电力系统分析第十五章：电力系统运行稳定性的基本概念

2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念115-1概述

15-2功角的概念

15-3静态稳定的初步概念

15-4暂态稳定的初步概念

15-5负荷稳定的概念

15-6电压稳定性的概念

15-7发电机转子运动方程第十五章电力系统运行稳定性的基本概念2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念2电磁暂态分析旋转电机的转速保持不变假设暂态过程中的电流、电压的变化机电暂态分析重点研究转子机械运动规律电力系统的稳定性问题重点保证电力系统稳定是电力系统运行的必要条件。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念3

在电力系统发生故障或操作后，将产生复杂的电磁暂态过程和机电暂态过程，电磁暂态过程主要指各元件中电场和磁场以及相应的电压和电流的变化过程，机电暂态过程则指由于发电机和电动机电磁转矩的变化所引起电机转子机械运动的变化过程。虽然电磁暂态过程和机电暂态过程同时发生并且相互影响，但是要对它们统一分析却十分复杂。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念4由于这两个暂态过程的变化速度实际上相差很大，在工程上通常近似地对它们分别进行分析。例如：在电磁暂态过程分析中，常不计发电机和电动机的转速变化。而在静态稳定性和暂态稳定性等机电暂态过程分析中，则往往近似考虑或甚至忽略电磁暂态过程。只有在分析由发电机组轴系引起的次同步谐振现象，计算大扰动后轴系的暂态扭矩等问题中，才不得不同时考虑电磁暂态过程和机电暂态过程。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念5本章框架

概念

功角静态稳定暂态稳定负荷稳定电压稳定运动方程稳定性2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念615-1概述——稳定问题的提出一、联网的必要性1.1831年法拉第发明电磁感应定律，电能成为二次能源，就地使用。2.1885和1890年发明了单相变压器和三相变压器。3.1891年出现了三相交流输电，远距离输电成为可能，出现了由发电机、线路和负荷构成的最简单的电力系统。4.由于实际运行中发现受端系统在缺乏电源支持的情况下非常薄弱，逐渐出现了多电源点的互联运行，从而形成了早期的互联电网。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念7多个地区联网形成大型互联电网后：有利于地区间电力的平衡和经济调度有利于安排机组的检修和事故备用容量有利于充分利用系统中廉价的水利资源有利于实现负荷点的多路供电以提高供电可靠性有利于提高系统的抗冲击能力有利于提高系统的供电质量——由于互联系统在经济上的明显优点，电力系统互联的规模越来越大，世界上最大的西欧联合电力系统总装机容量已超过2亿KW。联网的效益2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念81880年7月，上海，第一台12KW机组1949年，发电量43亿KWh，装机容量1848.6KW1999年，发电量12331.4亿KWh

，装机容量2.98亿KW装机容量：96年超过1亿，95年超过2亿，96年开始排世界第二，

2000年4月超过3亿

2004年4月装机容量达4亿千瓦

2020年计划达到装机容量9亿KW发电量：99年比98年增加6.52%,

目前也是世界第二位目前最大的火电厂：邹县电厂，240万KW目前最大的水电厂：二滩电厂，330万KW★三峡电厂，装机容量1820万KW

，将是世界最大目前全国电网覆盖率：96.4%7个大区电网，华东网5198万KW5个独立省网，广东省网3033万KW我国电力系统发展历史2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念9194019501960197019801990200035-110KV220KV330KV500KVHVDC?KV1953年松常线369KM1972年刘汉线534KM1981年平武线595KM1989年葛上线1064KM我国电力系统发展历史（电压水平）2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念10电网互联技术可以合理利用能源资源，具有显著的经济效益，因而得到了十分迅速的发展，但它同时也带来了一些新的问题。随着电力网络互联程度的不但提高，系统越来越庞大，运行方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度也越来越大，使电网的安全稳定问题越来越突出。在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。二、电力系统稳定问题的提出

