《电力系统暂态分析》课程教学大纲(第六章).doc

第六章电力系统静态稳定 第一节概述 一、运动系统稳定性的一般定义 运动系统都存在稳定性问题。定义为：一个运动系统处于平衡状态，若遭受某 种扰动，经过一定的|］寸间变化后，能恢复到原有平衡状态或新的平衡状态下运行， 则称该运动系统是稳定的，否则是不稳定的。 【例6?1】 a稳定平衡点 图6-1例6-1图 二、电力系统稳定性的特定含义 电力系统的平衡状态是指作为电力系统电源的所有发电机以同步（或相同）速 度运行。当电力系统处于某种平衡状态，即发电机以相同速度运行时，遭受某种扰 动，发电机的速度要发生变化，经历一定时间速度的变化，若所有发电机能恢复到 同步（或相同）速度下运行，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。 在正常运行（平衡状态）时?，发电机输入的机械功率片等于发电机发出的电磁 功率耳（机械损耗很小，因此忽略不计），即PY = PE,发电机保持恒定速度运行。 当受到某种扰动，如负荷波动，导线发热、电阻变化、短路、切除线路等，发 电机输出功率佗要发生变化，但片不能跟随变化（因为调速系统由机械组成，不能 瞬间完成），导致输入与输出功率不平衡，从而引起速度的变化。受扰动各发电机 变化不一样，即各机组的平衡状态破坏程度不一样，因此各发电机速度变化不一样, 经过一段时间调整，若能够恢复到相同速度下运行，则系统是稳定的，否则是不稳 定的。 三、电力系统稳定性的分类 到目前为止，国际上还没有统一的有关电力系统稳定的分类标准。一般按扰动 量的大小分为两大类。静态稳定一小扰动下的稳定 暂态稳定一大扰动下的稳定 量的大小分为 两大类。 所谓扰动量的大小是相对而言的，即 小扰动：指的是系统参变量的微小变化，例如负荷正常波动、导线发热引起参 数变化等。其扰动量很小，因而可以对描述系统运动过程的非线性微分方程在平衡 点进行线性化，从而可用线性系统稳定性理论进行分析 大扰动：指的是故障、切除机组、投切线路、投切变压器等。其扰动量大，因 而不能对描述系统运动过程的非线性微分方程进行线性化处理，从而只能用非线性 系统稳定性理论进行分析。 小贴士：老师的话 静态稳定是小扰动下的稳定，其稳定分析实质上是回答平衡点是否能正常稳定运行，即平衡 点是否稳定平衡点的问题；暂态稳定是大扰动下的稳定，其稳定分析实质上是回答在某稳定平衡 点正常运行时，能否承受某种大扰动冲击的问题。 四、如何判别稳定 以速度，即各机组频率。 实际稳定分析一般是用发电机转子间的相对转子位置角必⑴的变化过程，即 摇摆曲线。若q(r)能够回复到某一个稳定值则系统是稳定的。 五、稳定破坏及其危害 以两机系统为例做简单说明。 失稳吋，两机电势￡、E的相角差将不断变化，最大为180°,最小为0°。因此 两机Z间的电流7 = (EI-E2)/jX的大小将大幅度变化，可能引起继电保护非正常动 作而跳闸，最终导致系统解列，其至造成大面积停电。稳定破坏是电力系统的灾难, 也是电力系统所在地区的灾难，这是电力部门最关心的问题，因此必须认真研究电 力系统稳定的机理和提高稳定性的对策。 图6-3两机系统失稳情况示意图 第二节简单电力系统静态稳定 所谓简单电力系统，也称单机一无穷大系统，是指一台发电机（或一发电厂） 经过变压器、输电线路与一个无限大容量系统相连接组成的系统。无限大容量系统 的母线电压可以保持不变，频率也保持不变。设G为隐极机，且不调节励磁，其接 线图、等值电路图和相量图如图6?4所示。 G厂 、 G 厂 、 T1 /—\ /—\ L / \ 1 1 \ / 30 (a) Ea Xd Xr ￡ q ° O, Xl (b) 图4简单电力系统的接线图、等值电路图和相量图 （a）接线图；（b）等值电路图；（c）相量图 图中，xdz =Xd+XT|+XL/2 + XT2o 由图6-4 (c)可知 AABC s AADO 由AABC可得 BC= XdI/cos^9 由4BC0可得 BC = Eq sin 3 所以 XdZ/cos^ = Eq sin8n /cos^9 = -^-sin J I》 则发电机输岀功率 E U Pn = UI cos cp - —— sin 3 = PM sin 3Xd》 E U 称为功角特性曲线。式中，力是发电机转子位置角；厲二亠，当不调节励磁时，Eq Xd工 为恒定，乂 ［/为恒定，所以厲也恒定。这样心即为》的正弦函数。功角特性曲线如 图6?7所示。 图6-5简单系统的功角特性设发电机输入机械功率为片时，发 电机输出功率为人，则稳态运行时 P. = Pr，在图6?5上为一条与5轴平行的 直线，与耳（①曲线有两个交点a与b, 图6-5简单系统的功角特性 a点是稳定平衡点。分析如下： 在a点受到小干扰，设力増加△力，运行点由a Ta,此时耳 ＞ 片=＞发电机减速 角减小=＞返回a