励磁控制与电力系统小干扰稳定
02小干扰稳定分析
将上述同步发电机数学模型(式(1)~(4))进行线性化后，即得 同步发电机的线性化方程
下页
2.3 电力系统动态元件的线性化方程4
ì 同步发电机组的线性化方程 ï ï ï ï ï dD d ï = ws D w ï ï 同步发电机组的线性化方程 dt ï ï ï dD w 1 ï ï = {- D D w - I q( 0) D E qⅱ - I d ( 0) D E dⅱ + D Pm ï ï dt TJ ï ï ï ⅱ ⅱ D I d - [D E qⅱ ⅱ ⅱ DIq} - [D E dⅱ ï ( 0) - ( X d - X q )I q ( 0) ] ( 0) - ( X d - X q )I d ( 0) ] ï ï ï ï d D E q¢ 1 ï ï = [- kd D E qⅱ + (kd - 1)D E q ?+ D E fq ] í ï ï dt T d¢ 0 ï ï ï ï d D E qⅱ 1 ï = [D E qⅱ - D E qⅱ + (x d - x dⅱ )D I d ] ï ï dt T dⅱ ï 0 ï ï ï d D E d¢ 1 ï '' '' ⅱ ? ï = [ k D E + ( k 1) D E ] V V V E R V I X q d q d d a d q VI q ï d ¢ dt T ï q0 ï ï '' '' ï V V V E R V I X d D E dⅱ 1 ï q q a q d VI d ï = [D E dⅱ - D E dⅱ + (x q - x qⅱ )D I q ] ï ï dt T qⅱ 0 ï î ï ï ï
4.励磁控制系统对电力系统稳定的影响
15
电力自动化技术研究所
发电机励磁系统控制
§4.2 对电力系统稳定的影响分析 三、励磁调节对动态稳定的影响
为了提高电力系统的静态稳定，希望自动励磁调节器有较大的放 大倍数，然而，这却会使系统的动态特性变坏，使系统发生振荡的可 能性增加。应怎样控制励磁才能使系统的动态稳定性提高呢？ 设发电机工作于单机对无穷大母线系统，如图4-2所示。当发电机 相对于系统发生幅值不大的振荡时，有 （1） M sin rt
发电机励磁系统控制
§4.2 对电力系统稳定的影响分析
曲线3表示故障中的功率特性。如果发电机初始工作点在功率特性曲线 1的a点，短路后工作点将由功率特性曲线3所决定。在故障瞬间，由于 惯性的影响，转速维持不变，功率角δ 仍为δ 0，工作点由a移至b。其 后，因输出电磁功率减小，转子开始加速，功率角开始增加。当达到 δ 1时故障切除，功率特性为曲线2，工作点由c移到e点。由于惯性的 影响，转子沿功率特性曲线2继续加速到f点，对应的转子功率角为δ 2. 经过反复的振荡，最后稳定在工作点g处。同前所述，暂态稳定性决定 于加速面积abcd是否小于或等于减速面积dfed。显然，当故障切除较 慢时,δ 1将增大，加速面积abcd将增大。如果减速面积小于加速面积, 将进一步加速，失去暂态稳定性。 提高暂态稳定性有两种方法，减小加速面积或增大减速面积。减 小加速面积的有效措施之一是加快故障切除时间，而增加减速面积的 有效措施是在提高励磁系统励磁电压响应比的同时，提高强行励磁电 压倍数，使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升，增加功率输出， 以达到增加减速面积的目的。相应变化如图4-8所示。 14
电力系统小干扰稳定性分析
电力系统小干扰稳定性分析
【摘要】本文主要研究电力系统小干扰稳定性分析。阐述了电力系统小干扰稳定性对电力系统的重大意义，对电力系统小干扰稳定性的分析方法进行了总结归纳，并对各种方法的主要原理和适应性进行了详细分析，希望能够为电力系统小干扰稳定性的分析工作提供帮助。
【关键词】电力系统；小干扰稳定性
