第九章电力系统稳定的基本概念
电力系统稳定讲义
电力系统稳定讲义1. 引言电力系统稳定是指电力系统在各种外部扰动下保持稳定运行的能力。
电力系统稳定是电力系统运行的根本要求之一，对于确保电力系统的可靠性和平安性具有重要意义。
本讲义旨在介绍电力系统稳定的根本概念、稳定性分析方法和稳定控制方案。
2. 电力系统稳定的概念电力系统稳定可分为大范围稳定和小范围稳定两个方面。
大范围稳定主要指电力系统在大幅度扰动或故障发生后，能够迅速恢复到原有稳定状态的能力。
小范围稳定主要指电力系统在小幅度扰动下仍能保持稳定的能力。
3. 电力系统稳定性分析方法3.1 线性化稳定分析线性化稳定分析是一种基于线性化模型进行的稳定性分析方法。
该方法假设电力系统在小扰动下可近似为线性系统，通过线性化处理后，可以使用传统的线性稳定性分析方法进行分析。
3.2 非线性稳定分析非线性稳定分析是一种基于非线性模型进行的稳定性分析方法。
该方法不对电力系统进行线性化处理，而是直接采用非线性模型进行分析。
非线性稳定分析方法更加准确，适用于对电力系统的非线性特性进行深入研究。
3.3 时域稳定分析时域稳定分析是一种基于时域仿真进行的稳定性分析方法。
该方法通过模拟电力系统在不同工况下的响应过程，分析系统运行的稳定性。
时域稳定分析方法能够考虑电力系统的非线性和复杂性，对于深入理解电力系统的稳定性具有重要意义。
4. 电力系统稳定控制方案4.1 动态稳定控制动态稳定控制是指通过调节电力系统的发电机励磁控制、节点电压控制等策略，使得电力系统能够在大范围扰动或故障发生后迅速恢复稳定态的控制方案。
4.2 静态稳定控制静态稳定控制是指通过调整电力系统的功率调度、线路容量等措施，提高电力系统的稳定性。
静态稳定控制主要通过优化电力系统的运行参数来提高稳定性。
5. 电力系统稳定案例研究本章将通过介绍电力系统稳定案例研究，深入分析电力系统稳定性分析方法和稳定控制方案的应用。
通过具体案例的研究，可以更加直观地理解和应用电力系统稳定相关知识。
电力系统稳定讲义
– 三华同步电网（华中+川渝、华北、华东）、东北电网、南方 电网、西北电网，同步电网之间以直流或直流背靠背相联。
电压等级发展情况
千伏
1000千伏
750千伏 500千伏 AC/DC
330千伏
35~ 110千伏
220千伏
2000 2005
1950 1960 1970 1980 1990
P.Kundur《电力系统稳定与控制》中 关于稳定性的定义
电力系统稳定可以概括地定义为这样一种 电力系统的特性，即它能够运行于正常运 行条件下的平衡状态，在遭受扰动后能够 恢复到可以容许的平衡状态。
—— Power System Stability and Control中译本, 2002
Power system stability may be broadly defined as that property of a power system that enables it to remain in a state of operating equilibrium under normal operating conditions and to regain an acceptable state of equilibrium after being subjected to a disturbance
电力系统稳定与控制
清华大学电机工程系 闵勇
概述
我国电力系统的现状 稳定问题的提出和研究内容 电力系统稳定的基本概念 电力系统稳定研究的对象和方法
稳定问题的提出和研究内容
联网的必要性
1831年法拉第发明电磁感应定律，电能成为二次能源，就地使用 1885和1895年（Nicholas Tesla)发明了单相变压器和三相变压器 1891年出现了三相交流输电，远距离输电成为可能，出现了由发电机、线路和负 荷构成的最简单的电力系统 由于实际运行中发现受端系统在缺乏电源支持的情况下非常薄弱，逐渐出现了多 电源点的互联运行，从而形成了早期的互联电网
电力系统稳定考研专业课资料
电力系统稳定考研专业课资料电力系统稳定是电力系统工程中的重要领域，也是电力系统稳定控制的核心内容。
在考研专业课中，电力系统稳定也是一个热门的考点。
下面将为大家介绍一些电力系统稳定的相关资料。
一、电力系统稳定概述电力系统稳定是指电力系统在受到外部扰动或内部故障的情况下，仍能保持正常运行的能力。
电力系统的稳定性包括功角稳定、电压稳定和频率稳定。
