电力系统暂态分析(第七)PPT(王)(包含励磁调节一节)

电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。电力系统几乎时时刻刻都受到小的干扰。例如，个别电动机的接入和切除或加负荷和减负荷；又如架空输电线周围风吹摆动引起的线间距离(影响线路电抗)的微小变化；另外，发电机转子的旋转速度也不是绝对均匀的、即功角δ也是有微小变化的。因此，电力系统的静态稳定问题实际上就是确定系统的某个运行稳态能否保持的问题。第七章电力系统的静态稳定性第一节简单系统的静态稳定简单系统：单机—无穷大系统隐极机：

功角特性曲线为：转子运动方程：

在PT=PE的点，功率平衡，速度不变

PslP0δ

PTaba、b两点为功率平衡点，a为稳定平衡点，b为不稳定平衡点。∴在功角特性曲线上升段的运行点是静态稳定运行点，在下降段的运行点是不稳定运行点。a’a”Δδδab’b”δba点特性：进汽量突增发电机加速功角增大电磁功率增大制动转矩增加发电机减速功角减小回到a点进汽量突减发电机减速功角减小电磁功率减小制动转矩减小发电机加速功角增大结论：系统可在a点维持正常运行，是稳定运行点b点特性：进汽量突增发电机加速功角增大电磁功率减小制动转矩减小发电机加速功角增大失稳进汽量突减发电机减速功角减小电磁功率增大制动转矩增大发电机减速功角减小结论：系统不能在b点维持正常运行，是不稳定运行点到达a点简单电力系统的静态稳定a点与b点的异同共同点：都是平衡点，且电磁功率相同。区别点：（1）a点功角小于90度，b点大于90度；（2）a点功角增大，电磁功率也增大，功角减小，电磁功率也减小，b点正相反，功角增大，电磁功率减小，功角减小，电磁功率增大。受小扰动后功角变化特性a点与b点的异同共同点：都是平衡点，且电磁功率相同。区别点：（1）a点功角小于90度，b点大于90度；（2）a点功角增大，电磁功率也增大，功角减小，电磁功率也减小，b点正相反，功角增大，电磁功率减小，功角减小，电磁功率增大。a点：b点：简单系统静态稳定判据：称为整步功率系数有功功率储备系数：

简单系统：其对应的功率角称为静态稳定极限功率角Psl=Pmax

δsl

静态稳定极限点：

其对应的功率称为静态稳定极限功率第二节小干扰法分析简单系统静态稳定假设：

⑴简单系统、简单网络：定子绕组方程可用功角特性表示⑵不考虑调速器和原动机方程，PT

=P0

=常数⑶不考虑励磁调节系统，if=常数，Eq恒定小干扰分析法小干扰法分析简单系统的静态稳定建立系统数学模型模型偏差化模型线性化计算特征值判断系统稳定性一、小干扰法分析简单系统的静态稳定（一）列出状态变量偏移量的线性方程状态方程：小干扰，，

则：

∴矩阵形式：（二）根据特征根判断系统的稳定性系数矩阵的特征根为：当，为实根，则单调增，发电机非同期失步；，为一对虚根，则等幅振荡，发电机在阻尼当作用下减幅振荡。振荡频率：固有振荡频率与转动惯量、运行方式有关，大约为几个赫兹。∴静态稳定判据：名词：称为整步功率系数，是因位移而产生的电磁功率隐极机：凸极机：二．阻尼作用对静态稳定的影响阻尼功率：PD=DΔω与转速变化成正比的功率；D：阻尼系数，一般指电气阻尼，受运行状态的影响计及阻尼后的偏移量状态方程为：

特征根：，λ必有一个正实根，发电机非周期失步；，运行在功角特性曲线的上升阶段当D>0，正阻尼，λ为负实部的共轭根，发电机减幅振荡；当D<0，负阻尼，λ为正实部的共轭根，发电机增幅振荡；第三节自动调节励磁系统对静态稳定的影响一．按电压偏差的比例调节励磁（一）列系统的状态方程励磁调节方程：或励磁绕组方程：∴状态方程为状态变量

