电力系统运行稳定性概述解析
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电压稳定性：电力系统在某些情况下会出现不可 逆转的电压持续下降或电压长期滞留在安全运行 所不能容许的低水平上而不能恢复。
2020/10/23
3
1 稳定性的基本概念
转矩平衡与稳定性：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 一定能稳定运行。
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.
不调节励磁时Eq不变,随着发电机输出功率的增大,功角增 大,发电机端电压要下降.
2020/10/23
VG
19
3.自动励磁调节器对功率特性的影响
14
1.隐极式发电机的功率特性
发电机送到系统的功率
PV
VI cos
EqV X d
sin
I cos Eq sin
X d
I
s in
Eq
cos
X d
V
2020/10/23
15
1.隐极式发电机的功率特性
PEq
EqV X d
sin
功率极限:功率曲线上的最大值
PEqm
EqV X d
sin Eqm
EqI cos( )
EqI cos cos EqI sin sin
I I
cos s in
Eq sin
X d
Eq cos
X d
V
PEq
EqV X d
sin
2020/10/23
Eq
jX d I
Vq
V
Iq
I
Id
IXd cos Eq sin IXd sin Eq cos V
J J d J d 2 M
dt
dt 2
J d 2 J d 2 JN d 2 M dt 2 p dt 2 N dt 2
p p
d 2 d 2
dt 2 dt 2
J N
N
d 2
dt 2
M
选基准转矩
MB
SB
N
J
2 N
SB N
d 2
dt 2
M
2020/10/23
8
把用机械量表示的转子运动方程用电气量来表示
TJ
J
2 N
SB
TJN
J
2 N
SN
为 以 发 电 机 额 定 容 量 为基 准 的 惯 性 时 间 常 数 ；
＊＝
N
MB M N SN / N
J d M
dt
TJN
d
dt
M
TJN d M dt
2020/10/23
10
2.惯性时间常数TJ的物理意义
TJN d M dt
MT 1 M e 0 M 1
电力系统稳定性问题：系统在某一正常运行状态 下受到扰动后能否恢复到原来的运行状态或过渡 到新的稳定运行状态的问题。
2020/10/23
2
1 稳定性的基本概念
同步稳定性问题：电力系统在运行中受到微小的 或大的扰动之后能否继续保持系统中同步电机间 同步运行的问题。这种稳定性是根据功角的变化 规律来判断的，因而又称功角稳定性。
暂态稳定性问题:电力系统在正常运行时受到一个 大的扰动,能否从原来的运行状态不失去同步的过 渡到新的运行状态,并在新的状态下稳定运行.
2020/10/23
4
2 电力系统的机电特性
一、同步发电机的转子运动方程(15-7)
1.转子运动方程
J M
M M T M e
d dt
d
dt
J J d J d 2 M
电力系统运行稳定性概论
讲述电力系统稳定性的基本概念、基本 分析方法及基本的提高电力系统稳定性 的方法
2020/10/23
1
1 稳定性的基本概念
同步运行状态：所有并联运行的同步电机都有相 同的电角速度。是电力系统正常运行的一个重要 标志。在这种运行状态下，表征运行状态的参数 具有接近于不变的数值，通常称为稳定运行状态。
EqV X d
sin 90
EqV X d
2020/10/23
16
2.凸极式发电机的功率特性
PEq PV VI cos VI cos( )
VI cos cos VI sin sin
VIq cos VId sin
Iq
V sin
X q
Id
Eq
V cos
X d
Iq X q V sin
I
d
X
d
Eq
V
cos
PEq
EqV X d
sin
V2 2
X d X q X d X q
sin 2
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2.凸极式发电机的功率特性
PEq
EqV X d
sin
V2 2
X d X q X d X q
sin 2
PEqm
EqV X d
m 900
2020/10/23
18
3.自动励磁调节器对功率特性的影响(16-3)
J
2 N
SB N
d 2
dt 2
M
TJ
J
2 N
SB
发电机组的惯 性时间常数
d
dt
N
d
dt
N
TJ
( PT
Pe
)
TJ
N
d 2
dt 2
M
M
M SB / N
M N
SB
M P
SB
SB
在机械角速度 变化不大时
PT Pe
TJ
N
d 2
dt 2
PT Pe
P
2020/10/23
