电力系统机电暂态过程分析

第二篇电力系统机电暂态过程分析第六章稳定性问题概述和各元件的机电特性第一节概述机电暂态过程主要是电力系统的稳定性问题。电力系统稳定性问题就是当系统在某一正常运转形状下遭到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运转形状或者过渡到一个新的稳态运转形状的问题。tt0反之，假设系统不能回到原来的运转形状或者不能建立一个新的稳态运转形状，那么阐明系统的形状变量没有一个稳态值，而是随时间不断增大或振荡，系统是不稳定的。假设可以，那么以为系统在该正常运转形状下是稳定的。稳定的概念①简单系统〔单机无穷大系统〕~U=常数②等值电路③相量图IUÈqIqÈqω当δ角变化，那么电流、各点电压和功率变化。当Eq、U、不同步，δ角不断变化，那么电流、电压、功率振荡。电力系统失去稳定后，继电维护动作，将会呵斥大面积停电。在干扰〔短路、切机等〕影响下，Mt=Pt-Pe≠0,使得发电机运转形状变化。研讨方法：1．静态稳定分析：自动控制实际的方法微分方程线性化〔小干扰法〕研讨线性微分方程特征根〔频域法〕2．暂态稳定分析：非线性微分方程数值解法〔时域法〕大干扰下不适宜线性化第二节同步发电机组的机电特性一．转子运动方程J：转动惯量；α：角加速度；Ω：机械角速度；△M：不平衡转矩额定转速下的转子动能取转矩基准值机械角速度Ω与电气角速度ω间的关系为：取---惯性时间常数那么计及和转子运动方程为或形状方程方式：惯性时间常数的意义反映发电机转子机械惯性的重要参数TJ是转子在额定转速下的动能的两倍除以基准功率令取MT*=1，Me*=0，那么当发电机空载时，如原动机将一个数值等于MN的恒定转矩〔MT*＝1〕加到转子上，那么转子从静止形状启动到额定值时所需的时间。在稳定计算中，当已选好全系统一致的基准功率SB几台发电机合并成一台等值发电机二．电磁转矩ME和电磁功率PE机端功率：1．电阻耗费的功率2磁场能量变化释放的功率3经气隙传送的功率电磁功率：电磁转矩：稳定分析中的近似简化：1．因直流分量和负序电流对转子绕组的平均转矩为零，所以●

不计〔不计定子绕组的暂态过程〕以及其谐波●

不计负序电流及其谐波●

只思索产生同步转矩的正序电流的影响2．r=0〔不计定子绕组的暂态过程，更无必要计及其衰减〕3．ω≈1以上简化的结果是：只思索定子的正序频电流时，电磁功率、电磁转矩为：〔一〕简单系统中发电机的功率●简单系统：一台同步发电机与无限大容量电源组成的系统~Ù=constTJ=∞x'dxT1xLxT2xl1.隐极机的功角特性⑴发电机用Eq、xd表示(即假设励磁回路电压、电流无变化，Eq为常数〕是正弦曲线，极限功率，极限功率角⑵发电机用E‘q、xd表示〔不计阻尼时，暂态电动势在干扰的瞬间不变，并近似以为自动调理励磁安装的作用能坚持E‘q＝常数∴是δ的函数，极限功率角⑶发电机用表示其中，近似计算中，往往以替代，由变化的趋势反映的变化趋势。⑷机端电压UG恒定(假设自动调理励磁安装作用极强能坚持UG＝C〕2．凸极机的功角特性⑴发电机用Eq、xd表示(即假设励磁回路电压、电流无变化，Eq为常数〕极限功率角<90º⑵发电机用E‘q、xd表示〔不计阻尼时，暂态电动势在干扰的瞬间不变，并近似以为自动调理励磁安装的作用能坚持E‘q＝常数∴是δ的函数，极限功率角(二)、多机系统中发电机的功率当发电机用表示导纳角任一台发电机的功率角的改动，将引起全系统各机组电磁功率的变化。稳定分析是全系统的综合问题。两机系统δ12PE2PE1三．电势变化过程的方程式励磁回路电压方程：计及第三节自动调理励磁系统的原理和数学模型一．主励磁系统〔一〕直流励磁机励磁～AVR(二)交流励磁机励磁●自并励励磁〔三〕主励磁机的方程和框图G～副励绕组中电流的电磁惯性，将按的时间常数滞后变化，即一阶惯性环节：磁饱和景象用负反响表示∑-+二．自动调理励磁安装G～量测滤波TATV励磁机综合放大移相触发晶闸管输出转子电压软负反响其他信号量测滤波：电压互感器是具有电抗的变压器，惯性环节电流互感器，有放大倍数

综合放大、移相触发、晶闸管输出：取为一阶惯性环节软负反响〔PID调理〕：当变化快时调理使之变化慢些，与变化率成正比的调理，惯性微分环节综合得：-k∑++-∑+∑++∑+-+-其他信号副励磁机输出是不包括控制方法的功能原理性框图〔传送函数〕励磁系统传送函数表示了时间常数相差甚大的