其中，功角稳定是指系统中各发电机的相对相位差能够在合理范围内保持稳定；电压稳定是指系统中各节点的电压能够保持稳定；频率稳定是指系统的电网频率能够保持稳定。
二、电力系统稳定分析方法1. 直接分析法：通过分析系统的状态方程，直接求解得到系统的稳定性。
这种方法适用于简单的线性稳定问题，但对于非线性系统则不适用。
2. 线性化分析法：将非线性系统在稳态附近进行线性化处理，得到线性系统的状态方程，进而进行稳定性分析。
这种方法适用于一般情况下的稳定性分析。
3. 数值解法：通过离散化系统的状态方程，利用计算机求解得到系统的稳定性。
这种方法适用于复杂系统的稳定性分析，可以获得较精确的结果。
三、电力系统稳定控制1. 主动稳定控制：通过调节发电机的励磁、机械功率输入或变压器的变比等控制手段，主动地调整系统的参数以提高系统的稳定性。
2. 被动稳定控制：通过增加系统的阻尼和抑制控制等装置，被动地消除系统的振荡和干扰，提高系统的稳定性。
四、电力系统稳定的影响因素1. 外部扰动：包括负荷的突变、短路故障、发电机的停运等外部因素对电力系统的影响。
2. 内部因素：包括发电机的励磁特性、负荷特性、线路和变压器的参数等对电力系统的影响。
五、电力系统稳定的应用领域1. 电力系统规划与设计：通过对电力系统的稳定性进行分析，确定合适的参数和控制策略，保证电力系统的正常运行和扩展。
2. 电力系统运行与控制：通过对电力系统的稳定性进行监测和评估，采取相应的控制措施，保证电力系统的稳定性。
3. 电力系统故障分析与处理：通过对电力系统故障的稳定性分析，找出故障原因，并采取相应的处理措施，恢复系统的稳定性。
电力系统稳定的定义
电力系统稳定的定义1. 引言电力系统是指由发电厂、输电网和配电网组成的系统，它的稳定性是保障电力系统正常运行的关键因素。
电力系统稳定性的定义包括对系统在各种异常和突发情况下的响应能力以及系统恢复到稳定状态所需的时间和能量等指标。
本文将从电力系统稳定的概念、稳定性的要素、评估方法和改进策略等方面进行详细讨论。
2. 电力系统稳定的概念电力系统稳定是指在电力系统内部和外部的各种扰动和变化的情况下，系统能够保持运行在稳定的工作状态，并具有抵御各种异常情况的能力。
稳定的电力系统应能够在发生故障或系统变化时自动调整，使系统仍能提供稳定的电能供应，并尽量减小对用户的影响。
3. 电力系统稳定的要素电力系统的稳定性由以下几个要素组成：3.1 大功率平衡稳定大功率平衡稳定是指电力系统在稳态和瞬态运行过程中能保持发电与消耗之间的平衡。
即电力系统能够在负荷变化或发电机出现故障时，通过启动备用发电机或调整负荷来维持电力供需平衡。
3.2 电压稳定电压稳定是指电力系统能够在负荷变化或故障情况下，保持电压恒定在合理范围内。
电压的异常变化可能会导致设备损坏，甚至引起电力系统的崩溃。
因此，电压稳定是电力系统稳定性的重要要素之一。
3.3 频率稳定频率稳定是指电力系统能够在负荷变化或故障情况下，保持系统频率恒定在合理范围内。
频率的异常变化可能会影响电力设备和用户设备的正常运行，因此频率稳定性对电力系统运行的重要性不可忽视。
3.4 安全稳定安全稳定是指电力系统能够在发生故障或系统变化时，不引起连锁故障并迅速恢复到稳定状态。
安全稳定性是保障电力系统不发生大范围停电和设备损坏的关键。
4. 电力系统稳定性评估方法为了评估电力系统的稳定性，可以采用以下几种方法：4.1 稳定裕度指标稳定裕度指标是一种量化电力系统稳定性的方法。
一般来说，稳定裕度指标越大，表示电力系统的稳定性越好。
常用的稳定裕度指标包括动态稳定裕度指标和静态稳定裕度指标。
4.2 动态仿真动态仿真是通过建立电力系统的动态模型，对系统进行数值仿真分析，以评估系统的稳定性。
电力系统稳定的基本概念
电力系统中同步发电机都是并联运行 的。在正常运行时，原动机输入的机 械功率和发电机输出的电磁功率是保 持同步运行。
在机电暂态过程中，转速偏离了同步转速， 如果变化着的转速在同步转速上下的摇摆稳定的 • 如果转速偏离同步转速后不能恢复同步运 行，则称系统是不稳定的
稳定性可以看作是在外界扰动下发 电机组间保持同步运行的能力。通 常将小扰动所引起的稳定性问题称 为电力系统静态稳定性；由大扰动 所引起的稳定性问题称为电力系统 暂态稳定。
电力系统静态稳定性是指系统在某种正 常运行下，突然受到某种小干扰后，能 够自动恢复到原来状态的稳定运行状态 的能力 引起因素：风吹导线，调速器、励磁调 节器工作点的变化，系统末端的操作
电力系统暂态稳定性是指电力系统在某 种正常状态下，突然遭受到某种较大的 扰动后，能够自动过度到一个新的稳定 运行状态的稳定。 引起因素：大负荷的投切，大型元件的 投切，短路故障的冲击。