2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念11三、稳定性概念电力系统受干扰后，凭借系统本身固有能力和控制设备的作用，在有限的时间内，恢复到原始运行状态或稳定到新的稳态运行状态。

2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念12稳定性示意图

稳定运行暂态过程失去稳定新的稳态运行干扰稳定不稳定2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念13基本问题——早期稳定研究的内容1.联网后发电机组是否仍能按如下额定功率顺利地送出功率，如果不能，应该如何确定发电机的最大允许输出功率?2.线路可以传送的功率是否仍然只受经济电流密度和最大允许电流(热稳定极限)限制，如果不是，应该如何确定线路允许的最大传送功率?3.线路出现短路或跳闸等事故时系统能否仍然正常运行，如果不能，应该引入什么样的保护装置和／或稳定控制装置?四、电力系统稳定研究的内容2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念14随着电网互联规模的增大，不断出现大量新的稳定问题：如何在网络结构比较薄弱的情况下防止由于某一设备或线路的故障产生连锁反应，导致全系统的稳定事故；如何防止长距离重负荷的联络线引起的低频振荡现象；如何防止由于大型互联系统频率维持能力逐渐减弱且可能的有功冲击加大可能引起的频率稳定问题；如何防止带负荷调压变压器和无功功率缺额可能引起的电压稳定问题。对电力系统稳定问题的研究发展至今，已形成为一个研究内容日新月异、研究方法多种多样、应用领域十分广阔的综合性研究领域电力系统稳定研究的内容2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念15电力系统稳定性问题：系统在某一正常运行状态下受到扰动后能否恢复到原来的运行状态或过渡到新的稳定运行状态的问题。同步运行状态：所有并联运行的同步电机都有相同的电角速度。是电力系统正常运行的一个重要标志。在这种运行状态下，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，通常称为稳定运行状态。同步发电机的转速决定于作用于其轴上的转矩的平衡。转矩平衡与稳定性：转子上转矩必须平衡，发电机才能稳定地与系统同步运行；但转矩平衡并不一定能稳定运行。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念16同步稳定性问题：电力系统在运行中受到微小的或大的扰动之后能否继续保持系统中同步电机间同步运行的问题。这种稳定性是根据功角的变化规律来判断的，因而又称功角稳定性。稳定分类静态稳定

暂态稳定按电力系统承受扰动的大小，分为

2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念17扰动大小概念原因小干扰正常的负荷和参数的波动1个别电动机的接入和切除；2加负荷和减负荷；3架空输电线因风吹摆动引起线间距离（影响线路电抗）的微小变化；4发电机转速可能产生微小变化。大干扰系统结构变化，功率、电流和电压变化大1负荷的突然变化，如投入或切除大容量的用户等；2突然增加或减小发电机出力，如切除一台容量较大的发电机；3发生短路故障和断线故障，无故障断开线路也属于这一类干扰。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念181981年中国水利电力部制订的《电力系统安全稳定导则》中对电力系统稳定作了如下规定：分类定义静态稳定指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。暂态稳定指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。动态稳定指电力系统受到干扰后，不发生振幅不断增大的振荡而失步。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念19小干扰：对系统行为特性影响与干扰地点和大小无关。在运行点对特性曲线线性化，判别系统静态稳定或不稳定。六、研究方法大干扰：结构变化对运行点有很大偏移，不能线性化——机电暂态过程，判别暂态稳定，用数值方法求解。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念2015-2功角的概念

一电路分析二功角特性三功角四功角特性图2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念21一、电路分析图15-1简单电力系统及其等值电路不考虑电阻及导纳发电机输出电磁功率：系统总阻抗：无限大容量母线隐极机2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念22发电机输出电磁功率：二、功角特性/功率特性2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念23图15-3功角特性

当发电机电势Eq和受端电压V均恒定时，传输功率Pe是角度δ的正弦函数。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念24传输功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。传输功率与功角δ的关系，称为“功角特性”或“功率特性”。功角δ除了表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子之间的相对位置。定义：2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念25三、功角δ

