最新9电网调度自动化(第二章稳定问题-动态稳定-频率)150403教学讲义ppt课件

第二章 现代电力系统的稳定问题
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第二章 现代电力系统的稳定问题
第二章 现代电力系统的稳定问题
第二章 现代电力系统的稳定问题
对于动态稳定计算分析中，发电机模型要考虑 同步发电机的励磁调节系统和调速系统，各种自动 调节、自动控制系统的动作特性及负荷的电压和频 率动态特性。
9电网调度自动化(第二章稳定问 题-动态稳定-频率)150403
第二章 现代电力系统的稳定问题
（三）电力系统的动态稳定性
电力系统动态稳定性是指：电力系统受到小的 或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下， 保持长过程运行稳定性的能力。
暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机间保持同步运行并 过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。
1、频域分析方法 1）特征值分析方法
特征值分析方法是进行电力系统小干扰动态稳定研究的 一种经典频域方法，它在系统运行点附近将系统进行线性化， 形成系统状态方程矩阵，进而求的特征根，分析系统振荡的 模式、模态和灵敏度。
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特征根以共轭对的形式出现： 一个特征根相应于一个振荡模式。 特征根的实部表示系统对震荡的阻尼，而虚部对应振荡 的频率。 负实部表示系统对该振荡模式具有正阻尼，其时间响应 为衰减振荡，其绝对值越大，表示衰减越快；； 零实部表示对该振荡模式具有零阻尼，其时间相应为等 幅振荡； 正实部表示系统对该振荡模式具有负的阻尼，其响应时 间为增幅振荡。
静态稳定：电力系统的静稳定性是指电力系统受到小干扰后，不发生自 发振荡或非周期性失步，能够自动恢复到原平衡状态的能力。
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电力系统动态稳定性是电力系统功角稳定的另 一种形式，通常指电力系统受扰动后，不发生发散 振荡或持续的振荡。
动态稳定的判据是在电力系统受到小的或大的扰 动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线 路功率呈衰减状态，电压和频率能恢复到允许的范 围内。
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中期稳定性和长期稳定性除了时间段的不 同外，关于动态描述也有区别。长期稳定研 究的目的是长时间的有功功率和无功功率的 不平衡问题。而中期稳定性研究的是发电机 之间的同步振荡。
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长期稳定通常与系统遭受大扰动包括那些超出 系统正常设计标准的故障方式下的系统响应有关。 这通常引起逐级连锁反应故障并将系统解列为几个 分开的孤岛，每一岛中的发电机保持同步。
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根据我国电力系统运行经验： 阻尼比小于0为负阻尼,系统不能稳定运行； 阻尼比介于0～0.02为弱阻尼， 阻尼比大于0.03为较弱阻尼， 在正常方式时一般应达到0.03以上；
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大规模电力系统的特征根计算是特征值分析方法的难点。 特征值分析方法的一些关键问题还包括：大规模电力系统模 型参数的确定，其中负荷模型参数的确定有非常大的影响且 其参数确定难度很大；计算速度慢，不能满足在线分析的需 求；每次运行点改变后，系统在新的运行点附近需重新进行 线性化，需要的工作量很大。
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长期稳定集中研究的是伴随大规模的系统扰动 而产生的较慢的和长期的现象，以及所造成的大的 持续的发电和用电有功功率和无功功率的不平衡问 题。长期稳定性研究的时段一般是：几分钟或几十 分钟。
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中期稳定的研究，集中于发电机之间的同步振 荡，包括一些较慢现象的作用以及大的电压或频率 的可能偏离等。中期稳定性研究的时段一般为10秒 至几分钟。
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动态稳定包括长期稳定和中期稳定。长期 稳定和中期稳定二词在电力系统稳定的文献 中是相当新的，它是随着互联网的逐步扩大 而出现的新的研究课题。
第二章 现代电力系统的稳定问题Fra Baidu bibliotek
他们被引入是由于需要研究电力系统遭受严重扰 动后动态响应问题的结果。严重的系统扰动对电压、 频率和潮流的额定值造成很大的偏离，因而引起慢 过程控制和保护的动作，这在通常的暂态稳定研究 中是不考虑的。
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2）Prony分析法
Prony分析法是用指数函数的线性组合来拟合等间隔采 样数据的方法，从中分析出信号的频率、衰减因子、幅值和 相位，该方法是不用求解系统的特征根，其模型的参数可以 根据辨识的目的和需要确定。
其最大的优点是即可以对仿真结果进行分析，又可以对 实时测量数据进行分析，仅通过给定输入信号下的响应就可 以进行模态估计。由于它不依赖于数学模型，不受实际电力 系统规模的限制。但该方法最大的问题是，对实时测量的系 统数据进行分析时，怎样避免噪声信号的影响。
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现代电网发展的过渡阶段，可能会出现以下 情况：
1）系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经 较弱联系并列运行。
2）采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调 节措施。
4）电网经弱联络线路并列运行。
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对于动态稳定分析方法一般分为时域、频域两大 类分析方法：
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第二章 现代电力系统的稳定问题
动态稳定研究分析的目的是：
在给定运行方式和故障形态（包括小扰动和大扰动）下：
1）对系统的动态稳定性进行校核，确定系统中是否存 在负阻尼或弱阻尼振荡模式。
2）研究系统中敏感断面的潮流控制以及提高系统阻尼 特性的措施。
3）研究并网机组励磁及其辅助控制系统和调速系统的 参数优化以及对各种安全稳定措施提出相应的要求。
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《电力系统安全稳定导则》规定，电力系统在下列情况下， 应作长过程的动态稳定分析： 1）系统中有大容量水轮发电机和汽轮发电机经较弱联系 并列运行。 2）采用快速励磁调节系统及快关气门等自动调节措施。 3）有大功率周期性冲击负荷。 4）电网经弱联络线路并列运行。 5）分析系统事故有必要时。
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这种情况下稳定问题是每一岛是否能在损失负 荷最小的条件下达到一个可接受的平衡状态。在极 端的情况下，系统和机组保护作用可能组合成相反 的不利情况，使岛的全部或部分崩溃。
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中长期稳定性分析应模拟详细的发电机模型、 负荷模型、继电保护和安全自动装置的动作。