15章电力系统稳定运行的基本概念.ppt

15-2 功角的概念 图15-1所示，一个单机-无穷大容量母线的简单系统，受端电压V的幅值和频率均不变。 当Eq 和V恒定时，传输功率 Pe是角度δ的正弦函数，因传输功率的大小与δ密切相关，所以δ称为“功角”，功和角的关系Pe=f（δ）称为“功角特性”。图15-3就是简单系统的功角特性。 功角δ在电力系统稳定研究中占有特殊地位，它除了表示发电机电势和无穷大系统之间的相位差外（时间概念），更重要的是它还表明了各发电机转子之间的相对位置。（空间概念）如图5-14所示。 稳定研究方法： 1.静态稳定分析： 自动控制理论的方法 微分方程线性化（小干扰法） 研究线性微分方程特征根（频域法） 2.暂态稳定分析： 非线性微分方程数值解法（时域法） 大干扰下不适合线性化 15-3 静态稳定的初步概念 电力系统静态稳定性：系统在运行中受到微小扰动后，独立地恢复原来的运行状态的能力 简单电力系统静态稳定的判据： 15-4 暂态稳定的初步概念 电力系统暂态稳定性：电力系统在正常运行时，受到大的扰动后，能从原来的运行状态不失同步地过渡到新的运行状态，并在新状态下稳定运行。 简单电力系统的暂稳判据： 等面积定则 [大扰动现象] 切除一回输电线路，如图15-7所示。 切除前的正常运行时 系统总电抗 Xd∑I=Xd+XT1+XL/2+XT2 切除一回线路后 系统总电抗 Xd∑II=Xd+XT1+XL+XT2 15-5 负荷稳定的概念 负荷稳定性：负荷在正常运行中受到扰动后能保持某一恒定转差s继续运行的能力。 负荷稳定性是电力系统稳定性的一个重要方面。 异步电动机的电磁转矩为 负荷稳定判据 15-6 电压稳定性的概念 假设： 当电源电势一定。输电系统阻抗和负荷功率因数一定时，受端电压和功率为负荷阻抗幅值或输电系统阻抗与负荷阻抗比值的函数。 受端电压和功率随负荷阻抗变化的曲线 功率极限与负荷功率因数的关系分析： 这种情况下输电系统总阻抗与负荷等值阻抗的关系如下： 分析电压稳定时，假定条件是： ⑴ 系统频率保持不变； ⑵ 发电机电势不变； ⑶ 阻抗ZS不变。 唯一的变量是负荷等值阻抗ZLD。 由此可得在给定功率因数下的P- |zs/zLD|曲线和相应的V- |zs/zLD|曲线如图10-15所示。 电网固有功率传输特性： 分析图10-15可知： 当|zs/zLD|1时， zLD↓，负荷从电网吸收的P↑，系统能供应较多的功率； 当|zs/zLD| =1时，负荷从电网吸收功率达最大值； 当|zs/zLD|1时， 若zLD↓，负荷所需P↑），但电网能供给的P反而减少。 功率失衡加剧，负荷zLD进一步自动减小（如电动机s增大），电压随之迅速下降，如此恶性循环导致“电压崩溃”。 负荷节点静态电压稳定判据 15-7 发电机转子运动方程 一、转子运动方程 旋转物体（发电机转子）的牛顿运动方程： J——转动惯量（kg·m·s2） A——角加速度（rad/s2） Ω——机械角速度（rad/s） Θ——从某一固定参考轴算起的空间角位移（rad） ΔM=MT-Me——净加速转矩（kg·m） 如发电机的极对数为p，则电气角θ、电气角速度ω、加速度α与实际空间各对应量的关系 θ=pΘ ω=pΩ α=pA 参考轴有两种：静止轴ω=0（固定位置），同步旋转轴ω=ωN（固定转速，常用） 记发电机i的电角度、角加速度分别为： 相对于静止轴 θi ωi 相对于同步轴 δi Δωi 于是有： 在多机系统中，发电机i、j之间： δij=δi-δj 称为相对位置角（功角） Δωij=ωi-ωj 称为相对角速度 而相对于同步参考轴： δi或δj称为“绝对”位置角（功角） Δωi或Δωj=ωi-ωj 称为“绝对”角速度 二、标幺值表示的转子运动方程 这里主要是为了把转子运动方程转成电气方程形式。将式（1