为电势与电压之间的相位角。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念26功角相对空间的位置PTPEωNEqVωNVEqEq2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念27发电机转子上作用着两种转矩：1电磁转矩Me，它向系统输出，是制动性转距；2机械转矩MT，它由原动机输入，是加速性转距。PTPewN正常运行时，转矩平衡，转速恒定

电磁转矩和机械转矩用对应的电磁功率和机械功率描述2/22/202428EqwNV送端系统受端系统d0PT=Pe=P0

PTPewN2/22/202429PTPeEqwNVwNd0：PT>Pe

d1：

PT1=Pe

EqVd0wN1d12/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念30功角的物理意义表示电势Eq和V之间的夹角，即表示系统的电磁关系。表示了各发电机转子间的相对空间位置，又称为“位置角”。通过δ，可以把电力系统间的电磁运动和机械运动联系起来。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念31电力系统稳定性概述及一个简单的机械比拟2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念32P0P1d0dPed1四、功角特性图2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念3315-3静态稳定的初步概念15-3静态稳定的初步概念同步运行转矩平衡？

一、功角特性分析二、静态稳定初步概念2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念34定义电力系统的功角稳定——静态稳定(SteadyStability)

电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念35例如：个别电动机的接入和切除，加负荷和减负荷；架空输电线因风吹摆动引起的线间距离的微小变化；发电机转子的旋转速度不是绝对均匀的，即功角是有微小变化的。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。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念36一、功角特性分析

稳态运行时有两个平衡点a和b。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念37a点:回到a点（振荡）减速d减小

正的Dd干扰回到a点（振荡）加速d增大

负的Dd干扰a'a''0Pe2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念38ta点能稳定运行2/22/202439b点:加速d增大

正的Dd干扰减速d减小

负的Dd干扰0Pe失步DP增大d增大b'b''回到a点|DP|增大d减小2/22/202440tb点是不稳定运行点

故a点为静态稳定点，b点为静态不稳定点，正常运行时一定在a点。0Pe2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念422/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念43定义如果在工作点处S大于0，系统在该点是静态稳定的如果S小于0，则系统是静态不稳定的S的数值大小可以说明静态稳定的程度，或者说表示了发电机维持与系统同步运行的能力于是系统的稳定判据可以表示为二、静态稳定初步概念2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念440Pe2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念45整步功率系数：表明发电机维持同步运行的能力，即静态稳定的程度。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念46静态稳定储备系数以有功功率表示的静态稳定储备系数简单系统2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念472/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念482/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念49

电力系统静态稳定性是研究电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假如在电力系统中有一瞬时小干扰，在干扰消失后，系统能回复到原始运行状态；而在一个永久性的小干扰作用下，系统经历一个暂态过程后，能达到一个新的稳态运行状态，则这一系统被认为是静态稳定的、否则系统在小干扰下将是静态不稳定的。

静态稳定研究的是系统对微小干扰的适应能力，或者说考虑的是系统在运行点处维持同步运行的能力，系统是否能够维持静态稳定主要与系统在扰动发生前的运行方式有关，与小干扰的大小及具体发生地点无关。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念5015-4暂态稳定的初步概念电力系统的功角稳定——暂态稳定(TransientStability)

电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念51一、暂态稳定性与干扰的型式有关，一般有3种基本形式：

(原因)电力系统的结构或参数突然变化，常见的是短路。无故障断开线路也属这一类干扰；突然增加或减少发电机出力；突然增加或减少大量负荷。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念52

由于大干扰的形式不同，系统在某一运行方式下受到大干扰后的暂态稳定情况也不相同，即同一个电力系统在某一运行方式和某种干扰下是暂态稳定的，但在另一种运行方式和另一种干扰下可能不稳定。在分析某一系统的暂态稳定性时，首先必须确定出系统的初始运行方式。系统的干扰方式则应视具体情况而定。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念53电力系统的暂态稳定分析基本的假定