不同地区之间的电力系统的多重互联能够大大提高输电的经济性，但是这种互联电网会把很多动态问题诱发出来，系统更加复杂化，降低了稳定性。电力系统的安全运行需要满足一定的基本条件要求，例如电压、频率和小干扰等都需要有着相当的稳定性，并且这种稳定性应该是动态的，这些稳定性随着现代社会对电网的依赖越来越大而逐渐被人们重视起来。从上个世纪70年代开始，小干扰稳定性的失去就已经造成了很多严重的事故，对相关国家造成了严重的经济损失。为了保证电力系统的稳定性，保证其安全稳定运行，有必要对电力系统的小干扰稳定性进行分析，保障电力系统的安全运行。
一、电力系统小干扰稳定性分析方法
1.数值仿真法。使用一组微分方程来描述电力系统，根据电力系统扰动的特定性结合相关的数值计算方法计算系统变量及其完整的时间响应[1]。小干扰稳定性问题的本质是不能被时域响应最大程度的体现出来，造成系统稳定性下降的原因即便使用模拟仿真也不能够很好的找出来，也就无从找寻改进措施。
2.线性模型基础上的分析方法。这种方法是利用线性模型研究小干扰稳定性，使用微分方程和积分方程描述系统动态行为的变化，在稳态运行点现化，获得线性模型[2]。目前主流的电力系统小干扰稳定性分析方法就是基于线性模型的，目前来看主要有特征性分析方法和领域分析两种，前一种以状态空间模型为描述基础，后一种是基于函数矩阵的方法。
电力系统稳定与控制
浅谈电力系统稳定与控制
一、电力系统稳定与控制概述
电力系统稳定性问题就是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳态运行状态的问题。如果能，则认为系统在该正常运行状态下是稳定的。不能，则系统是不稳定的。
电力系统在正常运行时，经受干扰而不发生非同步运行、频率崩溃和电压崩溃的能力。这种抗干扰的能力是电力系统保证正常运行必须具备的。从狭义的观点看，电力系统稳定单指不发生非同步运行，不管电力系统中联接多少台发电机,联网地域有多大(全省、跨省区、跨国家)，都要求在经受干扰时所有交流同步发电机保持同步运行。从广义的观点看，电力系统稳定研究的范围还包括电力系统稳定破坏后，电力系统进入非同步运行状态，而后在满足一定条件下再同步成功，又恢复同步运行的全过程，电力系统的这种能力称为综合稳定。
电力系统稳定性按照《电力系统稳定导则》的定义分为：功角稳定性：静态稳定性、动态稳定性、暂态稳定性；电压稳定性；
频率稳定性三类，那么分析系统失稳就要针对不同情况进行分析。对于功角稳定性来说：暂态稳定与动态稳定都是大干扰稳定问题，要进行紧急安全控制，保证持续稳定供电，极端情况下保证系统不出现设备损坏或者系统振荡，而静态稳定则是小干扰稳定性，短时间内系统可以自动恢复到原来的运行状态；电压失稳则要调整发电机发出的无功功率，提高系统节点电压，避免电压崩溃；如果频率失稳，则要调整发电机有功出力，保证频率保持在规定的范围内。
发电机转子转速的变化直接影响电力系统稳定性。电力系统稳态运行时，系统中所有同步发电机均同步运行，即功角δ是稳定值。系统在受到干扰后，如果发电机转子经过一段时间的运动变化后仍能恢复同步运行，即功角δ能达到一个稳定值，则系统就是功角稳定的，否则就是功角不稳定。电力系统稳定的破坏，将造成大量用户供电中断，甚至导致整个系统的瓦解，后果极为严重。
电力系统小干扰稳定性分析课件
三．多机电力系统的静态稳定计算(一)
将(2-23)式在运行点线性化。令：
， ， ， i i0 i i 1 i PTi PTi 0 PTi PEi PEi0 PEi i 1,2,m
代入(2-23)式，整理得：
.
i i 0
.
i
1,2,m
(2-24)
i PTi PEi TJi
Ynm是原网络中的发电机节点
i
与对应的发电机电势
.
E
i
间的互导纳（ YGi ）组成的导纳阵，为 n m 阶；
Ymn YnTm ；
Ymm 是各发电机电势节点的自导纳（ YGi ）组成的对角
阵，为 m m 阶。
三．多机电力系统的静态稳定计算(一)
⑷ 消去联络节点。
.
