电力系统故障分析第七章 电力系统振荡分析

EM EN I ZM ZL Z N
当
M N 11
EM EN E 时：
EM EN Ee jMt Ee jNt E （e j(M -N )t 1 ）e jNt E （e jσ 1 ）e jNt
（M N )t st
第二节 短路故障和振荡的区分
一、采用电流突变量区分故障和振荡
二、利用电气量的变化速度不同区分短路和振荡 三、利用负序电流、零序电流绝对值之和与正序电流绝对 值比值关系来识别
四、利用检测三相电流大小不等、零序电流大小来识别 五、利用振荡中心电压变化来识别振荡与对称故障
均可以从保护安装处测得，意味着振荡中心电压也可以在保护安装处测 得。
四、系统母线电压与振荡电流的相位关系
1 Z11Kee jσ UM Z M1 arg arg jσ Z M1 Σ arg I 1 1 e-jσ Z11 Kee 1 K e
2 2
三、振荡中心电压
振荡时电压最低的一点称为振荡中心 可见振荡中心电压幅值也是随

作周期变化。在 0 时，振荡中心电
压最大达E；当 180 时，为最小值0，从电压角度看相当于在Z点发 生了三相短路，此时必然会甩掉负荷。
U Z U P cos 90
如果P点是母线M，则 U P 就是保护安装处电压，振荡电流 I 和振荡电压 U P
可以证明动点O的轨迹就是圆或直线。当 Ke 1时，O点轨迹是直线AB的中垂 线；当 Ke 1 ，O点轨迹是包含B点的圆；当 Ke 1 ，O点轨迹是包含A点的圆； 轨迹与AB 交点处对应 180 ， 与 AB 延长线交点处对应 360 。
振荡时和短路时电气量有以下的不同:
①振荡时电气量一般作平滑的周期性变化。因为振荡时 角不可能发生突
变，所以，电气量不会突然变化；而短路故障时电气量是突变的。 ②全相振荡时系统保持对称性，系统中不会出现负序、零序分量，只有正 序分量。在短路故障时一般会有负序或零序分量。非全相振荡时除正序分 量外，还会有负序、零序分量，它们会随 着 作相应变化。
角随着 角变化而变化，且与两侧电动势比值 Ke 、 Z11 与 Z M1 之比
有关。
五、母线电压与振荡电流的比值
I
M A IZ M 1

IZ M N1
UN
N IZ N1 B
A
Z M 1M
UM
Z M N1
N Z N1 B
UM EM
UN I EN I
EN
EM I
I


O
O
电压相量关系
测量阻抗关系
振荡电流幅值为：
I
E jσ 2E 2E e 1 ＝ sin s t sin Z11 Z11 2 Z11 2
振荡电流作周期性平滑变化：
I 2E
Z 11
0
o
180
o
360
o
540
o
720
o
振荡电流大小变化波形
当 =0 时，振荡电流幅值有最小值（考虑负荷电流后不为零）； 2E 当 180 时，振荡电流幅值有最大值 ； 当
第7章 电力系统振荡分析
教学目的：
建立电力系统振荡的概念
掌握电力系统振荡时电气量的变化特点 掌握识别振荡和故障的方法
第一节 振荡时电气量变化分析
振荡产生的原因：
系统短路故障切除较慢；系统联系薄弱，线路输送功率超过静稳定极限；系 统无功不足，引起电压降低；线路非同期重合闸；同步发电机励磁降低或消 失等。
稳定振荡或同步振荡：
两部分等值电动势的夹角摆动范围没有超过，并经过若干摆动后又恢复同步 运行的情况.
非稳定振荡或非同步振荡:
两部分等值电动势的夹角摆动范围超过，并经过若干摆动后不能恢复同步运 行的情况 。
EM
M
N
EN
I
ZM
ZL
Z 11
ZN
系统振荡系统图 以下分析三相参数对称的全相运行时的振荡特点
一、振荡电流
从0
360 变化一周，振荡电流完成一个周期的变化。
Z11
二、振荡电压
I
A
EM
P

U
Z
B
EN
2Z M Z 11
E
UM
1 E
UZ
UP
Hale Waihona Puke O（ a）
0
o
180
o
360
o
540
o
720
o
（ b）
（a）振荡电压的相量图 （b）各点电压大小变化波形
Z M1 Z M1 2 U P OP PZ OZ E 1 4 1 sin Z11 Z11 2
③振荡中电压与电流的相位差是变化的，而短路故障中电压与电流之间的
相位差基本保持不变。 ④振荡中心的电压在 180 时为0，相当于在振荡中心发生三相短路，
但是与三相短路故障还是有区别的。如是振荡，即使振荡中心在线路上，
两侧流过相同的振荡电流；如在振荡中心发生三相短路，尽管振荡中心电 压为0，但是线路两侧电流均流向故障点。