电力系统的稳定性问题还可以分为电源 稳定性和负荷稳定性两类。
电源稳定性就是要研究扰动后同步发电 机转子的运动规律 负荷稳定性的实质就是电压稳定性，是 指正常运行情况下或遭遇扰动后，电力 系统维持各负荷点母线电压在可接受的 稳态值的能力。
电力系统稳定性简要概述
电力系统稳定性简要概述引言电力系统稳定性是指电网在受到外界扰动或内部故障时，恢复稳定工作状态的能力。
在电力系统中，稳定性是一个极其重要的概念，保证电网的稳定运行对于维持现代社会的基本运转至关重要。
本文将简要概述电力系统稳定性的基本概念和分类，以及相关的控制方法。
电力系统稳定性的概念电力系统稳定性可以分为三个方面：1.电力系统静态稳定性：指电力系统在小扰动下能够保持稳定的能力。
静态稳定性通常涉及发电机和负荷之间的平衡，以及电网的电压和频率的稳定性。
2.电力系统动态稳定性：指电力系统在大扰动下能够迅速恢复到稳定的能力。
动态稳定性涉及到电力系统的振荡和失稳问题，如发电机转子振荡和电压失控等。
3.电力系统暂态稳定性：指电力系统在受到突发大扰动（如故障、短路等）后，能够在较短的时间内恢复到正常稳定状态。
暂态稳定性主要涉及电力系统的电压和电流的快速变化过程。
电力系统稳定性的影响因素电力系统稳定性受到多种因素的影响，包括但不限于：1.发电机和负荷之间的平衡：发电机的产生功率必须与负荷的消耗功率相匹配，否则会导致电力系统的不稳定。
2.电网的电压和频率：电力系统的电压和频率必须保持在合理的范围内，否则会对电力设备和用户设备造成损坏。
3.线路和变压器的损耗：电力系统中的线路和变压器会产生电阻和电磁损耗，这些损耗会导致电能的损失，从而影响电力系统的稳定性。
4.电力系统的控制策略：电力系统的控制策略包括发电机的启动和停机控制、负荷的调整控制等，这些控制策略直接影响电力系统的稳定性。
电力系统稳定性的控制方法为了保证电力系统的稳定运行，需要采取一系列的控制方法。
以下是常用的控制方法：1.发电机的自动调节系统：通过自动调节发电机的励磁和机械输入，使得发电机的输出功率和电压保持稳定。
2.负荷调整控制：根据实际负荷需求，调节负荷的输出功率，使其适应电力系统的变化。
3.线路和变压器的补偿控制：对线路和变压器进行补偿，降低其损耗，提高电力系统的效率和稳定性。
国网面试题目(3篇)
第1篇一、自我介绍题目：请用3分钟左右的时间，简要介绍自己。
解析：1. 简要介绍个人基本信息，如姓名、年龄、毕业院校及专业。
2. 突出个人优势，如学习成绩、专业技能、实习经历等。
3. 阐述对国家电网的了解，以及为什么选择加入国家电网。
4. 表达对未来的职业规划及对岗位的期望。
二、专业知识考察题目1：请简述电力系统稳定性的基本概念及其影响因素。
解析：1. 电力系统稳定性是指电力系统在受到扰动后，能够恢复到稳定状态的能力。
2. 影响电力系统稳定性的因素有：负荷变化、故障、天气等。
题目2：请说明高压输电线路的典型故障类型及原因。
解析：1. 高压输电线路的典型故障类型有：短路故障、过电压故障、绝缘故障等。
2. 故障原因包括：设备老化、操作不当、自然灾害等。
题目3：请阐述电力系统继电保护的基本原理及作用。
解析：1. 电力系统继电保护的基本原理是利用电气量的变化来检测故障，并迅速切除故障部分。
2. 继电保护的作用是保护电力系统设备，防止故障扩大，保障电力系统的安全稳定运行。
三、综合素质考察题目1：请谈谈你如何处理团队中出现的矛盾和冲突。
解析：1. 保持冷静，理性分析问题原因。
2. 与团队成员进行有效沟通，寻求共识。
3. 坚持原则，尊重他人意见，求同存异。
4. 寻求上级或专业人士的帮助，共同解决问题。
题目2：请举例说明你如何发挥领导力，带领团队完成一项任务。
解析：1. 明确任务目标，制定详细的计划。
2. 合理分配任务，充分发挥团队成员的特长。
3. 定期检查进度，及时调整策略。
4. 鼓励团队成员，增强团队凝聚力。
题目3：请谈谈你如何平衡工作与生活。
解析：1. 合理安排工作时间，提高工作效率。
2. 学会休息，保持良好的生活习惯。
3. 培养兴趣爱好，丰富业余生活。
4. 保持与家人、朋友的良好关系。
四、业务能力考察题目1：请分析以下案例，并提出解决方案。
案例：某供电局在巡视过程中发现，一段高压输电线路存在安全隐患，可能引发故障。
电力系统-第9章