.
由(2-27)式，有： Ynn U Ynm E 0
.
I
n1
,
.
I
n2
,,
.
I
nm
T
是发电机电势。 。 .
E
.
E
n1 ,
.
E
n2
,,
.
E
nm
T
.
.
.
E ni U i j I i xd'
Ynn 是在式(2-26) Yn 中的发电机节点 i 增加发电机导
第十一章 小干扰稳定性分析
实践表明，多机系统中，有时针对某一 振荡模式设计的PSS，可能恶化另一模式 的阻尼，因而现在国内外针对电力系统 小干扰稳定问题的研究，主要集中在PSS 的参数整定设计和协调应用上。
当前，我国正在进行大规模的电网建设， 逐步实现“全国联网，西电东送”。大电 网互联后的低频振荡（ 0.2 ～ 2.5Hz）问题、 电压稳定问题、交直流系统并联运行问题， 各种新型控制装置如 FACTS 装置的采用和 PSS装置的配置等，无论在规划设计阶段还 是在系统运行阶段，都需要进行深入的小 干扰稳定分析，以提高电力系统分析水平， 确保电力系统的安全稳定运行。
构成了全系统的数学模型，在忽略调速 器动态时为四阶（ω，δ， Eq'，Ef），将 上述方程组消去代数变量，在工作点附 近线性化，化为状态量的增量方程，如 果发电机在某一稳态运行方式时，受到 了极其微小的干扰，则根据这些关系式 不难求得由干扰引起的微小变量，联立 可得标准状态方程为
D - K1 M M 1 0 - K4 E q' 0 Td0' f E - KEK5 0 TE
3.3 小干扰稳定的计算分析法
当前，用于研究复杂电力系统小干扰稳 定的方法主要是基于李亚普诺夫一次近 似法的小干扰法。该方法的基本原理如 下：系统的动态特性由一组非线性微分 方程组描述：
d i f i ( 1 , 2 , , n ) dt
电力系统小干扰稳定性分析低频振荡
03
数学模型还包括系统的状态方 程、控制方程和约束条件等， 以全面描述电力系统的动态行 为。
小干扰稳定性分析的数值计算方法
01
数值计算方法是进行小干扰稳定性分 析的重要手段，通过数值计算可以求 解出系统的稳定性和动态行为。
02
常见的数值计算方法包括特征值分析 法、频域分析法和时域仿真法等。
03
特征值分析法可以求解出系统的特征 值和特征向量，进而判断系统的稳定 性；频域分析法可以通过频率响应曲 线和稳定性边界的确定来评估系统的 稳定性；时域仿真法可以模拟系统的 动态行为，通过观察系统的响应曲线 和状态变量的变化情况来评估系统的 稳定性。
优化机组控制策略
优化机组的开/停机计划
通过合理安排机组的开/停机计划，减小因机组频繁开/停导致的低频振荡。
优化机组的负荷分配
通过合理分配机组的负荷，减小因负荷波动导致的低频振荡。
采用附加阻尼控制装置
采用附加励磁控制装置
通过在发电机上安装附加励磁控制装 置，增加发电机的阻尼，从而减小低 频振荡的发生。
案例三
要点一
总结词
该系统包含交流和直流输电线路，存在多种耦合机制，对 小干扰的响应较为复杂。
要点二
详细描述
某交直流混合输电系统由交流和直流输电线路组成，存在 多种耦合机制，如交流和直流线路之间的互感和电容等。 这些耦合机制在小干扰下会对系统的稳定性产生影响。通 过小干扰稳定性分析，可以深入了解这些耦合机制对系统 稳定性的影响，为后续的优化和控制提供依据。同时，分 析结果可以为系统的安全稳定运行提供重要的参考价值。
电力系统中的小信号稳定性分析与控制研究
电力系统中的小信号稳定性分析与控制研究
电力系统是现代工业的重要基础设施之一，它的稳定运行对于经济发展和人民
生活都具有重要作用。然而，由于电力系统的复杂性和不确定性，它经常会受到各种小信号的干扰，从而导致系统性能的下降。因此，对电力系统的小信号稳定性进行研究和控制变得非常重要。
一、电力系统中的小信号概念
