或线路的故障产生连锁反应，导致全系统的稳定事故； 如何防止长距离重负荷的联络线引起的低频振荡现象； 如何防止由于大型互联系统频率维持能力逐渐减弱且可能的有功冲击加大可能引起的频率稳定问题； 如何防止带负荷调压变压器和无功功率缺额可能引起的电压稳定问题。 对电力系统稳定问题的研究发展至今，已形成为一个研究内容日新月异、研究方法多种多样、应用领域十分广阔的综合性研究领域 15-2 功角的概念 一 电路分析 二 功角特性 三 功