暂态分析.ppt

第九章 电力系统稳定性分析 §9-1 电力系统稳定性的基本理论和数学模型 §9-1 电力系统稳定性的基本理论和数学模型 电力系统的理想运行情况是，在任何时刻都能以恒定的电压和频率连续不断的向负荷供电。然而在实际中，情况并不如此理想。负荷的规律性和随机性以及相应的发电机组的调节时刻存在，一些大的变化也时有发生，如网络中短路故障，大容量发电机和重要输变电设备的投入或切除等。 概述 电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步， 自 动恢复到初始运行状态的能力。电力系统几乎时时刻刻都受到小的干扰。例如，个别电动机的接入和切除或加负荷和减负荷；又如架空输电线围风吹摆动引起的线间距离(影响线路电抗)的微小变化；另外，发电机转子的旋转速度也不是绝对均匀的、即功角6也是有微小变化的。因此，电力系统的静态稳定问题实际上就是确定系统的某个运行稳态能否保持的问题。 §9-2 电力系统小干扰稳定性分析（静态稳定性） 电力系统小干扰稳定性实质上是指系统在某一给定的稳态运行情况下，遭受微小扰动后的渐近稳定性。其基本方法和步骤可以归纳为： 在计算给定稳态运行情况下各变量的取值，即求出对应于无扰运动的平衡点； 在描述系统动态过程的数学模型中，将微分方程和代数方程在稳态值（平衡点）附近线性化，得出一组线性微分方程和代数方程，然后消去其中的代数变量，从而得出一组纯微分方程； 根据微分方程式系数矩阵A的特征值之性质来判别系统的稳定性 假设： ⑴简单系统、简单网络：定子绕组方程可用功角特性表示 ⑵不考虑调速器和原动机方程，PT = P0 = 常数 ⑶不考虑励磁调节系统，if = 常数，Eq恒定 系数矩阵的特征根为： ∴ 静态稳定判据： 有功功率储备系数： 静态稳定判据： 受小扰动后功角变化特性 2．阻尼作用对静态稳定的影响 例10-1，10-2，10-3 作业：10-4，10-13 第三节 电力系统暂态稳定性分析 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 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 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 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角继