我们所说的小信号是指电力系统在稳定工作状态下，所受到的微小扰动。它们
可能来自于负载的变化，天气变化或其他因素。尽管这些信号很小，但它们可以通过系统反馈机制逐渐增大，进而引发系统动态响应的变化。
二、小信号稳定性分析方法
小信号稳定性分析是通过线性化模型来研究系统的动态响应特性。这种方法可
以将非线性复杂的电力系统简化成一个线性的模型，从而更容易分析系统的特性和行为。利用小信号分析，我们可以计算得到系统各个节点的传递函数和状态空间方程，进而对系统进行分析。
三、小信号稳定性控制方法
要控制电力系统中的小信号，可以采取一系列控制策略。一种常用的策略是采
用领先型控制，通过加入相位补偿器的方式提高系统的相位裕度和稳定裕度。另外，也可以采用反馈控制方式，通过对系统状态进行反馈，实时调节控制参数，从而控制小信号的影响。还可以采用模型预测控制，通过预测未来时刻系统状态的变化，动态调整控制参数，从而使系统保持稳定。
四、小结
电力系统中的小信号稳定性分析和控制是一个复杂的研究领域。如何对系统进
行合理的建模，选择合适的分析方法，并采取科学的控制策略，都需要深入研究和
实践。未来，随着电力系统的不断发展和升级，电力系统中的小信号稳定性研究也将更加重要和有意义。
大规模电力系统小干扰稳定性-ppt课件
2019/10/2
公共坐标上的R轴为计算每 台电机 角的参考轴。
6
9.1 电力系统稳定性的分析方法 -时域法及复频域法
Eq’,Ed’也要转换到公共坐标,变成ER’,EI’。 在与网络联合求解时，发电机可用x’＋r后面的电动势 E’＝ER’+jEI’来代表，忽略凸极效应，这可用戴维南等 值电路［见图9.2（a）］来表示，若化成诺顿等值电 路［见图9.2（b）］，则发电机对网络的注入电流为
2019/10/2
1
9.1 电力系统稳定性的分析方法 -时域法及复频域法
我们已知，电力系统的功角稳定性可分为小 干扰稳定性及大干扰稳定性，分析小干扰及大干 扰稳定性的方法，有很大的不同，分析小干扰稳 定性采用的是在某个运行点上线性化微分方程式 组，而分析大干扰稳定性是采用非线性的微分方 程式组。
分析大干扰稳定性主要采用时域法，即用数 值积分法求解非线性微分方程式组的时间解。还 有一种称作直接法，它主要是用来判断系统是否 保持暂态稳定。分析小干扰稳定性则用复频域法。
201Baidu Nhomakorabea/10/2
13
9.1 电力系统稳定性的分析方法 -时域法及复频域法
3 ．复频域法
它的主要特点在于：
(1）由系统特征根的计算结果，可以掌握系统的全部 振荡模式，或者阻尼最弱的模式，得到它们的振荡频 率及阻尼比，从而对系统小干扰稳定性有一个全面的 深人的了解。
电力系统的非线性干扰抑制和稳定控制方法研究
电力系统的非线性干扰抑制和稳定控制方法研究
发布时间：2021-11-24T01:32:03.214Z 来源：《当代电力文化》2021年24期作者：常玲胡高山白国君
[导读] 随着电力电子技术的不断发展，电力系统呈现出越来越复杂的非线性特性
常玲胡高山白国君
沈阳城市建设学院，辽宁沈阳 110167
摘要：随着电力电子技术的不断发展，电力系统呈现出越来越复杂的非线性特性。电力系统的稳定性是保证电力系统安全运行的重要因素。在当前复杂的电力系统中，系统的稳定性非常重要。事实上，电力系统也随时受到各种干扰。这种干扰具有随机性，特别是负荷的随机波动，给电力系统带来了一定的安全风险，必须进行电力系统的非线性干扰抑制和稳定控制方法研究，对电力系统的非线性问题加以解决。
关键词：电力系统；非线性；控制方法
电力系统是一个复杂的非线性系统，随着超高压电网的快速发展，提高电力系统运行的安全性和稳定性已成为一个日益重要和迫切的研究课题，除了建设和采取应急措施外，最重要的是对相关部位采取有效的控制措施。随着现代控制理论的不断发展，各种先进的控制方法在电力系统控制中得到了广泛的应用。在提高电力系统性能的同时，为解决电力系统的安全、稳定和经济运行问题提供了多种途径。
