电力系统分析教学课件ppt作者刘学军第10章电力系统稳定性课件.ppt

第10章电力系统的稳定性 第10章电力系统稳定性 10.1稳定性的基本概念 10.2同步发电机的机电特性 10.3电力系统的静态稳定 10.4电力系统的暂态稳定 10.5提高电力系统稳定性的措施 10.1稳定性的基本概念 电力系统的稳定性是指电力系统在遭受到扰动后，凭借系统本身固有的能力和控制设备的作用，恢复到稳态运行方式或达到新的稳定运行方式的能力。 电力系统运行时，有三种必须同时满足的稳定性要求，即同步运行稳定性、频率稳定性和电压稳定性。保证电力系统稳定是电力系统运行的必要条件，只有在保持电力系统稳定的条件下，电力系统才能不间断地向各类负荷提供合格质量要求的电能。 在上述三种稳定性中，最重要的是同步运行稳定性，本章分析这类稳定性。电力系统的稳定性按照受干扰的大小一般分为静态稳定和暂态稳定。电力系统静态稳定是指电力系统在某一运行方式下受到一个小干扰后，能否恢复到它原来的运行状态和能力。电力系统的暂态稳定是指系统受到一个大干扰后，能否不失步地过渡到新的稳定状态或恢复到原来稳定运行状态的能力。 同步运行的稳定性是由发电机转子运动的功率角δ表征，因而同步运行稳定性计算的目标就是求取各发电机受扰动后功率角随时间变化情况而后进行稳定性判别。为此，必须了解电力系统中各个旋转元件的机械和电气特性，简称机电特性。 10.2同步发电机组的机电特性 10.2.2同步发电机的功角特性 发电机输出的电磁功率和功率角的关系，称为发电机的功角特性。 1、隐极式发电机的功角特性 隐极式发电机的转子是对称的，因而它的直轴同步电抗和交轴同步电抗是相等的，即Xd=Xq，略去定子绕组的电阻，简单电力系统的等值电路和相量图如图10-2所示。 由图10-2a知系统总电抗Xd∑=Xd+XT1+?XL+XT2 由图10-2b可得空载电动势Eq和电抗Xd∑表示方程式如下： ［例10-1］简单电力系统的接线及等值电路，如图10-2a、b所示，试做出输送到无穷大容量母线处的功角特性曲线。 （1）设发电机为隐极机，Xa=1.8； （2）设发电机为凸极机，Xd=1.8；Xq=1.1。 设X∑=XT1+0.5XWL+XT2=0.65； ； 10.2.3自动励磁调节器对功率特性的影响 现代电力系统中的发电机都装有不同形式的自动调节励磁装置。它对改变发电机的功角特性能起显著的作用。 当不调节励磁而保持电动势Eq不变时，随着发电机输出功率的缓慢增加，功角δ也增大，发电机端电压UG便要减小。如图10-7所示为具有隐极式发电机的简单电力系统的相量图。在给定运行条件下，发电机端电压UG0的端点正好位于 上，其位置仍按XT1和Xd的比例确定。当输送功率增大，δ 由δ0增到δ1时，相量UG1的端点应位于电压降 上。其位置仍按XT1与Xd比例确定。由于Eq=Eq0=常数，随着 向功角增大方向逆时针转动， 也随之逆时针转动，而且数值减小了。 发电机装自动励磁调节器后，当功角δ增大UG下降时，调节器将增大励磁电流，使发电机电势Eq增大，直至端电压UG恢复（或接近）正常值为止。由功角特性可以看出，调节器使Eq随着功角δ增大而增大，故功率特性与功角不再是正弦关系。为了定性分析调节器对功率特性的影响，用不同Eq值作出一组正弦功角特性曲线族，它们的幅值与Eq成正比。如图10-8所示。 当发电机由某一给定条件（对应P0、δ0、U0、Eq0、UG0等）开始增加输送功率时，若调节器能保持UG=UG0=常数，则随着δ增大，电势Eq也增大，发电机工作点将从较小的正弦曲线过渡到较大的正弦曲线，于是我们得到一条保持UG=UG0=常数的功率特性曲线如图10-8所示。从图10-8中可看到，这条曲线在δ＞0一定范围内仍然具有上升性质。这是因为在δ＞0附近，当δ增大时，Eq的增大超过了sinδ的减小。从图10-8中可看出，保持UG=UG0=常数时的功率极限PEqm比无励磁调节器时功率极限PUGm要大得多，功率极限对应的功角也将大于90°。还应指出，当发电机从给定初始条件减小输送功率时，随着功角δ减小，为保持UG=UG0=常数，调节器将减小Eq，因而发电机的工作点将向较小的正弦曲线过渡。 ［例10-2］如图10-10所示电力系统，试分别计算发电机在保持Eq、 、 不变时的功角特性和功率极限。已知各条件参数如下： 发电机G：SGN=325.5MVA,PGN=300MW,UGN=10.5kV,xd=1.0, xq=0.6,x2=0.2,TjN=8s 变压器T1：STN=360MVA，UK%=14，kT1=10.5/242 T2: STN=360MVA，UK%=14，kT2=220/121