，可经关系式，将中间变量表示为状态变量的函数，则得状态方程为：

其中，

矩阵形式为：框图形式为：ΣΣK2Σ

K1K5Σ

K4

KeK6ΔδΔωΔEqeΔE’q∴特征方程为：（二）分析特征根的性质，判断系统的稳定性劳斯判据：方程系数>0，劳斯阵列的第一列>0

列出劳斯阵列，作判断条件1：在曲线的上升部分极限功率角δsl>90°º，自动励磁调节扩大了稳态运行范围。条件2：由于

当，即线路、变压器电抗远大于发电机电抗，远距离输电，弱联系。当，系统将振荡失步。条件3：当，系统将非周期失步（爬行失步）。结论：当以电压偏差进行调节时，，UG不能恒定，一般认为小扰动时发电机工作在Eq’恒定的功角特性曲线上，即认为具有比例式励磁调节器的发电机，其Eq’恒定。工程中，近似将具有比例式调节器的发电机看作恒定。综合励磁类型调节方式特性δslPslxG无调节ΔUG大变化后，人工调节Eq=Eq|0|90°xd比例式ΔUG小变化时自动调节E’q=E’q|0|>90°x’d多参量调节ΔUG、ΔIG小变化时自动调节UG≈UG|0|>90°x’dPSS引入Δω自动调节UG=UG|0|δG=90°0综合励磁类型调节方式特性δslPslxG无调节ΔUG大变化后，人工调节Eq=Eq|0|90°xd比例式ΔUG小变化时自动调节E’q=E’q|0|>90°x’d多参量调节ΔUG、ΔIG小变化时自动调节UG≈UG|0|>90°x’dPSS引入Δω自动调节UG=UG|0|δG=90°0第五节提高系统静态稳定的措施

，缩短电气距离是提高静态稳定的重要思路一.采用自动调节励磁装置发电机装设先进的励磁调节器相当于缩短了发电机与系统间的电气距离。二．减小元件的电抗⑴采用分裂导线；⑵提高线路额定电压等级；⑶串联电容补偿；三．改善系统结构⑴加强系统联系；⑵采用中间补偿设备。1.发电机装设自动调节励磁装置发电机装设先进的调节器，就相当于缩短了发电机与系统间的电气距离，从而提高了系统的稳定性。由于装设自动调节励磁装置价格低廉，效果显著，是提高静态稳定性的首选措施，几乎所有发电机都装设了自动调节励磁装置。2.减小元件电抗减小发电机和变压器的电抗发电机装设自动调节励磁装置，可起到减少发电机电抗的作用。变压器的电抗在系统总电抗中所占的比重不大，在选用时可尽量选用电抗较小的变压器即可。减小线路电抗线路电抗在电力系统中所占的比例较大，特别是远距离输电线路所占比重更大，因此减小线路的电抗，对提高电力系统的功率极限和稳定性有重要的作用。直接减小线路电抗可釆用以下方法:用电缆代替架空线；釆用扩径导线；釆用分裂导线。16.1提高电力系统静态稳定性的措施3.提高线路的额定电压提高线路额定电压等级，可提高静稳定极限，从而提高静态稳定的水平。提高线路电压后，也提高了线路及设备的绝缘水平，加大铁塔及带电结构的尺寸，这样使系统的投资增加。16.1提高电力系统静态稳定性的措施

对应一定的输送功率和输送距离，应有其对应的经济上合理的额定电压等级。

串联电容器一般釆用集中补偿，当线路两侧都有电源时，补偿电容器一般设置在中间变电所内；当只有一侧有电源时，补偿电容器一般设置在末端变电所内以避免产生过大的短路电流。一般补偿度kc<0.5为宜。

补偿度越大，系统中总的等值电抗越小，系统的稳定性越高。但补偿度太大时，在某些情况下对系统运行也会产生不利影响。

Kc过大时，可能使短路电流过大，短路电流还可能呈容性，某些继电保护装置可能会误动作。Kc过大时，系统中的等值电抗减小，阻尼功率系数D可能为负，则会使系统发生低频的自发振荡，破坏系统的稳定性。由于Kc

过大的补偿后，发电机的外部电路XL可能呈容性，同步发电机的电枢反应可能起助磁作用，即同