不考虑短路电流中非周期分量的作用并假定发电机定子电阻为零。暂态过程中，网络中的频率基本不变，仍为50Hz。当故障为不对称故障时，只计正序基频分量的影响。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念54图15－7切除一回输电线路切除一回线路后GT-1LT-2VP,QjXdjXT1jXT2jXLjXL二、电路分析2/22/202455假定Eq保持不变<0PePIIPI三、暂态过程分析2/22/2024560PePI原动机功率：PT=P0正常时运行在a(da)：wG=wN2/22/2024570PePI切除一回线路整个过程中调速器不动，PT=P0不变。假设2/22/2024580PePIIPIt=0，d=da系统工作在b点c点加速，Dw>0d增大

情况12/22/202459过c点d=dmaxd点：减速，Dw>0d增大c点：Dw=0Dw>00PePIIPIDw2/22/202460过c点，Dw<0，减速d减小d点：减速Dw<0d减小，Dw=0，加速，Dw>0d增大……稳定在c点：Dw=0，PT=Pe0PePIIPIDwd,DwdadcdmaxdDwt角度、角速度随时间变化图形：0PePIIPI2/22/202462

在情况1的运行方式下，系统是暂态稳定的。0PePIIPI可见当初始运行功率较高时

情况2过c'点，Dw>0d增大Dw>0，d增大c'点发电机间不再同步，系统失去了暂态稳定性

0PePIIPI0Pe临界角PIIPI角度、角速度随时间变化图形：

情况2下系统不具有暂态稳定性2/22/202466图15-8暂态稳定的概念2/22/202467图15-9失去暂态稳定2/22/202468二、暂态稳定初步概念

电力系统在正常运行方式下，受到大干扰后，能从原来的运行状态(平衡点)，不失去同步地过渡到新的运行状态，并在新运行状态下稳定地运行——同步运行，即认为电力系统在这个方式下是暂态稳定的。暂态稳定的判据：大扰动后功角随时间变化的特性2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念69如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。一般采用的是对全系统非线性状态方程的数值积分法进行对系统动态过程的时域仿真，通过对计算得到的系统运行参数(如转子角)的动态过程的分析判别系统的暂态稳定性。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念7015-5负荷稳定的概念在电力系统的负荷中，主要成分是工农业生产用电负荷。其中，电动机负荷又占主要成分。在电动机负荷中，一部分为同步电动机，大部分为异步电动机。同步M负荷——受扰前后能否继续保持同步运行的稳定性？异步M负荷——运行稳定性问题？2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念71异步M迅速减速以致停转M吸收功率小运行电压过低或机械负荷过重电厂发电机输出功率变化发电机转子相对运动，严重时失去同步2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念72一、负荷静态稳定概念节点的负荷——综合告负荷，数量众多的各用电设备以且变配电设备稳定分析中以一台等值异步电动机来代表异步电动机的简化等值电路

R/SjXσI0IjXmV图12-1异步电动机简化等值电路2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念730MMeMMab异步电动机电磁转距异步电动机机械转距一、转距-转差特性

异步M的电磁转矩2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念74二、转距-转差特性分析0MMeMMabsasa'ΔMa点sa

sa'点Δs减小a'1情况12/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念750MMeMMabsbsb'DM电动机停转sb

sb'点Ds增大b'2情况22/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念76三、负荷稳定的概念负荷稳定性就是负荷在正常运行中受到扰动后能保持在某一恒定转差下继续运行的能力。用ΔM/Δs>0作为负荷静态稳定的判据。0MMeMMab2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念7715-6电压稳定性的概念世界上电压稳定大事故：1978年12月19日，法国电网1983年12月27日，瑞典电网1987年7月23日，日本东京电网1989年3月13日，加拿大魁北克电网1996年7月2日，美国西部联合电网（WSCC）2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念78我国十大电压稳定事故：1972年7月20日，浙江1972年7月27日，湖北1980年7月27日，安徽1982年8月7日，华中1989年8月4日，贵州1990年9月20日，广东1993年3月14日，新疆1993年4月24日，海南1995年9月9日，宁夏1997年2月27日，西北2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念79一、电压失稳的特点