根据研究的时间范畴，将电压稳定分为：暂态电压稳 定、中期电压稳定和长期电压稳定。 暂态电压稳定的时间范围为0～10s，主要研究感应电 动机和HVDC的快速负荷恢复特性所引起的电压失稳， 特别是短路后电动机由于加速引起的失稳或由于网络 弱联系引起的异步电机失步的电压稳定问题。 中期电压稳定（又称扰动后或暂态后电压稳定）的时 间范畴为1～5min，包括OLTC、电压调节器及发电 机最大电流限制的作用。 长期电压稳定的时间范畴为20～30min，其主要相关 的因素为输电线过负荷时间极限、负荷恢复特性的作 用、各种控制措施（如甩负荷等）等。
TJ 为归算到功率基准值S B的发电机组的惯性时间常数（s); T 为时间（s);
当 N 时
1，则M P 当 N 时M P PT Pe
d 2 P 2 N dt TJ
不同的形式，如 当 (rad )、t ( s)、TJ ( s)时
d , dt d d 2 dt dt 2
得转子运动机械转矩方程：
d d 2 J J J M M T Me 2 dt dt 1 2
2、 同步发电机组的基本方程式（用电气量表示的 发电机组运动方程） p 发电机转 i 机械角度→电角度 p 子轴线 电角度θ 电角速度ω 极对数p
V1 G
V1
T1
L
T2
V2
jX d
jX T 1
jX L jX L
P+jQ jX T 2
I
V1
V2
功角特性： P V1V2 sin 12 X
其中：V1、V2为送端和受端发电机电动势 1 X X d XT1 X L XT 2 2 12为V1与V2间的相角差
电力系统稳定运行和基本概念课件 (一)
电力系统稳定运行和基本概念课件 (一)电力系统稳定运行是指在电力系统各种随机和突发负荷的变化情况下，系统能够保持一定的电压等电参数，从而确保电力系统各设备安全稳定运行，避免电力设备损坏，保障电力用户正常供电需求的一种重要的运行模式。
基本概念课件是针对于电力系统稳定运行这一重要课题而展开的，这一课件不仅在大学电力专业的学习中占有重要的地位，也因为在电力系统中至关重要的作用，而成为各电力企业不可或缺的基础知识之一。
以下是对于电力系统稳定运行和基本概念课件的一些介绍。
一、电力系统稳定运行的基本概念电力系统稳定运行的概念涉及到三个基本要素：发电、输电、配电。
其中，发电是指将各种能源转换成电能的过程；输电是指将发电站发出的电能通过高压输电线路向目标地传输的过程；配电则是指将输电的电能通过变压器及配电变电站分别转换为适用的电压等级，输送到各个客户以满足其使用需求的过程。
在电力系统的运行中，需要通过各种设备控制和保护工作来保持系统的可靠性，防止突发因素导致设备损坏或对用户造成不良影响。
二、电力系统稳定运行的物理模型和数学模型为了保证电力系统的稳定运行，需要根据其特点建立相应的物理模型和数学模型。
物理模型是建立在电力系统的实际物理环境下，考虑各设备的物理特性，通过一些关键的参数进行分析。
而数学模型是以电力系统的物理模型为基础，通过数学方法进行分析。
在经过数学模型后，可以对电力系统的运行进行模拟和预测，从而有效地进行预防和控制工作，保证电力系统运行的顺畅和稳定。
三、电力系统稳定运行所涉及到的问题电力系统稳定运行所涉及到的问题主要包括发电的稳定性、输电线路的稳定性、负荷的平衡性、电压的稳定性等。
在发电的稳定性方面，涉及到各种发电机组的调速设备的稳定性和精度等因素；在输电线路的稳定性问题方面，主要是高压输电线路杆塔的物理稳定性等；在负荷的平衡性方面，主要是针对电网的负荷平衡进行技术控制，避免不平衡等现象；在电压的稳定性方面，主要是通过各种保护工作对电压的波动过程进行监控。
9 电力系统稳定的基本概念(2018)
变压器的中性点经小电阻接地，当有零序电流通过 时，也可消耗有功功率，提高系统在接地故障时的 暂态稳定性。通常电阻值以4%左右为宜。
本章小结
★ 一、电力系统稳定的基本概念 稳定运行状态的定义 暂态过程的定义、分类和特征 电力系统稳定的分类 判别系统稳定性的思考方法
本章小结
★ 二、系统的静态稳定性
)(
1 2
X
L
X
(n)
XT2)
X Ⅰ
( X d
X
T1
)(
1 2
X
L
X
(n)
XT2)
故障前
< < X I X III X II
故障切除后 P P P
Ι
ΙΙΙ
ΙΙ
故障时
1）PT=P0保持不变 2）转子运动具有惯性， 转速不能瞬时改变。
暂态稳定
暂态不稳定
暂态失稳也称为一次摇摆 不稳定，研究时间范围内 一般为扰动后3~5秒。
转子运动方程
一、功角与功角特性
“单机-无穷大”系统
忽略元件电阻及导纳：
1
X X X X X
G
2 T 1
L
T2
在不计发电机励磁调节作用 的情况下（E=常数），怎 样计算发电机向系统输送的 有功功率?
