电力系统分析第12章( 电力系统稳定性概述)

1、电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析研究重点研究重点:电力系统的稳定性电力系统的稳定性按系统承受按系统承受干扰的大小干扰的大小静态稳定静态稳定暂态稳定暂态稳定小干扰小干扰大干扰大干扰状态方程状态方程可线性化可线性化 系统结构系统结构参参 数发生改数发生改变变电源稳定性电源稳定性负荷稳定性负荷稳定性同步发电机是否失步同步发电机是否失步异步电动机是否失速异步电动机是否失速,停顿停顿电力系统分析电力系统分析ETMM dtdJJM202KWJ pdtdpWMK202dtdTMJ0BKJsWT2PMEqTJPPPdtdTM0电力系统分析电力系统分析0)(1) 1(0E

2、qTJPPTdtddtd固定参考轴固定参考轴转动参考轴转动参考轴转子轴线转子轴线电力系统分析电力系统分析dtdTMJJJTdTt10电力系统分析电力系统分析简单电力系统简单电力系统qdXX1.隐极同步发电机隐极同步发电机的功角特性的功角特性电力系统分析电力系统分析系统的系统的总电抗总电抗 LTdTLTddXXXXXXX2121定子绕组电压方程式定子绕组电压方程式 IjXUEdq电力系统分析电力系统分析隐极发电机的功角特性方程隐极发电机的功角特性方程sindqEqXUEP 当忽略系统中各元件的电阻和电导时，发电机的输出当忽略系统中各元件的电阻和电导时，发电机的输出功率功率P 与输送到无限大容量系

3、统的功率与输送到无限大容量系统的功率P相等相等EqcosUIPPEq电力系统分析电力系统分析dqMXUEP隐极发电机的功角特性隐极发电机的功角特性 sindqEqXUEP电力系统分析电力系统分析LTqqLTddXXXXXXcosUEIXqddsinUIXqqqdXXqqXUIsindqdXUEIcos电力系统分析电力系统分析当当忽略忽略各元件电阻时各元件电阻时sincos)cos(cosdqEqUIUIUIUIPP2sin)11(2sin2qqdqEqXXUXUEP EqEqPP基本电磁功率基本电磁功率附加电磁功率附加电磁功率(磁阻功率磁阻功率)电力系统分析电力系统分析450900电力系统分析

4、电力系统分析dqdXUEIcos)1 (cosqdqdqqXXUXXEEqEEGU(1)(1)用用 表示的功角特性表示的功角特性 qELTddXXX2sin)11(2sin2dqdqqEXXUXUEP电力系统分析电力系统分析EGUsincosEIXdLTGLTUIXsincosLTLTGdXUXEIsinsincoscosUIPPPGUEsindEXUEPLTLTGUXUUPGsinsin) 1(sin1qLTGLTXXUU22)()(UXPUXQUEdd22)()(UPXUQXUULTLTGsin) 1(sin1qdXXEU电力系统分析电力系统分析发电机发电机G：MWPN300KVUN5 .

5、1085. 0cosN95. 0dX56. 0qX0.22dX 变压器变压器T T1 1: ,: ,10.5/242KV ,10.5/242KV , 变压器变压器T T2 2: ,: ,220/121KV220/121KV , , 输电线输电线L: , L: , L=200Km , /KmL=200Km , /Km360NSMVA14% SU360NSMVA14% SUKVUN2204 . 0LX 运行情况：无限大系统母线吸收的功率为运行情况：无限大系统母线吸收的功率为 , U=115KV U=115KV 。 试计算当发电机保持试计算当发电机保持 、 和和 为常数时，发电机的功角特性方为常数时

6、，发电机的功角特性方程。程。MWP2500,98. 0cos0qEqEGU 电力系统分析电力系统分析取基准值取基准值 MVASB250KVUB115)110(KVUB209121/220115)220(选择线路侧为基本级，求各元件参数的标么值为选择线路侧为基本级，求各元件参数的标么值为发电机发电机 MVAPSNNN94.35285. 0300cos902. 094.352250)2095 .10()5 .10242(95. 022dX531. 094.352250)2095 .10()5 .10242(56. 022qX209. 05 .352250)2095 .10()5 .10242(22

7、. 022dX变压器：变压器： 13. 0360250)209242(14. 021TX108. 0360250)209220(14. 022TX电力系统分析电力系统分析线路线路229. 0)2092502004 . 0(212LX系统的综合电抗为系统的综合电抗为：676. 0467. 0209. 0998. 0467. 0531. 0369. 1467. 0902. 0467. 0108. 0229. 013. 021LTddLTqqLTddTLTLTXXXXXXXXXXXXX电力系统分析电力系统分析qEqEGU运行参数的标么值为运行参数的标么值为12502500P01048.1198. 0

8、cos203. 0000tgPQ1115/115U由由 得得00IUS000048.1102. 1203. 01jjQPSI01 .2319. 1467. 009. 1467. 0)203. 01 (1jjXI jUUULTGGG2418. 198. 0102. 1998. 0199. 01cossinUIXUtgq016.51068.39794. 016.51sin02. 1sin0IIdddqIXUEcos =1cos39.68+1.3690.794=1.857电力系统分析电力系统分析qE为常数时为常数时 2sin2sin2qdqddqEqXXXXUXUEP2sin998. 0369. 1

