电力系统稳定性分析

b b b b Pb P T b b b b b b P b P T b b

a
周期衰减振荡
P
PM
a
PE
b b
EqU xd
sin
a a
PT P0
系统受到干扰之后，发电机转子的转速可以稳定于同步转速， 这样线路上的电流、电压、发电机输出功率等电磁参数都能
在扰动之后能保持稳定。
功角稳定取决于系统中每一台发电机维持或恢复其电磁转
矩与机械转矩的平衡关系的能力。
2、功角稳定分类 (1)电力系统静态稳定：指电力系统受到小干扰后，不发生
非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。
a
a
a

b PE
t0
t
a a a 900 b b b 1800
图7-1 (b)
a点是静态稳定运行点
b b b b

非周期失稳
P
PM
a

0
0
自发振荡， 静态失稳

静态稳定
t
非周期性失步， 静态失稳
0
0
0
t
0
t

二、简单电力系统静态稳定的物理过程分析
P
d ( 1)0 dt d 1 (P T P E) dt TJ
PM
a
PE
b b
EqU xd
sin
PT P0
a
a
图7-1 (b)
性和控制设备的作用，能维持系统频率在可接受范围。
2、频率不稳定的原因： 电力系统的频率不稳定现象出现在有功电源开断或负荷突
然增大时，由于电源和负荷间有功功率的严重不平衡，会引
起电力系统领率突然大幅度下降，威胁电力系统的正常运行 （如汽轮机叶片强烈振动，发电厂辅助机械的不正常工作）。 如果不立即采取措施，使频率恢复正常，将会使整个发电厂 解列，电力系统有功功率不平衡加剧，频率进一步下降，产 生所谓频率崩溃现象，导致全系统的瓦解。
EqU xd
sin , 称为功角。
1、功角稳定的含义和本质
功角δ
：发电机电势与系统电压的相角差。
功角稳定性：即系统受到干扰之后，Ｅq与Ｕ之间的夹角能
稳定于一个固定值。功角稳定，是系统稳定的首要条件。
功角稳定的本质：并列运行的发电机，当它们的电角速度
都相等时，称它们处于同步运行状态。功角稳定的本质就是
第六章 电力系统稳定性分析
• 第一节 概述 • 第二节 电力系统静态稳定 • 第三节 电力系统暂态稳定
第一节 概述
一、电力系统稳定性的定义 给定运行条件下的电力系统，在受到扰动后，如果
能重新恢复到原来运行平衡状态或新的运行平衡状
态，并且系统中的多数运行参数可维持在一定的允
许范围内，使整个系统能稳定运行，即称电力系统
a点：小扰动后能自行恢复到原先 的平衡状态，静态稳定运行点。

b PE
a a a 900 b b b 1800
a a a a Pa P T a a a a a a Pa P T a a
d ( 1)0 dt d 1 (P T P E) dt TJ
P
PM
a
PE
b b
EqU xd
sin
PT P0
a
a
图7-1 (b)
b点：小扰动后，转移到a点或失 去同步，静态不稳定运行点。

ห้องสมุดไป่ตู้
b PE
a a a 900 b b b 1800
既不能等于或超过静态稳定极限，也不能超过暂态稳定极限和动态稳定
极限。在我国，由于网架结构薄弱，暂态稳定问题较突出，因而线路输
送能力相对国外来说要小一些。
（二）电压稳定 1、定义：电力系统在受到扰动后，凭借系统本身固有的特
性和控制设备的作用，能维持所有母线电压在可接受范围。
2、电压不稳定的原因 电压不稳定现象，一般出现在电源远离负荷中心或愉电系
(2)电力系统暂态稳定：指电力系统受到大干扰后，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，通常指第一或第二摆不失步。
(3)电力系统动态稳定：指系统受到小、大干扰后，在自动
调节和控制装置的作用下，不发生振幅不断增大的振荡而失
步，即保持长时间运行稳定性的能力。
远距离输电线路的输电能力受这3种稳定能力的限制，有一个极限。它
统带重负荷的情况，当无功电源（发电机、调相机、电容器，
高压输电线）突然切除，或者电力系统的无功电源不足，负 荷（特别是无功负荷）慢慢增加到一定程度时，有可能使电 压大幅度下降，以致发生所谓电压崩喷现象。这时系统中大 量电动机停止转动，发电机甩掉大量负荷，最后导致电力系 统的解列，甚至使电力系统的一部分或全部瓦解。
曲线
1 表示电力系统失去少量电源△P，但电力系统尚有 2 表示失去很大电源△P ，同时电力系统又无足够备
足够的备用电源，所以能够很快使频率恢复。
曲线
用电源，所以频率就一直下降，以至崩溃。
第二节 电力系统静态稳定
一、静态稳定的概念 静态稳定是指电力系统在某一正常运行状态下受到 小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢 复到原始运行状态的能力。静态稳定问题实际上就是 确定小扰动下系统的某个运行稳态点能否保持。
如（a）图所示，在点a切除无功电源，电压下降，到点
b
电压崩喷，到点 c 局部电力系统瓦解。
如（b）图所示，由于负荷（特别是无功负荷）的逐渐增加，
到点 a 开始电压崩溃，到点 b 开始发生振荡。
无功电源切除电压崩溃
负荷增加电压崩溃
（三）频率稳定 1、定义：电力系统在受到扰动后，凭借系统本身固有的特
是稳定的。
二、电力系统稳定性的分类 根据性质的不同，电力系统稳定性可分为功角稳定、电压
稳定和频率稳定三类。
（一）功角稳定
G
～
E q
U G
U L
I
U
xd
xT
xL
不考虑发电机的励磁调节器作用——空载电势Eq恒定 不考虑原动机调速器的作用——发电机的机械功率PT恒定
功角特性：PE