在不计发电机励磁调节作用 的情况下（E=常数），发电 机向系统输送的有功功率
P UI cos
Pmax
P 0
dP 0
d
系统静态稳定
P 0
d P 0 系统不具有静态稳
d
定性
dP 0
d
临界状态
90
功率极限
Pe
EqU X
sin
EqU X
电气系统稳定的基本概念
电气系统稳定的基本概念电气系统稳定是指在一定运行条件下，系统能够以可接受的方式维持其正常运行状态，并保持所需的动态性能。
电气系统稳定的基本概念包括静态稳定性、动态稳定性和暂态稳定性。
静态稳定性是指系统在运行过程中能够维持电压和频率的稳定。
电力系统通常需要通过控制发电机的励磁电流或发电机的有功输出来调节其输出电压，保证电网电压的稳定。
此外，还需要通过有效的负荷调节来保持电网的频率稳定。
静态稳定性主要关注系统稳定的平衡状态，通过调整功率的分配，使得电压和频率在允许的范围内保持稳定。
动态稳定性是指系统在受到外部扰动或突发故障时，能够迅速恢复到稳定状态并保持正常运行。
在电力系统中，常见的动态稳定性问题包括电压暂降、短路故障等。
为了保持动态稳定性，电力系统需要设计合理的调度策略和控制策略，以便于在故障发生时能够及时进行控制和调节，保证系统能在最短的时间内恢复到稳定状态。
暂态稳定性是指系统在发生故障后，能够在一定时间内恢复到稳定状态，并保持正常运行。
在电气系统中，暂态稳定性主要是指系统在发生故障时，各节点电压、功率等因素的瞬时变化能够在一定时间内恢复到新的稳定状态。
暂态稳定性主要关注电力系统在发生故障后的短暂稳定性，需要通过选择合适的保护装置和控制策略来实现。
为了保证电气系统的稳定运行，需要进行系统规划、设备选型、调度控制和保护调试等方面的工作。
首先，必须对系统进行规划和设计，包括确定电源和负荷的分布、设备的选型和布置等。
其次，在系统运行过程中需要使用合理的控制策略和保护装置，以及有效的调度算法来保证系统的稳定和安全运行。
最后，在系统运行过程中需要进行定期的检测和维护，以及及时处理故障和隐患，确保系统始终处于稳定的状态。
总之，电气系统稳定是保证电力系统正常运行的关键要素。
通过静态稳定性、动态稳定性和暂态稳定性的综合保证，可以确保电力系统在各种条件下都能保持稳定运行，并达到所需的电力质量要求。
电力系统稳定的定义
电力系统稳定的定义
电力系统稳定是指在外界扰动或内部故障的情况下，电力系统能够保持稳定运行的能力。
这种稳定性包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定三个方面。
静态稳定是指在系统负荷变化或发电机出力变化的情况下，系统仍能保持电压和频率的稳定。
静态稳定主要受到发电机容量、输电线路阻抗以及负荷特性等因素的影响。
动态稳定是指在系统遭受突然扰动后，如过载、短路等故障时，系统能够快速恢复到正常运行状态。
动态稳定主要受到发电机转子惯量、励磁控制、自动调节装置以及保护控制等因素的影响。
暂态稳定是指在系统遭受大幅度扰动后，如雷击、外界短路等严重故障时，系统能够快速恢复到正常运行状态。
暂态稳定主要受到发电机转子惯量、励磁控制、保护控制以及高压断路器等因素的影响。
为了确保电力系统的稳定运行，需要采取一系列措施，如增加备用电源、优化输电线路、提高发电机容量和负荷调节能力等。
此外，还需要加强对电力系统的监测和保护控制，及时发现并解决潜在的故障隐
患。
只有这样，才能确保电力系统的稳定运行，为社会经济的发展提供可靠的电力保障。
第9章电力系统稳定性理论
E q V cos Id X d Iq V sin X q
VI cos cos VI sin sin
I q X q V sin I d X d Eq V cos
PEq E qV X d sin
功率极限:功率曲线上的最大值
PEqm
EqV X d
sin Eqm
EqV X d
sin 90
EqV X d
2017/2/17
电力系统分析
16
2.凸极式发电机的功率特性
PEq P ) V VI cos VI cos(
2017/2/17
电力系统分析
21
9.3 电力系统静态稳定性
静态稳定性：电力系统在某一运行方式下受到一
个小扰动，系统恢复到原始运行状态的能力。
小扰动：正常的负荷波动、系统操作、少量负荷
的投切和系统接线的切换等。
2017/2/17
电力系统分析
22
一、电力系统静态稳定性的基本概念
1.简单电力系统静态稳定性分析
电力系统分析
18
2.凸极式发电机的功率特性
Eq的求解
QV X q PV X q V )
2
EQ (V
tg 1
V PV X q / V
) (
2