一、电力系统控制问题与控制意义
第一，电力系统的控制问题
虽然我国高度重视电力系统控制，但长期的技术体制仍需先完善，控制业务的拓展主要体现在对相关数据没有深入了解的情况下，多数时候选择简单的工作来处理，表面上取得了各部门的工作效果，但实际上并没有从根本上处理好，导致电力系统控制问题屡屡发生。控制技术的研究和发展相对较低，甚至没有加强创新。一旦发生这种情况，电力系统的控制容易陷入更大的困境，这也严重影响了未来业务的发展。由此可见，电力系统控制处于艰难境地。
动态电力系统分析第二章 小干扰稳定1
Baoding
2008.5-7
动态电力系统分析与 控制
North China Electric Power University
目录
一．电力系统数学模型及参数 二．电力系统小干扰稳定性分析 三．电力系统次同步谐振分析 四．电力系统暂态稳定性分析 五．直接法在暂态稳定分析中的应用 六．电力系统电压稳定性分析 七．线性最优控制系统 八．非线性控制系统 九．电力系统控制
一．概述
对于小干扰， 的定义为： 对于小干扰，IEEE的定义为： 的定义为 A small disturbance is one for which the equations that describe the dynamics of the power system may be linearized for the purpose of analysis.
二．小干扰分析法
当系统的状态随时间变化时，在状态空间代表 系统的状态随时间变化时， 状态随时间变化时 系统状态的点将构成一轨迹，称为状态轨迹。 系统状态的点将构成一轨迹，称为状态轨迹。 系统所有状态变量对时间t的变化率都为0 状态变量对时间 当系统所有状态变量对时间t的变化率都为0时， 系统所有状态变量都保持不变。系统状态轨迹上 状态变量都保持不变 系统所有状态变量都保持不变。系统状态轨迹上 对应的点x0在状态空间静止不动 这一点称为系 在状态空间静止不动。 对应的点x0在状态空间静止不动。这一点称为系 统的平衡点或奇异点。 统的平衡点或奇异点。 系统的平衡点必须满足方程 f (X 0 ) = 0 (2-4) (2式中：x0是状态向量x在平衡点的值。 是状态向量 式中：x0是状态向量x在平衡点的值。
电力系统多机协调进相运行的小干扰稳定约束分析
电力系统多机协调进相运行的小干扰稳定约束分析宋闯１，王克文１，王君亮２，张建芬３，闫磊１
（1．郑州大学电气工程学院，河南郑州450001；
2.国网河南省电力公司电力科学研究院，河南郑州450002；
3.暨南大学电气信息学院，广东珠海519070）
摘要：稳定性约束是限制发电机进相运行能力的主要因素之一。结合某省级电网的实际运行数据，利用特征值法研究在不同工况下多机协调进相运行的稳定约束，确定发电机组的最大进相深度，并分析多机协调进相运行对系统电压的调节作用。与单机进相运行相比，多机协调进相运行在进相运行时，每台机组的进相深度更小，系统往往会更稳定，达到的调压效果也更好。从系统稳定的角度出发，应当采取多台发电机同时以适当的进相深度进相运行的策略，在达到降低系统电压的同时，能够使系统处于稳定运行状态。
关键词：多机协调进相运行；小干扰稳定；电压调节；特征值分析法
中图分类号：ＴＭ７６１＋．１文献标志码：Ｂ文章编号：X(2016)02-042-05
０引言
当系统处于低谷负荷时，系统中无功功率过剩，导致某些中枢点电压偏高，影响系统和送变电设备的稳定运行。在诸多电压调节方式中，发电机进相运行因具有调压平滑、无额外投资、实现方便等独特优势而得以应用。从上世纪５０年代开始，国内外就有大量关于发电机进相运行的研究［１－４］。发电机的进相运行受到诸多因素的限制，而在这些诸多因素中，稳定性约束相比其他约束条件更加影响机组的进相运行［５］。
