电力系统暂态稳定计算.doc

第五章 电力系统暂态稳定计算 电力系统暂态稳定计算也是电力系统不正常运行方式的一种计算。它的任务是已知电力系统某一正常运行状态和受到某种扰动，计算电力系统中所有发电机能否保持同步运行。发电机能否保持同步运行一般以发电机转子之间的相对位置角随时间变化能否趋近某一稳定值为依据。电力系统受扰后是一个复杂的机电暂态过程。但是不管怎样复杂，电力系统各元件的暂态过程都可以用一组微分方程或代数方程描述。电力系统暂态稳定计算就是在一定的初值条件（正常运行状态和扰动方式）下，联合求解这些微分方程和代数方程，从而得到发电机转子位置角的摇摆曲线，然后根据发电机转子之间的相对位置角的摇摆曲线，来判别系统在这种运行状态和扰动方式下能否保持稳定。 暂态稳定计算通常根据计算的目的可以采用不同的数学模型。一般分为简化模型和复杂模型。本章只讨论简化模型的暂态稳定计算。 第一节 简化模型暂态稳定计算的基本原理 所谓简化模型，是指发电机的机械输入功率恒定，发电机交轴暂态电动势保持不变，负荷用恒定阻抗表示。现将有关元件的数学模型叙述如下： 一、发电机 1、发电机组转子运动方程 （5-1） （5-2） 式中 ——电气角速度，标么值； ——转子位置角，rad； ——机械功率，标么值； ——电磁功率，标么值； ——机组转子惯性时间常数，s； ——额定电气角速度， （是额定频率），rad/s; t——时间，s 。 2．发电机定子绕组回路方程 在暂态稳定计算中，一般不计发电机定子绕组的电磁暂态过程。因此，定子绕组回路方程为 （5—3） 式中 ——交轴暂态电动势； ——定子电压的d轴分量； ——定子电压的q轴分量； ——定子电流的d轴分量; －－定子电流的q轴分量; R——定子绕组电阻; ——交轴同步电抗; ——直轴暂态电抗。 上述变量和参数均用标么值表示。后面没有加说明的变量和参数也均用标么值表示。发电机定子电压和电流的q、d轴分量与系统公共坐标的x、y轴分量有如下关系: (5—4) 式中 Ux、Uy——定子电压的x、y轴分量; Ix、 Iy——定子电流的x、y轴分量。 3.发电机电磁功率 在暂态稳定计算中都不计负序分量和零序分量产生的电磁功 率。当恒定时，发电机的电磁功率为 （5—5） 不计定子电阻，由式（5—3）求得Iq、Id代入上式，可得 （5—6） 4．发电机的负序回路 发电机的负序回路如图5—1 5．初值计算 在暂态稳定计算之前，要计算发电机的交轴暂态电动势和转子位置的初值。发电机的是由潮流计算求得的正常运行状态决定的。正常运行状态下，发电机的功率PG+jQG和端电压是已知的。根据相量图可以求得和。计算公式如下： （5—7） （5—8） （5—9） （5—10） 式中 ——定子电流； ——定子电压的共轭值； ——虚构电动势； ——暂态电动势。 二、负荷 负荷用恒定阻抗表示，它的正序阻抗值按式 进行计算，负序阻抗值按式 进行计算。 三、网络 在暂态稳定计算中，一般不计网络的暂态过程，即网络的电 气特性用代数方程描述。暂态稳定计算中的网络方程与复杂故障 计算网络方程一样。但由于暂态过程网络方程是随时间而变化的， 所以加上标时间t以示区别。暂态稳定计算的网络方程为 （5—11） 其中 （5—12） nt是t时刻的故障重数。 方程（5—11）的展开式为 （5—13） i=1, 2, …，n; m=1, 2, 0 当m=1，2，0 时，分别为。它们是i节点的正、 负、零序注入电流。 当s=1，2，0时，分别为。它们是j节点的正、负、零序电压。当m=1，2，0，s=1，2