V QV X q / V
X d X d E q EQ (1 )V cos X q X q
电力系统静态稳定属于渐近稳定。
电力系统分析 28
2017/2/17
二、运动稳定性的基本概念和小扰动法原理
电力系统稳定性
电力系统稳定性一、引言电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施，承担着供电保障和经济发展的重要任务。
然而，由于电力系统的复杂性和高度互联性，其稳定性问题一直是电力工程师关注的焦点。
本文将从电力系统稳定性的概念、分类和影响因素等方面进行探讨，旨在加深对电力系统稳定性的理解。
二、电力系统稳定性的概念电力系统稳定性是指电力系统在外部扰动或内部干扰条件下，恢复到新的平衡态的能力。
主要包括静态稳定和动态稳定两个方面。
1. 静态稳定：指电力系统在瞬时和稳态负荷改变的情况下，保持电气网内各节点电压和频率在一定范围内的能力。
2. 动态稳定：指电力系统在大幅扰动或故障发生后，电气网内电压和频率能够尽快恢复到新的平衡态的能力。
三、电力系统稳定性的分类根据稳定性失稳的程度和判断方法的不同，可以将电力系统稳定性分为可靠性稳定性和动态稳定性。
1. 可靠性稳定性：是指电力系统在瞬态和稳态负荷突变的情况下，保持电气网内各节点电压和频率在可接受范围内的能力。
2. 动态稳定性：是指电力系统在大幅扰动或故障发生后，电气网内电压和频率能够在一定时间内恢复到新的平衡态的能力。
四、影响电力系统稳定性的因素电力系统稳定性受多个因素的影响，主要包括以下几点：1. 负荷变化：大幅度的负荷突变会导致电力系统电压和频率的快速变化，进而影响稳定性。
2. 发电机响应：在负荷突变或故障时，发电机的响应速度直接影响电力系统的稳定性。
3. 输电线路阻抗：输电线路的阻抗越大，传输能力越低，对系统稳定性影响越大。
4. 动态响应机制：系统的配电系统稳定器（PSS）和电力电子设备的控制策略对动态稳定性有重要作用。
五、提高电力系统稳定性的措施为确保电力系统的正常运行和供电可靠性，有必要采取一系列措施来提高电力系统的稳定性。
1. 优化系统配置：通过合理规划和设计电力系统的各个组成部分，提高系统的稳定性。
2. 发电机控制改进：改进发电机的调速系统和励磁系统，使其响应速度更快，提高电力系统的动态稳定性。
《电力系统稳定》课件
目录
• 电力系统稳定概述 • 电力系统稳定的判据与评估 • 电力系统稳定控制技术 • 电力系统稳定仿真分析 • 电力系统稳定运行管理 • 电力系统稳定发展趋势与挑战
01
电力系统稳定概述
电力系统稳定定义
电力系统稳定是指电力系统在正常运行状态下，受到小的或大的扰动后，能自动 恢复到原来的运行状态，或者依靠控制设备的作用，使系统在新的状态下继续正 常运行的能力。
高度互联的电网结构
各地区电网之间的联系越来越紧密，一旦发生故障，可能引发连锁 反应，导致大范围停电。
多样化的电源结构
多种类型电源的接入，使得电力系统的稳定性变得更加复杂，需要深 入研究不同类型电源之间的相互作用机制。
未来展望
加强基础研究
深入研究电力系统稳定性机理，探索更加有效的预测和控制方法 。
提升智能化水平
结合先进的人工智能和大数据技术，提高电力系统稳定性的智能 化分析和管理水平。
强化国际合作
加强国际间的学术交流和技术合作，共同应对全球电力系统的稳 定性挑战。
THANKS
感谢观看
风险评估
对电力系统的稳定性进行风险评估，制定相应 的控制措施。
控制策略
根据风险评估结果，制定相应的控制策略，提高电力系统的稳定性。
06
电力系统稳定发展趋势与挑战
发展趋势
分布式电源的接入
01
随着可再生能源的发展，分布式电源在电力系统中的比例逐渐
增加，对电力系统的稳定性带来新的挑战和机遇。
智能化技术的应用
暂态稳定仿真分析
通过建立暂态稳定的数学模型，对大扰动下的电力 系统暂态稳定性进行仿真分析。
频率稳定仿真分析
通过建立频率稳定的数学模型，对不同运行 工况下的电力系统频率稳定性进行仿真分析 。
电力系统运行稳定性的基本概念
是判断各发电机之间是否同步运行的依据。
3 静态稳定的基本概念
P
a
P P0
a
a
b b b
a a
b b
正常运行时：发电机的输入机械功率和输出电磁功率达到平衡。
a点：a 电磁功率增大（扰动） a 机组减速 a a a
机组加速 a 以a为中心，来回振荡 稳定在a点
结论：a为稳定运行点。 b点： b 电磁功率增大（扰动） b
7 发电机转子运动方程
d d2 JA J dt J d2t Ma MT Me
其中： J 为转动惯量， A 为角加速度，M T 为原动机转矩，Me 为发电机的
