10-电力系统的静态稳定性.ppt

* 第十章 电力系统的静态稳定性 * 长沙理工大学 电气与信息工程学院 于永源 杨绮雯 编著 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 电力系统分析 （第三版） 第十章 电力系统的静态稳定性 第一节　电力系统静态稳定性的基本概念 第二节　小扰动法的基本原理和在分析电力系统静态 稳定性中的应用 第三节　调节励磁对电力系统静态稳定性的影响 第四节　电力系统电压、频率及负荷的稳定性 第五节　保证和提高电力系统静态稳定性的措施 　　 　　　　　 　　　　　　　　 第一节 电力系统静态稳定性的基本概念 一、电力系统静态稳定的定性分析 简单电力系统： 该系统的等值网络: 　　　其功－角特性关系为 (10-1) P 0 90 180 （o ） c 功－角特性曲线，如下图所示。 下面分析在a、b两点运行时受到微小扰动后的情况 １.静态稳定的分析 扰动使 ， ， 如图10-2(a)中实线所示 如图10-2(a)中虚线所示 2.静态不稳定的分析 扰动使 ， 如图10-2(b)中实线所示 ， 如图10-2(b)中虚线所示 a’ ° ° a’’ a t=0 t (a) ° ° t=0 t (b) 图10-2 功率角的变化过程 (a) 在a点运行; (b) 在b点运行 二、电力系统静态稳定的实用判据 称整步功率系数,如下图所示。 180 90 0 （o ） 根据 可以判断同步发电机并列运行的静态稳定性。 三、静态稳定的储备 静态稳定储备系数 正常运行时， 为15％～20％；事故后 不应小于10％。 第二节 小扰动法的基本原理和在分析 电力系统静态稳定性中的应用 一、小扰动法的基本原理 李雅普诺夫运动稳定性理论：任何一个系统，可以用下列参数 的函数 表示时，当因某种微小的扰动使其参 数发生了变化，其函数变为 若其所有参数的 微小增量能趋近于零（当微小扰动消失后），即 则认为 该系统是稳定的。 同步发电机组受小扰动运动的二阶线性微分方程式： 二、用小扰动法分析简单电力系统的静态稳定性 1.系统的线性微分方程式 上式也称微振荡方程式。又可写成 其特征方程式为 解为 与之对应的同步发电机组线性微分方程式的解为 (10-12) 2、判断系统的静态稳定性 利用式(10-12)来判断简单电力系统的静态稳定性。 (1) 非周期失去静态稳定性。当 时，特征方程式有 正负实根，此时 随 增大而增大， 关系曲线如图10-3(a)所示。 (2) 周期性等幅振荡。在 时，特证方程式只有共轭 是一种静态稳定的临界状态，如图10-3(b)所示。 (3)负阻尼的增幅振荡。 当发电机具有阻尼时，特征方程式的根 是实部为正值的共轭复根， 周期性地失去静态稳定　 (4)正阻尼的减幅振荡。当系统具有正阻尼时， 性，如图10-3(c) 特征方程式的根 是实部为负值的共轭复根， 周期性地保持静态稳定　 性，如图10-3(d) (a) t 0 0 t (b) 0 t (d) 0 t (c) 图10-3　电力系统静态稳定性的判定 (a) 非周期性关系；(b)等幅振荡；(c)增幅振荡；(d)减幅振荡 三、小扰动法理论的实质 　　小扰动法是根据受扰动运动的线性化微分方程式组的特征方程式的根，来判断未受扰动的运动是否稳定的方法。　　 　　如果特征方程式的根都位于复数平面上虚轴的左侧，未受扰动的运动是稳定运动；反之，只要有一个根位于虚轴的右侧，未受扰动的运动就是不稳定运动。 第三节　调节励磁对电力系统静态稳定性的影响 　一、不连续调节励磁对静态稳定性的影响 　　手动调节或机械调节器的励磁调节过程是不连续的，如图10-5所示。 　　 　 A B C D E F G （o ） 90 180 0 120 30 60 150 P 定值 定值 q E = G U q E G U 图10-5　不连续调节励磁 (a) (b) (a)功-角特性曲线；(b)发电机端电压和空载电动势的变化 q E 　　运行点的转移，发电机端电压和空载电动势的变化将分别如图10-5(a)、(b)中的折线 二、对电力系统静态稳定性的简单综述 （1）励磁不调节。如图10-8中a点 图10-8 调节励磁对静态稳定的影响 0 a c b d e 定值 定值 定值 f （2）励磁不连续调节。如图10-8中b点。 （3）励磁按某一个变量偏移调节。如图10-8中c点。 （4）励磁按变量偏移复合调节。如图10-8中d点。 （5）励磁按变量导数调节