电力系统的稳定性

小扰动下系统的响应过程分析
问题：
系统在a、b两点两种运 行状态下，系统都静态 稳定么？
前提：原动机的调速
不起作用
不变
；
发电机的励磁电流不变
即E恒定。
具体分析如下：
第八章 电力系统的稳定性
平衡点如右图示： 分析各平衡点在小 扰动下是否稳定：
对平衡点a:
某种原因
由于
制动转矩
第八章 电力系统的稳定性
传输功率 P一e 定时，由功角特性,δ保持为 不变0 ；
此时，若不计摩擦等阻尼，
在发电机转子上有：
机械（驱动）转矩MT M e 电磁（制动）转矩
同时也有功率平衡： PT Pe
一旦功率平衡被破坏？转速？功角？
第八章 电力系统的稳定性
机电暂态（功角特 性＆转子运动）
原动机出力增大，形成（
功率）转矩增量，使发电
理 机转子加速；
想 转子加速会使功角增大；
情 形
功角增大会使发电机输出 的电磁功率增大；
功率和转矩将再次平衡，功角将不再增大 ，系统在增大后的功角下稳定运行。
第八章 电力系统的稳定性
8.2 简单电力系统的静态稳定性
(Static Stability) 静态稳定的定义 小干扰的类型 静态稳定的分析方法 提高静稳的措施
第八章 电力系统的稳定性
简单电力系统的暂态稳定性
1、暂态稳定的定义
电力系统暂态稳定－－指的是电力系统受到大干扰（大 扰动）后，各发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复 到原来稳定运行状态的能力。
暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与 扰动的类型、地点及持续时间有关。
小扰动下系统的响应过程分析
以如下简单电力系统为分析模型
发电机的功角特性：
第八章 电力系统的稳定性
小扰动下系统的响应过程分析
稳定运行时，机组输
出电磁功率与原动机
输入功率必平衡（忽
略机组的功率损耗）
，即
；
对应一定的原动机功 率PT，由功角特性曲 线，得两个 的功率平衡点：a和b 。
第八章 电力系统的稳定性
第八章 电力系统的稳定性
电力系统的稳定性---功角特性
极限功率
当E和U一定时 ，发电机输送的 最大功率即功率 极限，对应于δ ＝90°。
功角特性曲线
第八章 电力系统的稳定性
电力系统的稳定性---功角特性
功角特性与发电机转子的运动
系统稳定运行时：
所有发电机同步转速运行即： ；
或者ω=1(标么值)
第八章 电力系统的稳定性
8.1电力系统的稳定性---功角特性
分析采用的简单电力系统的接线图，如下图所示 ：
假定受端系统容量非常大，以至于任意改变发电 机的输出功率，受端电压的大小及相位均保持恒 定，即受端可看作无穷大功率系统，故常称为-------单机-无穷大系统（经典的简单电力系统模型
第八章 电力系统的稳定性
第八章 电力系统的稳定性 3 4
第八章 电力系统的稳定性
特点 ：
第八章 电力系统的稳定性
第八章 电力系统的稳定性
（正常，不小于15%）
第八章 电力系统的稳定性
4、
而
即提高系统输电能力 。
第八章 电力系统的稳定性
提高静态稳定的措施
具体措施：
A 、采用强有力的励磁控制－自动励磁调节器，即 提高发电机内电势；
B、减小元件电抗
超高压输电目前多用自耦变－电抗小，减小线路电抗，如 采用分裂导线、串联电容补偿等。
C、改善电网结构---如双回路 D、提高系统额定电压---电压等级越高，功率极限越大
，系统稳定性越好，但投资越大。
第八章 电力系统的稳定性
8.3 简单电力系统的暂态稳定性
(Transient Stability) 暂态稳定的定义 大干扰的类型 单机无穷大系统暂态稳定的分析 提高暂态稳定的措施
电力系统的稳定性---功角特性
简单电力系统的等值电路
第八章 电力系统的稳定性
电力系统的稳定性---功角特性
机组输出的电磁功率
由 P UI cos
发电机向系统输出的电磁功率：
第八章 电力系统的稳定性
电力系统的稳定性---功角特性
功角的相关概念
➢发电机向受端系统输送的功率P与发电机电势超前受端母线 电压的角度δ密切相关，故称δ为“功角”或“功率角”。 ➢传输功率与功角δ的关系，称 “功角特性”或“功率特性” 。 ➢当E和U一定时，P仅是E与U间相角差δ的函数，将这一关系 绘成曲线，称为功角特性曲线。 ➢功角δ除了表征系统的电磁关系外，还表明并列运行的各发
第八章 电力系统的稳定性
简单电力系统的静态稳定性
1、定义
电力系统静态稳定----是指电力系统受到小 干扰（扰动）后，不发生非周期性的失步， 自动恢复到起始运行状态的能力。
若小干扰消失后，系统能自动恢复到原来的运 行状态，则称该系统是静态稳定的；否则，则 是静态不稳定的。
实质上，静稳问题就是确定系统在某个运行稳 态能否保持。
何谓电力系统稳定运行状态？
电力系统的各状态变量（节点电压、发电机内电势、电流 、功率等）的值变化很小，电力系统处于相对静止的状态
——电力系统的稳定运行状态。
系统中所有同步发电机都保持同步，是系统稳定运行的基 本条件； 【同步：所有发电机以相同的转度旋转且转子相对角差 较小（理想状态为零）。】
第八章 电力系统的稳定性
简单电力系统的静态稳定性
2、小干扰的类型
小负荷的投入、切除 气温、气压等因素引起的系统参数的变
化 发电机出力的轻微变化
第八章 电力系统的稳定性
简单电力系统的静态稳定性
3、电力系统静态稳定分析
小扰动下系统的响应过程分析 单机无穷大系统的静态稳定判据
第八章 电力系统的稳定性
第八章 电力系统的稳定性
第八章 电力系统的稳定性
主要内容
概述---相关基本概念 功角特性（曲线） 简单电力系统的静态稳定性 简单电力系统的暂态稳定性
第八章 电力系统的稳定性
电力系统的稳定性---概述
何谓电力系统的稳定性问题？
系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，系统的运行 状态能否经一定时间后自动回到原来的运行状态，或者过 渡到一个新的偏离原稳定状态较小的稳定运行状态。
惯性
加速转矩
如曲线1 所示
第八章 电力系统的稳定性
运行点a受小扰动后功角振荡曲线（无阻尼） ：
2 1
第八章 电力系统的稳定性
1
2
第八章 电力系统的稳定性
某种原因
即负
的功角增量：
惯性百度文库
如前图曲 线2所示
第八章 电力系统的稳定性
加速转矩
如后图曲 线3所示
第八章 电力系统的稳定性
同理：
如后图曲线4 所示