事故发生具有突然性和隐蔽性。运行人员在电压不稳定事故发生初期很难察觉。事故发展具有不可控性。电压不稳定一旦发生，不能及时地采取紧急控制来阻止电压的下降，最终可能会导致全系统大面积电压崩溃。事故发生时系统一般处于负荷过载状态。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念80电压稳定性（VoltageStability）

是指在正常运行情况下或者遭受干扰后，电力系统维持所有母线电压在可以接受的稳态值的能力。二、电压稳定的定义2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念81

电压稳定性：维持所有母线电压的能力。在系统的电压稳定性分析中，主要关注负荷点电压的行为，因此电压稳定性有时也称为负荷稳定性。比较

功角稳定性：同步发电机间保持同步运行的能力；以发电机转子间相对角的运动规律作为判断稳定性的依据，如前面所讲的静态稳定、暂态稳定等。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念82

是指电力系统在遭受一系列故障后导致系统内大面积、大幅度的母线节点电压持续性下降的过程。(4)电压崩溃（VoltageCollapse）

电压崩溃比电压稳定性要复杂很多，系统母线电压的崩溃既可以是功角不稳定造成的，也可以是电压不稳定造成的，也可能是二者共同作用造成的。它是一个描述电压下降的过程和现象的术语。注意2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念83

它不仅指一个系统不发生功角失稳的能力，还包括在出现任何适当而可信的预想事故或有害的系统变更后，系统维持电压稳定的能力。(5)电压安全性（VoltageSecurity）2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念84电压稳定性：强调在正常运行和某种故障条件下维持所有母线电压在可以接受的水平的能力。电压安全性：强调在任意适当而可信的预想事故或者系统变更后都能确保系统电压稳定的能力。电压安全性比电压稳定性要求更高。比较2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念85(6)电压不稳定(VoltageInstability)

当系统出现扰动、负荷增大或者系统变更后使得一些母线电压急剧下降或者向下漂移，并且运行人员和自动装置的控制已经无法终止这种电压衰落，从而使得系统的完整性遭到破坏，功率不能正常的传送给用户，则称此时系统是电压不稳定的。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念86

电压不稳定最终可能会导致灾难性后果——电压崩溃；电压崩溃不一定由电压不稳定引起，也可能由功角不稳定引起。比较2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念8715-7发电机转子运动方程一、转子运动方程二、参考轴与角度三、用标幺值表示的转子运动方程四、惯性时间常数的意义2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念88一、转子运动方程

由旋转物体的力学定律原动机的机械转矩发电机的电磁转矩转动惯量kg•m•s2机械角加速度rad/s2DMa=MT-Me为不平衡转矩kg•m2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念891、以机械角度表示转子运动方程机械角速度(rad/s)从某一固定参考轴算起的机械角位移(rad)2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念90如发电机的极对数为p2、以电角度表示机械电气单位角度Qqrad角速度Wwrad/s角加速度Aarad/s22/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念91等式两边乘以p

单位均是有名单位角度以什么轴为参考？注意2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念92二、参考轴与角度

固定参考轴同步旋转轴参考轴固定同步角度qd角速度wDw可见角加速度与参考轴的选择无关。2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念93相对角和相对角速度与参考轴的选择无关dij

=di-dj称为相对角Dwij=wi

-wj为相对角速度Dwi称为绝对角速度

di称为绝对角固定参考轴同步旋转轴2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念94三、用标幺值表示的转子运动方程

有名值选择转矩基准值MB=SB/WN，上式两边除以MB2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念95为惯性时间常数，单位为s复习：转矩等于功率除以角速度2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念96式中的单位：

