现代电力能源系统暂态稳定性分析

目录一概述二单击此处添加标题三单击此处添加标题四单击此处添加标题二微分方程的数值解法三暂态稳定性分析数值解的计算过程四暂态稳定性分析的直接法第17章电力系统暂态稳定性本章框架

假设

分析暂稳数值解法17-1暂态稳定分析计算的基本假设

一、电力系统机电暂态过程的特点二、基本假设三、近似计算中的简化引言离散数值计算TS问题定义：电力系统受到较大的扰动之后各发电机是否能继续保持同步运行的问题。代数常微分方程组简单系统的解析计算困难：非线性，解析表达困难曲线稳定判断一、电力系统机电暂态过程的特点扰动电磁参数急剧变化原动机调速器不动不平衡转矩，转速改变转子间相对位置变化(机械运动)系统中电流、电压和发电机电磁功率变化1、物理过程2、目标

同步机间是否保持同步运行负荷能否正常运行

转子运动特性二、基本假设1忽略故障后网络中非周期分量；2不计零序和负序电流的影响；3忽略暂态过程中发电机的附加损耗；4不考虑频率变化对系统参数的影响；w=1复合序网法1忽略定子电流的非周期分量和与它对应的转子电流的周期分量

理由：a、定子及电网的电磁暂态过程很快，百分之几秒。

b、非周期分量产生空间静止磁场，作用于转子上的电磁力的空间方向是快速突变的，即转子运动影响大。结果：可以突变。GT1T2L

定子回路交流分量的电流和与之对应的磁链可以突变，电感电路的电流可以突变，闭合绕组的合成磁链不再守恒，系统中的电压和电磁功率也可以突变。2发生不对称故障时，不计负序和零序分量电流对转子运动的影响,电力网可以用正序增广网络表示。零序理由：a、△/Y→零序不过发电机。b、零序合成气隙磁场为0。负序理由：a、合成电枢反应磁场反向旋转→倍频交变力矩→平均值接近于0。b、对瞬时值影响也很小。3忽略暂态过程中发电机的附加损耗4不考虑频率变化对系统参数的影响三、近似计算中的简化不计阻尼绕组影响扰动瞬间，E'q保持恒定不变。实用计算用E'，假定E'恒定不变。1、对发电机采用简化的数学模型发电机的模型简化为用E'和X'd表示1、为书写简化，今后在采用E'和X'd的模型时，将省去E'、Xd'的上标一撇，省去PE'的下标E'，仅用P、E、d表示，但注意不要忘记它们的含义。注意(16-21)(16-24)采用公式(a)不稳定(b)稳定(c)临界情况不同假设条件计算的结果2、不考虑原动机调速器的作用

暂态过程第1-2个摇摆周期内，认为w=1，故PT恒定，调速器不动作。17-2简单电力系统暂态稳定的分析计算一正序等效定则复习二各种运行情况下的功率特性三大扰动后发电机转子的相对运动四等面积定则五简单电力系统暂态稳定判断的极值比较法一、正序等效定则复习

在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量，与在短路点每一相中加入附加阻抗ZD(n)

而发生三相短路时的电流相等。正序网络jXff1jX∆(n)正序增广网络单相接地短路时两相短路时两相接地短路时GT1T2L正序等效定则和复合序网→故障点接入故障附加阻抗。二、各种运行情况下的功率特性1等效电路2等效阻抗3电磁功率4附加阻抗的影响1、等效电路(b)正常运行时的等值电路(c)故障后的正序增广网络(d)故障切除后的等值电路(a)f点发生不对称短路GT1T2L2、等效阻抗XI<XIII<XII3、电磁功率

PI>PIII>PIIP0PIPIIIPIIXDXIIPIIm

单相接地Xff2+Xff0小大

两相短路Xff2中中

两相接地Xff2//Xff0大小

三相短路0∞04、附加阻抗XD的影响影响最大影响最小断线故障中，两相断线比单相断线造成的暂态稳定影响严重三、大扰动后发电机转子的相对运动功率变化；功角变化

1.正常运行情况下P0PIPIIIPIIPT=P0d0abP(0)cddcP0PIPIIIPIIPT=P0d0abP(0)cddc

2.短路瞬间短路瞬间系统工作在b点c点加速，Dw>0d增大P0PIPIIIPIIPT=P0d0abP(0)cddc3.故障切除瞬间0PIPIIIPIIPT=P0d0abP(0)cdfdcddmaxPf点：减速，Dw>0d增大d=dmaxDw=00PIPIIIPIIPT=P0d0abP(0)cdfdcddmaxPf点时h点:减速，Δw<0d减小s点d=dminΔw=00dmaxdminPIPIIIPIIPT=P0d0aP(0)fshdcddsP在f和h点间振荡，并逐渐衰减稳定在s点上系统保持暂态稳定性0dmaxdminPIPIIIPIIPT=P0P(0)fshddsP0PIPIIIPIIPT=P0d0aP(0)fshdcPddmaxdsdmincdb2、功角变化0PIPIIIPIIPT=P0P(0)fshPddmaxdsdmind0cdc17-3发电机转子运动方程的数值解法