目前，单机进相运行的研究已较充分，通常是将孤立电厂发电机在工况下的测试数据进行分析，给出单台机组进相运行时进相深度限额的范围，为机组实际进相运行提供可参考依据［６，８］，但进相运行时与外部系统之间的相互影响考虑的不全面，或者可能脱离了实际运行工况。
励磁系统对电力系统静态稳定性的影响
摘要............................................................... I II Abstract........................................................... IV 1 绪论.. (1)
1.1前言 (1)
1.2励磁控制原理 (1)
1.3 同步发电机励磁系统的介绍 (2)
1.3.1励磁方式的发展 (2)
1.3.2励磁调节的发展 (3)
1.3.3励磁系统对电力系统稳定性的影响 (5)
1.4本文的主要工作 (6)
2 电力系统稳定 (6)
2.1引言 (6)
2.2电力系统稳定性概述 (6)
2.3电力系统稳定性的研究方法和对象 (7)
2.4电力系统的稳定性基本概念 (7)
2.5电力系统静态稳定性的分析方法 (9)
2.5.1小干扰法分析简单电力系统的静态稳定 (9)
2.5.2根据特征值判断系统的稳定性 (10)
3 基于MATLAB的电力系统静态稳定性的仿真与分析 (11)
3.1引言 (11)
3.2电力系统静态稳定性简介 (12)
3.3简单电力系统的静态稳定性仿真 (13)
3.3.1Simulink模型构建 (13)
3.3.2MATLAB仿真分析 (15)
4结论以及展望 (22)
4.1本文的主要结论 (23)
4.2 后续的工作展望 (23)
参考文献 (24)
致谢 (25)
Abstract ....................................................................................................................... IV 1 Introduction .. (1)
发电机励磁系统对电力系统稳定的影响
发电机励磁系统对电力系统稳定的影响
摘要：本文主要阐述发电机励磁系统，在确保电力系统安全稳定运行所起的作用。分析了发电机励磁系统对静态稳定、暂态、动态稳的影响，以及增强系统阻尼的措施。
关键词：发电机励磁系统稳定
一、发电机励磁系统的主要作用：
励磁系统的主要任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机正常运行的需要。对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机运行进行控制的主要手段之一。励磁系统的主要作用是：
1、维持发电机的端电压
维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机端电压为给定值则必须调节励磁。
由发电机的简化相量图（图1-1所示）可得：
E q=U f+jI f X d（1-1）
式中：
E q——发电机的空载电势；U f——发电机的端电压；I f——
发电机的负荷电流比例。
图1-1发电机的简化相量图
式（1-1）说明，在发电机空载电势E q恒定的情况下，发电
机端电压U f会随负荷电流I f的加大而降低，为保证发电机
端电压U f恒定，必须随发电机负荷电流I f的增加（或减小），
增加（或减小）发电机的空载电势E q，而E q是发电机励磁电
