电力系统稳定性

1、1/18第第7章章 电力系统的稳定性电力系统的稳定性 简单电力系统的简单电力系统的静态静态稳定性稳定性 简单电力系统的简单电力系统的暂态暂态稳定性稳定性本章要点：本章要点：2/187.1 电力系统稳定的概念电力系统稳定的概念 在在受受到外界到外界干扰干扰的的情况下情况下发电机组间发电机组间维持同步维持同步运运行的行的能力能力。l系统振荡系统振荡l解列解列l大面积的用户停电大面积的用户停电3/18分类分类l小扰动稳定性小扰动稳定性l暂态暂态稳定性稳定性l电压稳定性电压稳定性4/184) 4) 摇摆方程摇摆方程 n发电机转子运动方程发电机转子运动方程eTddMMtJ*e*T22NJddMMtT如转

2、速偏离同步转速不大，如转速偏离同步转速不大， *=1，则，则*PPM*e*T22NJddPPtT机组的惯性时间常数机组的惯性时间常数转子相对同步旋转轴的相对角位移转子相对同步旋转轴的相对角位移原动机输入的机械功率原动机输入的机械功率发电机输出的电磁功率发电机输出的电磁功率转动惯量转动惯量5/187.2 发电机功率特性发电机功率特性 1) 1) 隐极机的功率特性隐极机的功率特性( (X Xd d = = X Xq q) ) 发电机输出的电磁功率发电机输出的电磁功率单机无穷大系统单机无穷大系统GUdqIUqE dj XIsincosdqeXUEUIP Pe功角功角)(efP 功角特性功角特性功率特

3、性功率特性6/187.2 发电机功率特性发电机功率特性 2) 2) 凸极机的功率特性凸极机的功率特性( (X Xd d X Xq q) ) 发电机电磁功率发电机电磁功率2sin2)(sincosqdqd2dqeXXXXUXUEUIP PedqIUQE qj XIqE与电势与电势(励磁励磁)无关无关的二次项，称为的二次项，称为磁磁阻功率阻功率7/187.3 电力系统静态稳定电力系统静态稳定 1) 1) 运行点稳定性分析运行点稳定性分析 Pm PPeab90cd输出功率增加输出功率增加机械功率不变机械功率不变减速减速输出功率减少输出功率减少机械功率不变机械功率不变加速加速l运行点运行点a稳定运行点

4、稳定运行点8/187.3 电力系统静态稳定电力系统静态稳定 1) 1) 运行点稳定性分析运行点稳定性分析 l运行运行点点bPm PPeab90输出功率减少输出功率减少机械功率不变机械功率不变加速加速输出功率更少输出功率更少机械功率不变机械功率不变加速加速e输出功率更少输出功率更少机械功率不变机械功率不变fh不稳定运行点不稳定运行点9/187.3 电力系统静态稳定电力系统静态稳定 2)2)简单电力系统静态稳定的实用判据简单电力系统静态稳定的实用判据Pm PPeab900ddP10/187.3 电力系统静态稳定电力系统静态稳定 3)3)简单电力系统静态稳定的功率极限简单电力系统静态稳定的功率极限P

5、m PPeab90dqmaxXUEPdqmaxXUEPl无励磁调节器，隐极机无励磁调节器，隐极机maxPl有励磁调节器有励磁调节器11/187.3 电力系统静态稳定电力系统静态稳定 4)4)静态稳定储备系数静态稳定储备系数l正常运行时，正常运行时，1520%10000PPPKslPl事故后运行，事故后运行，10%12/187.3 电力系统静态稳定电力系统静态稳定 5)5)提高电力系统静态稳定性的措施提高电力系统静态稳定性的措施l提高发电机电势提高发电机电势E 自动励磁调节器自动励磁调节器l减少系统的总电抗减少系统的总电抗X 采用分裂导线采用分裂导线 串联补偿（电容）串联补偿（电容） 增加输电回

6、路数等增加输电回路数等l提高和稳定系统提高和稳定系统电压电压UsindqeXUEP13/187.4 电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定 1)1)定义定义l系统受到系统受到大扰动大扰动（元件的投退、大负荷的（元件的投退、大负荷的突然变化、短路故障等）的情况下，系统突然变化、短路故障等）的情况下，系统中各发电机组保持中各发电机组保持同步同步运行的能力运行的能力14/187.4 电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定 2)2)假设假设l单机单机-无穷大系统无穷大系统l不考虑原动机调速器的作用，即不考虑原动机调速器的作用，即Pm恒定恒定l发电机经典模型，发电机经典模型，E恒定恒定l忽略定子电流的非周期分量和转

7、子的周期分量忽略定子电流的非周期分量和转子的周期分量l不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运不对称故障时，不计零序和负序电流对转子运动的影响，只在故障处接入由故障类型确定的动的影响，只在故障处接入由故障类型确定的附加阻抗附加阻抗Z 15/187.4 电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定 3)3)等面积法则等面积法则故障中故障中故障后故障后T2LT1dI21XXXXXT2LT1dIIIXXXXXT2LT1dIII)21)(XXXXXXXX故障前故障前dXT1XELXLXT2XUEdXT1XLXLXT2XULXdXT1XET2XUIIIIIIXXX16/187.4 电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定 3)3)等面积法则等面积法则 PPmPIIIPIIPIabcdefg cr clim 0 c加速面积加速面积减速面积减速面积等面积法则：加速面积和等面积法则：加速面积和减速面积相等减速面积相等极限切除角极限切除角k17/187.4 电力系统暂态稳定电力系统暂态稳定 4)4)提高暂态稳定性的措施提高暂态稳定性的措施l改善原动机的调节特性：快关汽门等改善原动机的调节特性：快关汽门等l切机等切机等sindqeXUEPeTddMMtJl采用电气制动采用电气制动 发电机附近装设一发电机附近装设一电阻性负载电阻性负载，当机组，当机组加速时加速时自自动投