一分段计算

二改进欧拉法

这是多年来一直使用的求转子运动方程式数值解的手算方法。也是将运动过程分成一系列短的时间段Δt(又称为计算的步长)，在每一个小段时间内，计算该时间段的功角δ和角速度Δw的变化。一、分段计算法1发电机转子运动方程

2实际应用时的处理

3具体计算

4发电机转子摇摆曲线

5例题一、分段计算法1、发电机转子运动方程上式为以标幺值描写的转子运动方程，d单位为角度时，wN=360fN；d单位为弧度时，wN=2pfN

。注意发电机的加速度aw≈1在很小的时间段（第i段[ti-1

ti]内），可以看作线性的，即：2、实际应用时的处理在很小的时间段内，DP变化，因而a也在变化。0tatn+1tntn-1a＋na-n第n段3、具体计算1)第一段，初始条件Dw=02)第二段及以后3)功率突变段(故障切除)1)第1时间段（刚短路，t=0到t=Dt）过剩功率DP(0)P0PIPIIIPIIPT=P0d0abP(0)其中为常数第1时间段末发电机的速度的增量和角度为：2)第2时间段(t=Dt到t=2Dt)第i时间段[ti-1

ti]3)功率突变段（故障切除）

假定故障在第tm时间段初被切除，发电机电磁功率曲线由PII突变为PIII，过剩功率由此时，tm到tm+Δt的第m+1时间段的计算改为：突变为4、发电机转子摇摆曲线0tdd0稳定不稳定第一摇摆周期

分段计算法的计算精确度与步长有关，若发电机组采用简化模型，Dt一般可选为0.01~0.05s。注意二、改进欧拉法1问题提出2欧拉法3改进欧拉法4应用5例题设一阶非线性微分方程为1、问题提出求x(t)已知t=t0，x(t0)=x02、欧拉法解：假设已知tn时的x值为xn，求下一时刻tn+1的x值xn+1。时间间隔Dt=t1-t0=t2-t1取为相等：忽略二次以上的项得到xn+1的近似值：欧拉法求解示意图

欧拉法用一系列折线逼近精确解，算式简单，计算工作量小，但精度不高。结论

改进欧拉法是取二次项而忽略三次以上项。可见，右端含有未知数xn+1，需要用迭代法求解。3、改进欧拉法改进欧拉法求解步骤：1)用欧拉法估计xn+1(0)：2)求出第一次修正值：3)求出第二次修正值：4)求出第三次修正值：

每次计算后校验前后两次差值是否小于某个希望值e，如果小于e

，则结束。……4、应用

在电力系统实际计算中，对一个时段，只迭代一次，精度即能满足要求。

对于简单电力系统发电机转子运动方程，一般用两个一阶方程描述，对两个方程同时求解。进行到第k个时间段(tk-1

tk)1)估计时间段初的功角2)求解修正值改进欧拉法框图由潮流计算结果求初值E',d’0

，计数k=0选择发电机电磁功率PII，PIII是否分段计算法：改进欧拉法：

改进欧拉法和分段计算法的精确度相同。简单电力系统，分段计算法的计算量比改进欧拉法少得多。注意《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。六、标准的内容依据1.《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》;2.《化妆品卫生规范》;3.美国21CFR；4.相关领域国家标准如：GB5296.3-2008消费品使用说明化妆品通用标签，GB/T14666-2003分析化学术语等；5.国内外化妆品的相关文献，如《化妆品监督管理及安全性评价》等。七、标准的结构和主要内容（一）结构：1.范围2.一般术语3.毒理学试验方法术语4.卫生化学检验方法术语5.微生物检验方法术语6.人体安全性和功效性评价术语7.常用原料术语8.缩写9.中英文索引（二）主要内容：1).一般术语39条涉及化妆品的基本定义、化妆品生产和监督管理中出现频率较高的术语。2).毒理学试验方法术语40条收录了《化妆品卫生规范》中涉及的术语，以及在毒理学领域出现频率较高、与化妆品毒理学试验方法联系较密切的术语。3).卫生化学检验方法术语22