流I fq的函数（若不考虑饱和，E q和I fq成正比），故在发电机
运行中，随着发电机负荷电流的变化，必须调节励磁电流来
使发电机端电压恒定。
为了表示励磁系统维持发电机端电压恒定的能力，采用
了调压精度的概念。所谓调压精度是指在自动励磁调节器投入运行，调差单元退出，电压给定值不行进人工调整的情况
下，发电机负载人零变化到视在功率额定值以及环境温度、
电力系统小干扰稳定性分析
电力系统小干扰稳定性分析
【摘要】本文主要研究电力系统小干扰稳定性分析。阐述了电力系统小干扰稳定性对电力系统的重大意义，对电力系统小干扰稳定性的分析方法进行了总结归纳，并对各种方法的主要原理和适应性进行了详细分析，希望能够为电力系统小干扰稳定性的分析工作提供帮助。
【关键词】电力系统；小干扰稳定性
不同地区之间的电力系统的多重互联能够大大提高输电的经济性，但是这种互联电网会把很多动态问题诱发出来，系统更加复杂化，降低了稳定性。电力系统的安全运行需要满足一定的基本条件要求，例如电压、频率和小干扰等都需要有着相当的稳定性，并且这种稳定性应该是动态的，这些稳定性随着现代社会对电网的依赖越来越大而逐渐被人们重视起来。从上个世纪70年代开始，小干扰稳定性的失去就已经造成了很多严重的事故，对相关国家造成了严重的经济损失。为了保证电力系统的稳定性，保证其安全稳定运行，有必要对电力系统的小干扰稳定性进行分析，保障电力系统的安全运行。
一、电力系统小干扰稳定性分析方法
1.数值仿真法。使用一组微分方程来描述电力系统，根据电力系统扰动的特定性结合相关的数值计算方法计算系统变量及其完整的时间响应[1]。小干扰稳定性问题的本质是不能被时域响应最大程度的体现出来，造成系统稳定性下降的原因即便使用模拟仿真也不能够很好的找出来，也就无从找寻改进措施。
2.线性模型基础上的分析方法。这种方法是利用线性模型研究小干扰稳定性，使用微分方程和积分方程描述系统动态行为的变化，在稳态运行点现化，获得线性模型[2]。目前主流的电力系统小干扰稳定性分析方法就是基于线性模型的，目前来看主要有特征性分析方法和领域分析两种，前一种以状态空间模型为描述基础，后一种是基于函数矩阵的方法。
第七章-电力系统小干扰稳定分析
第7章 电力系统小干扰稳定分析
电力系统在运行过程中无时不遭受到一些小的干扰，例如负荷的随机变化及随后的发电机组调节；因风吹引起架空线路线间距离变化从而导致线路等值电抗的变化，等等.这些现象随时都在发生。和第6章所述的大干扰不同，小干扰的发生一般不会引起系统结构的变化。电力系统小干扰稳定分析研究遭受小干扰后电力系统的稳定性.
系统在小干扰作用下所产生的振荡如果能够被抑制，以至于在相当长的时间以后,系统状态的偏移足够小,则系统是稳定的。相反，如果振荡的幅值不断增大或无限地维持下去，则系统是不稳定的。遭受小干扰后的系统是否稳定与很多因素有关,主要包括：初始运行状态，输电系统中各元件联系的紧密程度，以及各种控制装置的特性等等。由于电力系统运行过程中难以避免小干扰的存在，一个小干扰不稳定的系统在实际中难以正常运行.换言之，正常运行的电力系统首先应该是小干扰稳定的。因此,进行电力系统的小干扰稳定分析，判断系统在指定运行方式下是否稳定，也是电力系统分析中最基本和最重要的任务。
虽然我们可以用第6章介绍的方法分析系统在遭受小干扰后的动态响应，进而判断系统的稳定性，然而利用这种方法进行电力系统的小干扰稳定分析，除了计算速度慢之外，最大的缺点是当得出系统不稳定的结论后，不能对系统不稳定的现象和原因进行深入的分析.李雅普诺夫线性化方法为分析遭受小干扰后系统的稳定性提供了更为有力的工具.借助于线性系统特征分析的丰富成果，李雅普诺夫线性化方法在电力系统小干扰稳定分析中获得了广泛的应用。 下面我们首先介绍电力系统小干扰稳定分析的数学基础.