9、998. 0369. 121sin369. 11857. 12sin136. 0sin356. 12sin2sin2dqdqdqqEXXXXUXUEP2sin676. 0998. 0676. 0998. 021sin676. 01306. 12sin239. 0sin932. 1sin)1 (sin1qLTGGXXUUsin)998. 0467. 01 (19. 11sin1)sin447. 0(sin1)sin447. 0(sinsin467. 0119. 1sin1GLTGUGXUUP)sin447. 0(sinsin548. 21为常数时为常数时 qE为常数时为常数时 GU电力系统分析电

10、力系统分析两台无励磁调节器的隐极发电机两台无励磁调节器的隐极发电机简化后的等值电路简化后的等值电路电力系统分析电力系统分析12222III11132321111ZEZZZZZEI22231312222ZEZZZZZEI12112ZEI21221ZEI21111III根据迭加原理，将它分为两个等值电路：根据迭加原理，将它分为两个等值电路：21I12I22I23I11I13I321211221ZZZZZZZ电力系统分析电力系统分析2121111ZEZEI1212222ZEZEI电源电源 、 输出的视在功率为：输出的视在功率为：1E2E)(212111111111ZEZEEIEjQPS)(12122

11、2222222ZEZEEIEjQPS电力系统分析电力系统分析同理同理 )sin(sin)cos(cos121212211111211121212211111211ZEEZEQZEEZEP)sin(sin)cos(cos212112212222222212112212222222ZEEZEQZEEZEP电力系统分析电力系统分析当把当把角用角用90代替时，上式可表示为代替时，上式可表示为)cos(cos)sin(sin)cos(cos)sin(sin212112212222222212112212222222121212211111211121212211111211ZEEZEQZEEZEPZEE

12、ZEQZEEZEP电力系统分析电力系统分析 推广到由推广到由n台发电机组成的复杂电力系统中。假定台发电机组成的复杂电力系统中。假定n台发电机的台发电机的电势分别为电势分别为 , , ，则复杂电力系统中第则复杂电力系统中第i台发电机功角台发电机功角特性方程为特性方程为1E2EnEnijjijijijjiiiiiiinijjijijijjiiiiiiiZEEZEQZEEZEP1212)cos(cos)sin(sin电力系统分析电力系统分析复杂电力系统中发电机的功角特性方程式有以下特点：复杂电力系统中发电机的功角特性方程式有以下特点： 系统内任一台发电机运行情况的变化（如电势系统内任一台发电机运行情

13、况的变化（如电势E和功角和功角），都），都会影响系统其他发电机的运行状态。会影响系统其他发电机的运行状态。 第第i台发电机的功角特性与（台发电机的功角特性与（n1）个发电机转子间的相对功角）个发电机转子间的相对功角有关，发电机功角特性不再是二维平面中的概念，它是在多维空有关，发电机功角特性不再是二维平面中的概念，它是在多维空间中，因此也不能在间中，因此也不能在P-坐标上直观地绘出发电机的功角特性，坐标上直观地绘出发电机的功角特性，所以就不能由功角特性来确定其功率极限。所以就不能由功角特性来确定其功率极限。 由于系统中节点电压的相位由于系统中节点电压的相位对电源输出的无功功率对电源输出的无功功率

14、Q影响大，影响大，所以我们重点研究的是发电机输出的有功功率性所以我们重点研究的是发电机输出的有功功率性 ，它，它是电力系统稳定计算中一个重要公式。是电力系统稳定计算中一个重要公式。)(ijifP电力系统分析电力系统分析1.串联电阻对功角特性的影响串联电阻对功角特性的影响输送到无限大容量系统中的输送到无限大容量系统中的功角特性为功角特性为隐极发电机的功角特性隐极发电机的功角特性 )sin(sin2ZUEZEPqqEq)sin(sin2ZUEZUPqU电力系统分析电力系统分析串联电阻时的功角特性曲线串联电阻时的功角特性曲线)sin(sin2ZUEZEPqqEq)sin(sin2ZUEZUPqU09

15、0mMPm发电机的功率极限值增大了发电机的功率极限值增大了系统的静态稳定略有提高系统的静态稳定略有提高ZUEUEPPPqqUEqsin)cos2(22ZUEPqMZUEZEPqqMsin2sin2ZEq电力系统分析电力系统分析2并联电阻对功角特性的影响并联电阻对功角特性的影响)sin(sin)sin(sin212122222121211112ZUEZUPZUEZEPqUqqEq电力系统分析电力系统分析11011111111112211190ZZjXRRjXRjXjXZkk22022222222221122290ZZjXRRjXRjXjXZkk01111111XRtg02222122XRtg12

16、0121212121290ZZjXR0)(2112112dkXRXXtgdkkjXRXXRjXjXjXjXZZ2121212112电力系统分析电力系统分析并联电阻时的功角特性曲线并联电阻时的功角特性曲线)sin(sin)sin(sin212122222121211112ZUEZUPZUEZEPqUqqEqcossin2sinsin12122211211112ZUEZUZEPPPqqUEq1211112sinZUEZEPqqM12090mMP电力系统分析电力系统分析,1112111jXjXjXjXjXjXZkk0110,2211222jXjXjXjXjXjXZkk0220sin12XUEPPqUEq122121212112jXXXXjjXjXjXjXjXjXZZkdk021120电力系统分析电力系统分析 并联电抗后的功角特性并联电抗后的功角特性sin12XUEPPqUEq12XUEPqMMP并联电抗后功率极限降低并联电抗后功率极限降低电力系统分析电力系统分析 励磁功率单元 励磁调节器电力系统分析电力系统分析电力系统分析电力系统分析2121TLTddXXXXX等效电抗等效电抗电力系统分析电力系统分析sind