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2.惯性时间常数TJ的物理意义
2020/10/23
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1.隐极式发电机的功率特性
Eq
X d
Xd
X T1
1 2
XL
XT2
Xd
X TL
Eq V jX d I
jX d I
Vq
V
Iq
I
Id
2020/10/23
13
1.隐极式发电机的功率特性
发电机Eq处的功率
PEq
Re( E q
I)
Re[ jEq (Id
jIq )]
Re( jEqId EqIq ) EqIq
1
t
t
TJN d M dt dt
0
0
0
TJN t
TJN=t表明：发电机空载时（Me*=0),原动机 加额定转矩（MT*=1),转子从静止状态（Ω ＊＝0）启动到转速为额定值（ Ω＊＝1） 所需的时间为额定惯性时间常数。
2020/10/来自百度文库3
11
二、电力系统的功率特性(15-2)
简单电力系统(16-1)：发电机通过变压器、输电 线路与无穷大容量母线相连，且不计元件电阻和 导纳的电力系统。
dt
dt 2
以机械量表示的转 子运动方程
2020/10/23
5
2 电力系统的机电特性
把用机械量表示的转子运动方 程用电气量来表示
发电机功角： （1）表示发电机电势之间的
相位差，即表征系统的电磁 关系。 （2）表征各发电机转子之间 相对空间位置（位置角）
发电机i的q轴 发电机j的q轴
2020/10/23
6
把用机械量表示的转子运动方程用电气量来表示
机械量与电气量之间的关系
p p
t
d
dt
d
dt
N
d 2 d
dt2 dt
d 2 d
dt 2 dt
t N t
发电机i的q轴
发电机j的q轴
d 2 d 2
dt2 dt2
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把用机械量表示的转子运动方程用电气量来表示
2020/10/23
3
1 稳定性的基本概念
转矩平衡与稳定性：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 一定能稳定运行。
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.
不调节励磁时Eq不变,随着发电机输出功率的增大,功角增 大,发电机端电压要下降.
2020/10/23
VG
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3.自动励磁调节器对功率特性的影响
14
1.隐极式发电机的功率特性
发电机送到系统的功率
PV
VI cos
EqV X d
sin
I cos Eq sin
X d
I
s in
Eq
cos
X d
V
2020/10/23
15
1.隐极式发电机的功率特性
PEq
EqV X d
sin
功率极限:功率曲线上的最大值
PEqm
EqV X d
sin Eqm
EqI cos( )
EqI cos cos EqI sin sin
I I
cos s in
Eq sin
X d
Eq cos
X d
V
PEq
EqV X d
sin
2020/10/23
Eq
jX d I
Vq
V
Iq
I
Id
IXd cos Eq sin IXd sin Eq cos V
J J d J d 2 M
dt
dt 2
J d 2 J d 2 JN d 2 M dt 2 p dt 2 N dt 2
p p
d 2 d 2
dt 2 dt 2
J N
N
d 2
dt 2
M
选基准转矩
MB
SB
N
J
2 N
SB N
d 2
dt 2
M
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把用机械量表示的转子运动方程用电气量来表示
TJ
J
2 N
SB
TJN
J
2 N
SN
为 以 发 电 机 额 定 容 量 为基 准 的 惯 性 时 间 常 数 ；
＊＝
N
MB M N SN / N
J d M
dt
TJN
d
dt
M
TJN d M dt
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2.惯性时间常数TJ的物理意义
TJN d M dt
MT 1 M e 0 M 1
电力系统稳定性问题：系统在某一正常运行状态 下受到扰动后能否恢复到原来的运行状态或过渡 到新的稳定运行状态的问题。
2020/10/23
2
1 稳定性的基本概念
同步稳定性问题：电力系统在运行中受到微小的 或大的扰动之后能否继续保持系统中同步电机间 同步运行的问题。这种稳定性是根据功角的变化 规律来判断的，因而又称功角稳定性。
暂态稳定性问题:电力系统在正常运行时受到一个 大的扰动,能否从原来的运行状态不失去同步的过 渡到新的运行状态,并在新的状态下稳定运行.
