关于电力系统稳定_1

理论与实践

关于电力系统稳定( )

About Power System Stability( )

洪佩孙

(河海大学,南京210096)

中图分类号:T M 712

文献标识码:A

文章编号:1009-0665(2001)04-0047-02

收稿日期:2001-10-18

0 引言

随着电力系统的建立与发展,交流输电系统中稳定运行逐步成为影响系统安全运行的主要问题,

因而也是电力系统运行管理特别是调度管理人员必须熟悉与重视的问题。

稳定性是对动态系统的基本要求,也是一个典型的问题(另一个是品质问题)。动态系统是其行为要用微分方程描述的系统。动态系统稳定问题的研究由来已久,有200多年的历史,其中大部分理论问题已很完整,但电力系统稳定问题具有某些特殊性:

(1)电力系统是一个高阶的动力系统,动态过程复杂,进行全状态量的分析很困难,在进行实用分析时,要根据过渡过程的特点和分析的目的,加以简化;

(2)电力系统的运行特性具有强烈的非线性特性。在大扰动情况下,一般会出现巨大能量的转换,与弱电的动态系统有很大不同;

(3)多数电力系统工作人员,可能精通电力系统方面的专业知识,特别是电力系统 一次 方面的知识,即使从事 二次 方面工作的现场工作人员,处理的也大多是 继电状态 工作方式的设备,所以对以动态控制理论制约的如此复杂的电力系统稳定问题就不一定熟悉,甚至会出现某些概念性的问题。从电力系统专业人员的角度出发,对涉及到概念性的问题做一些分析。由于内容较多,本题将分3个部分介绍,将分3期刊登。

电力系统不同模式稳定问题的划分; 电力系统功角稳定问题;

电力系统频率稳定及电压稳定问题。

1 电力系统不同模式稳定问题的划分

1.1 动态系统稳定性的基本定义

动态系统是指含有1个以上贮能元件(如电感,电容,惯性体等)的系统,其行为要用微分方程描写。动态系统的性能由2个指标(稳定性与品质)来确定,其中稳定性是基本要求。

动态系统稳定性有严格的定义:一个动态系统运行于初始状态,受到了扰动,当扰动消除后,经过足够长的时间,以一定的精确度回到初始状态,则系统是稳定的,否则是不稳定的。

上述稳定性定义有两点要注意,第一,稳定性是指整个系统的稳定性能。1个系统可能由多个状态量(运行参量)表示,只要有1个状态量呈现不稳定,则系统就是不稳定的。第二,对回到初始状态所需的时间未作规定(理论上可为无限长的时间),精确度也未作规定,因为该2项指标是由品质来定义的。1.2 实用分析时电力系统稳定模式的划分1.2.1 功角稳定

功角是系统任意并联的2台发电机(或等值发电机)之间的相对角度。功角稳定是指系统受扰动后各发电机是否维持同步,或转子之间是否维持同摆的问题。

当系统功角稳定破坏时,系统大范围内众多运行参量如电流、电压、功率和能量都要发生剧烈变化,出现严重后果。所以功角稳定被认为是电力系统最重要的稳定模式。也是研究得最早的稳定模式。1.2.2 电压稳定

指系统内某一节点或某些节点的电压受扰动后的稳定行为。一般电压失去稳定是指受扰动后电压不断大幅度下降到零或某一谷值的状况,故称为电压崩溃。

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2001年12月

江 苏 电 机 工 程

Jiangsu Electrical Engineering 第20卷第4期

由于系统电压分布与系统无功功率潮流分布密切关联。所以系统电压稳定问题也与系统无功功率分布的特性有关。如系统总体不缺无功功率,则电压稳定一般是局部问题,在此情况下,某些节点出现电压崩溃,其他节点仍能保持电压稳定。

1.2.3 频率稳定

系统各发电机能维持同步运行,但各发电机的转速却同步地改变,不断地升高或降低。在此情况下,系统虽能保持功角稳定,但不能继续安全运行,因为失去了频率稳定性。

功角稳定与频率稳定虽都与发电机转子运动有关,但原因与后果都不相同。功角稳定决定于发电机之间有功功率分配,而频率稳定决定于全系统有功功率是否平衡。

1.2.4 其他稳定问题

电力系统还存在其他一些在原则上仍属系统稳定的问题,如一些电磁振荡或谐振,又如一些只在某些特定状况下产生的问题。

(1)同步机自激

当同步机接入高压空载线路或系统串补电容后发生短路,因容性电流流经同步机,引起自激,此时,同步机电压不断升高,这也是一种不稳定现象,但负载接入或短路切除后,即行消除。

(2)同步机空载稳定

带有自动电压调节器的同步机,启动升压后,接入系统前,因自动电压调节器的反馈作用,出现振荡,而出现不稳定,同步机空载稳定性对自动励磁调节系统设计和调整是一个重要问题,但同步机接入系统后往往自行消除,且表征不稳定的振荡,振幅很小,该问题的分析、解决较简单,故一般不列入系统稳定问题来考虑。

(3)异步电动机的运行稳定性

异步电动机存在运行稳定性问题。它也是影响系统电压稳定性的主要因素,但只要相对容量不大,异步电动机失稳不会影响系统节点电压稳定性,在此情况下,仍属系统元件运行稳定性问题。

(4)系统个别贮能元件之间的振荡,例如电压互感器与电网部分分布电容之间发生的谐振(铁磁谐振),原则上也是稳定问题,但影响范围很小,故不列入系统稳定问题。

综上所述,在实用情况下,为了分析方便,将系统稳定问题分成3个模式:

功角稳定;

频率稳定;

电压稳定。

但要再一次指出,电力系统稳定是电力系统整体的问题,如此划分是为了分析方便,发生那一种模式的稳定问题,由具体条件确定。同时,要解决那一种模式稳定问题,应采用不同的措施。所以,这种实用性的划分是有实际意义的。但是,如此划分仍属技术性的处理,所以在实际情况下,这些模式稳定性都会相互转化。这将在最后部分,结合实例加以论述。

[下期刊登 关于电力系统稳定( ) 功角稳定 ]

作者简介:

洪佩孙(1932-),男,江苏南京人,河海大学教授,从事电力系统方面的研究。

科技人员之家 活动情况

江苏省电机工程学会第七届代表大会工作报告提出 省学会为科技工作者做好服务,做好建家工作,把党的温暖送到会员心里,做到政治上爱护,生活上关心,激励广大会员的爱国热情,调动广大会员献身科技进步的积极性,是我会一项重要任务 。根据这一指示精神,省学会秘书处对原科技人员之家进行了整顿,增添了必要的设备,调整了活动内容,使之更适合科技人员不同层次的需求。

经充实调整后的科技人员之家在国庆、中秋双佳节前已正式开放活动。第一批参加活动的二十多位老科技工作者欢聚一堂,观看了科技和环保录像,畅谈省电力生产和建设的大好形势,感受到党的关怀和温暖,并对科技人员之家的活动安排和省学会的工作提出了有益的建议。

严行健代表省学会秘书处感谢老科技工作者提的有益建议,并表示将尽一切努力做到定期活动,不断增加新的活动内容,将科技人员之家办成名副其实的家,使其起到党与科技人员联系的纽带作用。

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