《电力系统稳定》PPT课件

分析
7.4简单电力系统的静态稳定
• 分析
15.3 静态稳定的初步概念
• 分析结论
(1)静态稳定性：电力系统在运行中受到微小扰动后 独立地恢复到它原来的运行状态的能力。
(2)功率特性的上升部分是静态稳定的，此时，电磁 功率的增量ΔPe和功角的增量Δδ具有相同的符号 ，即
Pe 0
dPe 0
d
简单电力系统的静 态稳定判据
Pe
EqV Xd
sin
功角δ的物理含义 （1）表示电势和电压之间的相位差； （2）表征各发电机转子之间相对空间位置（位置角）。
功角的概念
• 位置角δ分析
7.2同步发电机的机电特征
• 7.2.1转子运行方程
d
dt
0
d 2
dt2
d
dt
TJ
0
ຫໍສະໝຸດ Baidu 2
dt 2
PT
PE
电力系统稳定性分析的方法和步骤
7.2同步发电机的机电特征
• 7.2.2发电机电磁转矩和功率 •若
同步电机X基本d 方程X式有q :
E U q I d X d
0 U d I q X d
7.2同步发电机的机电特征
• 代入有功功率表达式，有 :
PE Re(UIˆ) (Ud jUq )(Id jIq ) Ud Id Uq Iq
P
E0V0 X
sin
Pm sin
• 一般情况下，
XⅠ<XⅢ<XⅡ, PⅠ>PⅢ>PⅡ
7.7.1 简单电力系统暂态稳定的分析
各种运行情况下的功率特性
7.7.1 简单电力系统暂态稳定的分析
•
系统正常运行：X
X d
X T1
1 2
XL
XT2
P
E0V0 X
sin
Pm sin
• 短路时：
X
X
( X d
1 X T1 )(2
X
XL
XT2)
P
E0V0 X
sin
Pm
sin
• 短路切除后：X X d X T1 X L X T 2
Eq Uq X d
U d
Ud X d
Uq
EU X d
sin
PE
EU X d
sin
7.2同步发电机的机电特征
•若 用暂态电势表示的电流电压关系如下：
X d X q
Eq U q I d X d 0 U d I q X q
PEq
EqU sin U 2
X d
2
X q X d sin 2
• 7.6.3 改善系统的结构和采用中间补偿设备
改善系统的结构 采用中间补偿设备
7.7 电力系统暂态稳定
电力系统机电暂态过程特点
• 暂态稳定性：电力系统受到较大的扰动之后各发电机是 否能继续保持同步运行。
• 电力系统大扰动：1）负荷的突然变化 2）电源的突然变化 3）发生短路故障（作为检验暂态稳 定的条件）
X q X d
PEq
EqU sin
X d
U2
2
X q X d sin 2
X q X d
PE
EU X d
sin
7.4简单电力系统的静态稳定
发电机转子上转矩
必须平衡，发电机
才能稳定地与系统
同步运行；但转矩
平衡并不一定能稳
pe
定运行。
a点和b点均为转矩 平衡点,但 a是稳定 平衡点,b点为不稳 定平衡点.
7.1电力系统稳定性的基本概念
• 电力系统静态稳定性:是指电力系统在某个运行状态下，突然受到任意的小干扰后能恢 复到原来或者与原来很接近的运行状态的能力。
• 电力系统的暂态稳定性:是指电力系统在某个运行状态下突然受到较大的干扰后能够过 渡到新的稳定运行状态或者回到原来运行状态的能力。
功角的概念
• 单机－－无穷大系统
基本假设 1. 忽略发电机定子电流的非周期分量和与之对
应的转子电流的周期分量，即忽略了网络中 各元件的电磁暂态过程. 2. 发生不对称故障时,不计零序和负序电流对转 子运动的影响. 3. 忽略暂态过程中电机的附加损耗. 4. 不考虑频率变化对系统参数的影响.
7.7.1 简单电力系统暂态稳定的分析
简单电力系统 (单机—无穷大系统)
负荷的静态稳定
• 以一台异步电动机为例进行分析
Me
2M emax s scr
scr s
M E max
E1 2( X d
X)
负荷的静态稳定
• 负荷稳定：在正常运行时受到扰动后能保持在某 一恒定转差下继续运行的能力。
• 在a点，负荷稳定,转差增量Δs与不平衡转矩ΔM 具有相同的符号,即ΔM/Δs>0;在b点,负荷不稳定 ,ΔM/Δs<0.
①负荷变化后,系统内发电机机组有哪些调整? ②发电机调速系统会有哪些参数变化?对发电
机有何影响? ③发电机励磁调节器的作用是什么?
7.7 电力系统暂态稳定
• 电力系统受到大扰动后电磁参数要发生急剧变化
大扰 发电机电
动
磁功率急
剧变化
转子上出 现不平衡 转矩
发电机 转速变 化
功角 变化
7.7 电力系统暂态稳定
• 电力系统中各旋转元件的机电特性; 即求解一组非线性微分方程和代数方程，得到发电 机功角随时间变化的曲线——摇摆曲线δ（t）。
• 找出系统稳定判据进行判别。
• 问题关键是求解非线性微分方程组，现常采用的方法：
1. 数值解法——逐步分析法（计算机时域仿真） 2. 简化法——非线性方程线性化（针对小扰动） 3. 直接法——李雅普诺夫能量函数法（针对大扰动）
总电抗：
Xd
Xd
X T1
1 2
XL
XT2
由相量图可得：
IX d cos Eq sin 两端同乘 V / X d
并考虑Pe P VI cos可得：
Pe
EqV Xd
sin
功角的概念
• 分析：当发电机电势Eq和受端电压V均为恒定时，传输 功率Pe是角度δ的函数，因此δ成为功角或功率角。而 功率与功角之间的关系称为功角特性或功率特性。
• 稳定判据:
dM E ds 0
7.6 提高系统静态稳定性的措施
• 发电机向系统输送的功率极限愈高,则静态稳定性 愈高。因此，减少发电机与系统之间的联系电抗就 可以增加发电机的功率极限 。
• 7.6.1 采用自动调节励磁装置 • 7.6.2 减小元件的电抗 采用分裂导线
提高线路额定电压等级 采用串联电容补偿
第7章 电力系统稳定运行
7.1电力系统稳定性的基本概念
• 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以后，能否经过一段时间 回到原来运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的问题。如果能够回到新的运行 状态，则认为系统在正常运行状态下是稳定的。反之，若系统的运行状态没有一个稳 态值，而是随时间不断增大或振荡，则系统是不稳定的。