2020/10/23
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2 电力系统的机电特性
一、同步发电机的转子运动方程(15-7)
1.转子运动方程
J M
M M T M e
d dt
d
dt
J J d J d 2 M
电力系统运行稳定性概论
讲述电力系统稳定性的基本概念、基本 分析方法及基本的提高电力系统稳定性 的方法
2020/10/23
1
1 稳定性的基本概念
同步运行状态：所有并联运行的同步电机都有相 同的电角速度。是电力系统正常运行的一个重要 标志。在这种运行状态下，表征运行状态的参数 具有接近于不变的数值，通常称为稳定运行状态。
EqV X d
sin 90
EqV X d
2020/10/23
16
2.凸极式发电机的功率特性
PEq PV VI cos VI cos( )
VI cos cos VI sin sin
VIq cos VId sin
Iq
V sin
X q
Id
Eq
V cos
X d
Iq X q V sin
I
d
X
d
Eq
V
cos
PEq
EqV X d
sin
V2 2
X d X q X d X q
sin 2
2020/10/23
17
2.凸极式发电机的功率特性
PEq
EqV X d
sin
V2 2
X d X q X d X q
sin 2
PEqm
EqV X d
m 900
2020/10/23
18
3.自动励磁调节器对功率特性的影响(16-3)
J
2 N
SB N
d 2
dt 2
M
TJ
J
2 N
SB
发电机组的惯 性时间常数
d
dt
N
d
dt
N
TJ
( PT
Pe
)
TJ
N
d 2
dt 2
M
M
M SB / N
M N
SB
M P
SB
SB
在机械角速度 变化不大时
PT Pe
TJ
N
d 2
dt 2
PT Pe
P
2020/10/23
9
2.惯性时间常数TJ的物理意义
2020/10/23
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1.隐极式发电机的功率特性
Eq
X d
Xd
X T1
1 2
XL
XT2
Xd
X TL
Eq V jX d I
jX d I
Vq
V
Iq
I
Id
2020/10/23
13
1.隐极式发电机的功率特性
发电机Eq处的功率
PEq
Re( E q
I)
Re[ jEq (Id
jIq )]
Re( jEqId EqIq ) EqIq
1
t
t
TJN d M dt dt
0
0
0
TJN t
TJN=t表明：发电机空载时（Me*=0),原动机 加额定转矩（MT*=1),转子从静止状态（Ω ＊＝0）启动到转速为额定值（ Ω＊＝1） 所需的时间为额定惯性时间常数。
2020/10/来自百度文库3
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二、电力系统的功率特性(15-2)
简单电力系统(16-1)：发电机通过变压器、输电 线路与无穷大容量母线相连，且不计元件电阻和 导纳的电力系统。
dt
dt 2
以机械量表示的转 子运动方程
2020/10/23
5
2 电力系统的机电特性
把用机械量表示的转子运动方 程用电气量来表示
发电机功角： （1）表示发电机电势之间的
相位差，即表征系统的电磁 关系。 （2）表征各发电机转子之间 相对空间位置（位置角）
发电机i的q轴 发电机j的q轴
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把用机械量表示的转子运动方程用电气量来表示
机械量与电气量之间的关系
p p
t
d
dt
d
dt
N
d 2 d
dt2 dt
d 2 d
dt 2 dt
t N t
发电机i的q轴
发电机j的q轴
d 2 d 2
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把用机械量表示的转子运动方程用电气量来表示