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XL
2020年7月29日
中国电力科学研究院系统研究所
5
1、励磁控制系统的任务
设Ut=1.0,Us=1.0,发电机并网后运行人员不再手动去
调整励磁,则无电压调节器时的静稳极限、有能维持E’ 恒定的调压器时的极限、有能维持发电机端电压恒定 的调压器时的静稳极限分别为：0.4、1.0和1.43。
维持发电机电压水平的要求与提高电力系统静态稳定 极限的要求是一致的，是兼容的。当励磁控制系统能 够维持发电机电压为恒定值时,不论是快速励磁系统,还 是常规励磁系统,静态稳定极限都可以达到线路极限。
➢ 静止励磁系统
2020年7月29日
中国电力科学研究院系统研究所
12
2、励磁系统的分类
按励磁电压响应速度分类
➢ 常规励磁 ➢ 快速励磁 ➢ 高起始励磁
2020年7月29日
中国电力科学研究院系统研究所
表1-1 某省外送断面静稳定极限
发电机及励磁模型 静稳极限
Eq’恒定
3446 MW
详细模型及实测励磁
3864 MW
采用Eq”、Ed”变化模型和实测励磁参数的静稳极限比采用Eq’恒定的静 稳极限增加418 MW ，提高了12.1％ 。
2020年7月29日
中国电力科学研究院系统研究所
7
1、励磁控制系统的任务
许多研究表明，在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼 作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要 求和提高动态稳定的要求是不兼容的。
2020年7月29日
中国电力科学研究院系统研究所
10
1、励磁控制系统的任务
同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用
解决这个不兼容性的办法有：
励磁控制与电力系统的 小干扰稳定性
中国电力科学研究院 朱方 2006年8月15日
1、励磁控制系统的任务
励磁控制系统最基本和最重要的任务是维持发 电机端（或指定控制点）电压为给定值。
我国国家标准规定，自动电压调节器应保证同步发电机端电压静 差率小于1%。 这就要求励磁控制系统的开环增益（稳态增益）不小
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1、励磁控制系统的任务
励磁对暂态稳定性的影响仍用某省外送断面的暂稳极限说明。 计算故障为三回外送线路中的一回，送端三相短路、0.1秒切
除故障线。
1、全网发电机采用Eq’恒定模型 2、全网发电机采用Eq” 、Ed”变化模型和实测励磁参数
不同发电机、励磁系统模型对输电断面暂态稳定的影响
发电机励磁模型 Eq’恒定 暂稳极限 MW 2219
3、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系统稳定器PSS。
电力系统稳定器即PSS是使用最广、最简单而有效的附加励磁控制。
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2、励磁系统的分类
按结构分类
➢ 直流励磁机励磁系统
➢ 交流励磁机励磁系统
交流励磁机不可控整流励磁系统 交流励磁机可控整流励磁系统
同步发电机励磁控制系统对提高暂态稳定的作用
1、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。
2、励磁系统顶值电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶值 的时间越短，对提高暂态稳定越有利。 3、充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳定 作用的一个重要因素。
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励磁控制系统的重要任务是提高电力系统的稳定性。 电力系统稳定可分为功角（机电）稳定、电压稳定和
频率稳定等。 功角稳定包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定。 励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改
善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的 措施中，最为简单、经济而有效的措施。
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1、励磁控制系统的任务
同步发电机励磁控制系统对提高静稳定的作用
Pe
Eq Us X d
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E' Us X d '
sin E'
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Ut Us X
sin
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X d X d XT1 XT 2 X L
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XT1
XT 2
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X
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XT1
XT 2
1、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益。这对静态稳定性 和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。
2、电压调节通道中，增加一个动态增益衰减环节。这种方法可以达到既 保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。 但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取 的。
规程规定，大型发电机运行电压不能低于额定值的90%，当发电机电压低 于95%时，发电机应限负荷运行，其他电力设备也有这个问题。
第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要 求在许多方面是一致的。
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1、励磁控制系统的任务
励磁控制系统的重要任务
于100p.u（对水轮发电机），或200p.u（对汽轮发电机）。
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1、励磁控制系统的任务
主要原因有3个：
第一，保证电力系统运行设备的安全。
发电机运行规程规定大型同步发电机运行电压正常变化范围为5%，最高 电压不得高于额定值的110%。
第二，保证发电机运行的经济性。
实测励磁参数 2666
全网采用实测的励磁参数, 某省外送断面的暂稳极限比全网发电机采 用Eq’恒定的暂稳极限高447 MW，暂稳极限提高20％
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1、励磁控制系统的任务
同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用
分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系 统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定 的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电 压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。
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1、励磁控制系统的任务
以某省电网外送断面为例，计算励磁控制对静态稳定的影响。
该省发电机原采用Eq’恒定模型计算，后进行了励磁模型的参数实测，对励 磁性能不达标的机组进行整改，全面提高了励磁控制的技术性能。该省电 网外送电力的主要通道共三回500kV线路。发电机采用Eq’恒定和Eq”、 Ed”变化（使用实测励磁模型参数）两种模型，外送断面的静稳极限示于