电磁转矩。
写成标么制的转子状态方程为：
d dt
N
d dt
N TJ
Ma*
其中： 为功角，N为基准转速，TJ 为惯性时间常数，
TJi N
d2i dt 2
MTi Mei
1 i
(PTi Pei )
Pei 最为复杂，它不仅与本机有关，还与网络结构和其他发电机有关。
8 简单电力系统的功率特性
8－1 隐极式发电机的功率特性
对以下单机－无穷大系统：
Eq
G
jXL Eq
jXd jXT1 jXL
I
V jXT2
jIX d
jIXd cos
V2 Xd
当电势 Eq 和电压V恒定时，单击无穷大系统的功率特性曲线见下图。
P、Q PEqm
QEq PEq PV
900
QV
当发电机无励磁调节时，电势 Eq 为常数。此时极限功率为
PEqm
EqV Xd
对应的功角为90。
一般情况下，可按 dP 0 的条件来确定功率极限值以及对应的功角。 d
第9章 电力系统稳定的基本概念2
在极限切除角时切除故障，最 大可能的减速面积与加速面积 大小相等。
极限切除角
临界角
故障极限切除时间 转子抵达极限切除角的时间。
极值比较法判断暂态稳定性
已知δ(t)的条件下： （1）确定切除角δ c
δ c＜ δ c.lim,稳定 （2）确定切除时间tc
tc<tc.lim,稳定
★ 采用三相自动重合闸
本章小结
★三、系统的暂态稳定性 （1）定义 （2）判定原则
简单电力系统：面积定则 复杂电力系统：相对功角
作业（P294，第二版）
9-1 9-2
提高系统静态稳定性和暂态稳定性的措 施有哪些？
三、提高系统暂态稳定性的措施
方法：
减小暂态过程中作用 。
分析方法：是否增加了最大可能的减速面积，减 小了加速面积。
三、提高系统暂态稳定性的措施
1.故障后进行合理操作
★ 快速切除故障
★ 采用自动重合闸
极限切除角
定义：能保证能保证暂态稳定 的最大切除角。大于这个角度 切除故障，系统将失去稳定。
第九章 电力系统稳定的基本概念
§4.暂态稳定的初步概念
一、暂态稳定性的定义
电力系统在正常工作的情况下，受到一个较大的 扰动后，能否过渡到新的稳定运行状态，并能在 新的状态下稳定地运行的能力。
大扰动：短路、断线、大容量机组投入／切除、 干线投入／切除等。
具有静态稳定性是稳定运行的必要条件,但系统受到大的 扰动的情况下．是否继续能保证稳定运行？
1
)(
1 2
X
L
X
(n
)
XT2)
X Ⅰ
( X d
X
T
1
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1 2
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★ 采用单相自动重合闸
❖ 减速面积比三相 自动重合闸时增加。
❖ 采用单相自动重
合闸的缺点：
要求断路器能分
相操作，还要有故
障选相装置，增加
了设备的复杂性，
且重合闸的动作时
间较长。
37
★ 发电机的强行励磁
发电机强行励磁装置在系统故障后，发电机电 压降低时动作，使发电机的励磁电流增大，减少发 电机电势的衰减，甚至使电势升高，从而对提高电 力系统的暂态稳定有很大的作用。
对于简单无励磁调节的电力系统，两者可视 为相等； ➢③多机系统的静态稳定性是不能简单用功率 判据给予判定的。
15
★ 系统静态稳定储备系数
稳定极限功率
正常运行功率
kp
Psl P0 P0
100%
正常运行方式下
k p ≥ 15%~20%
事故后的运行方式下 k p ≥ 10%
16
9.3 暂态稳定的概念
电力系统在正常工作的情况下，受到一个较大 的扰动后，具有能从原来的运行状态过渡到新的运 行状态，并能在新的状态下稳定地运行的能力。
12
❖ 分析a、b点的异同 相同点：Pa=Pb=PT 不同点：
a点 ： a90， P0 b点 ： b90， P0
13
结论：在简单电力系统且发电机无励磁调节的情况下：
90,dP0 d
系统静态稳定
90o
临界状态
90,dP0 d
系统不稳定
14
说明：
➢①上述结论仅适应于简单电力系统； ➢②功率极限和稳定极限是不同的两个概念，
➢发电机转子运动方程为 转子的机械转距
J
d2
dt2
MT
Me
转子的转动惯量
电磁转距
11
9.2 静态稳定的概念
在小干扰作用下，系统运行状态将偏离原来的 运行状态（即平衡点），若干扰不消失，系统具有 能自动在偏离原来平衡点很小处建立新的平衡点； 或当干扰消失后，系统具有能自动回复到原有的平 衡点的能力，则称电力系统是静态稳定的。
sin
⑵故障时
PII
EU X II
sin
XII XI
P P
30
★ 快速切除故障
❖ 故障切除后
PIII
EU X III
sin
X III X d X T 1 X l X T 2
> > X I I X I I I X I
P P P
31
32
33
极限切除角 c . s l
能保证暂态稳定的最大切除角。即在保持加
第9章 电力系统稳定的基本概念
1
➢1. 同步发电机的机电特性 ➢2. 静态稳定的概念 ➢3. 暂态稳定的概念 ➢4. 提高电力系统稳定性的措施
2
一、稳定的基本概念综述
1.电力系统的稳定运行状态
系统中投入运行的同步发电机都在同步转速下 运转。
保证系统的稳定是保证系统安全可靠运行的重 要问题。
3
2.电力系统暂态过程
降低 X
P态稳定性
（1）定义
（2）判定原则
简单电力系统：
d d
P
0
列写系统的状 态方程，利用 微分方程的特 征方程判断稳 定性
复杂电力系统： 小扰动法
43
★ 二、系统的暂态稳定性 （1）定义 （2）判定原则 简单电力系统：面积定则 复杂电力系统：相对功角
44
X
称为“功率角”，简称“功角”。
❖ 发电机输送的功率极限为
P EU X
90
8
P f () 称为“功角特性”或“功率特性”。
9
二、同步发电机的转子运动特性
10
E和U间的夹角也就是并列运行的两台发电机转 子轴线间的夹角，表征系统两端发电机转子位置的 特性，在这个意义上，功角又可称为“位置角” 。
➢ 功角不稳定与电压不稳定二者相互区别， 又 相互联系。功角失稳有可能引发电压失稳，反 之亦然。
5
9.1 同步发电机的机电特性
转子的运动特性
电磁功率的变化特性
一、同步发电机的功角特性
6
简单电力系统示意图 7
在不计发电机励磁调节作用的情况下（E=常数）， 发电机向系统输送的有功功率
P EU sin
当系统在运行中由于受到某些突然扰动，出现 电流、电压、功率等运行参数的剧烈变化和振荡的 过程。
进入一种新的稳态运行状态
暂态过程
失去稳定
4
3.电力系统稳定的分类
➢ 功角稳定主要与有功功率的平衡相关，其主要 标志是同步发电机组之间的同步运行状态是否 被破坏。
➢ 电压稳定主要与无功功率的平衡相关，其主要 表现为系统的局部或全局是否发生电压的持续 下降或上升。
17
⑴系统正常运行时 ：
PI
EU X ΣI
sin
⑵突然切除一回线：
PII
EU X II
sin
18
19
结论：
保持暂态稳定的条件就是转子在加速过程中所 积累的动能在减速过程中能全部为系统所吸收。
❖转子在加速过程中所积累的动能
A
c Md
a
A+ ∝ S a b c 的面积
20
当发电机的转速偏离同步转速不大时 PM
38
39
三、降低作用在发电机轴上的不平衡转矩
（1）改善原动机的调节特性 （2）电气制动
40
变压器的中性点经小电阻接地，当有零序电流 通过时，也可消耗有功功率，提高系统在接地故障时 的暂态稳定性。
➢ 通常电阻值以4%左右为宜。
41
四、调整线路参数 P EU sin X
采用分裂导线 线路串入电容
26
一、采用 自动励磁 调节装置
27
★ 自动励磁调节装置的任务:
在发电机端电压降低时，自动增大励磁电流来 提高发电机的激磁电势E，使发电机的端电压恢复 正常。
★ 自动励磁调节装置的作用：
⑴提高系统的稳定极限功率； ⑵扩大稳定运行范围。
28
二、故障后 进行合理操 作
29
⑴正常运行时
PI
EU X I
❖ 在减速过程中系统所能吸收的能量
A
d Md
c
A ∝ S c d d 的面积
21
22
23
★ 面积定则
(判别简单电力系统暂态稳定的基本准则)：
加速面积 S a b c ＜ 减速面积 S c d e
系统保持暂态稳定
＞ 加速面积 S a b c
减速面积 S c d e
系统不能保持暂态稳定
24
速面积
S
a
与最大可能的减速面积
bcd
相S d 等e f 的条件
下求得的切除故障的角度。
故障极限切除时间 t c . s l
34
❖ 要提高输送功率必
须减小故障的持续时 间。因此提高继电保 护和断路器的动作时 间可以将原来不稳定 的系统变为稳定系统。
35
★ 采用三相自动重合闸
❖ 重合闸可以使 减速面积增大， 从而提高了系统 的稳定性。
说明：
➢ ①面积原则仅适用于简单电力系统； ➢ ②对于多机系统，面积原则不适用，通常用相对
功角的变化趋势予以判定。
25
9.4 提高电力系统稳定性的措施
★ 提高电力系统稳定性的基本原则：
➢ 提高静态稳定性：增加发电机的电势；减小系 统各元件的电抗。
➢ 提高暂态稳定性：减小暂态过程中作用在发电 机转轴上的不平横转矩以及不平横转矩作用的 时间。