名称单位基准功率角弧度角速度标幺值额定角速弧度每秒惯性时常

秒机械、电磁功率标幺值时间

秒2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念97写成状态方程的形式2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念98四、惯性时间常数的意义

惯性时间常数TJ是反映发电机转子机械惯性的重要参数。1、TJ的单位=s(秒)2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念99适当变换后得W*=W/WN以发电机额定容量SN为基准，通常称为额定惯性时间常数选择MB=MN=SN/WN2、TJ的物理意义2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念100取MT*=1、Me*=0，则DMa*=1。两边积分，得TJN=t2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念101TJN的物理意义：

当发电机空载时，如原动机将一个数值等于额定转矩MN的恒定转矩(MT*=1)加到转子上，则转子从静止状态(W*=0)启动到转速达额定值(W*=1)时所需的时间t，就是发电机组的额定惯性时间常数TJN。TJN=t

2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念1023、TJ的求取

一般手册上只给出反映发电机转动部分质量和尺寸的GD2值st•m2r/minkVA2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念103

在电力系统稳定计算中，当已选好全系统统一的基准功率SB时，必须将各发电机的额定惯性时间常数归算到统一基准值下注意2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念104

将几台发电机合并成一台等值发电机，合并后等值机的惯性时间常数为2/22/2024电力系统分析第十五章电力系统运行稳定性的基本概念105

在多机电力系统中，对于第i台发电机有(略去表示标幺值的星号)如何求解方程式？取决于原动机及其调速系统复杂如何表达Pei？2/22/2024106复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

概念

功角稳定性基本概念原因危害后果分类分析方法dPejXdjXT1jXT2jXL/22/22/2024107复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

概念

功角稳定性静态稳定0Pe同步运行转距平衡？a点能稳定运行b点呢？2/22/2024108复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

概念

功角稳定性静态稳定0Pe小干扰后恢复稳定的能力2/22/2024109复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

概念

功角静态稳定0Pe暂态稳定稳定性PIIPIGT-1LT-2VP,Q

大干扰后能在新的运行状态下稳定运行的能力稳定运行静态稳定大扰动？小扰动2/22/2024110复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

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功角静态稳定暂态稳定稳定性负荷稳定0MMeMMabDM/Ds>02/22/2024111复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

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功角静态稳定暂态稳定稳定性电压稳定负荷稳定突然性、隐蔽性、不可控性特点定义电压稳定性、电压崩溃、电压安全性、电压不稳定2/22/2024112运动方程复习第15章电力系统运行稳定性的基本概念

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功角静态稳定暂态稳定稳定性负荷稳定电压稳定2/22/2024113

湖北1972年7月27日大面积停电事故，造成武汉、黄石、黄冈地区全部停电。由于电网继电保护装置误动作，使丹江口到汉口的220kV输电线路断开，造成武汉和黄石地区电压崩溃，使受端系统全部瓦解，经济损失约2700万元。我国十大电压稳定事故2/22/2024114

1978年12月19日，法国电网因输电线过载装置运作跳闸，电网瓦解，造成法国本土四分之三的地区停电，最长停电时间8个半小时，其经济损失至少与50年经济调度工作所取得的经济效益相当。世界电压稳定大事故2/22/2024115

瑞典大停电事故使南部系统全停电，停电负荷11400MW，占整个系统负荷的67%，电网全部恢复时间用了7h以上，事故损失2～3亿瑞典克郎，约3000～5000万美元。世界电压稳定大事故2/22/2024116

日本东京大停电事故停电8168MW，影响用户280万户，停电时间最长达3h21min，两个500kV变电站及一个275kV变电站全站停电，影响日本13条铁路线停运达3h50min，东京地铁及私营铁路停运长达3h，自来水中断，银行计算机系统中断，造成社会生活混乱。世界电压稳定大事故2/22/20241171989年3月13日凌晨2时44分，电网监控室图板警告灯突然闪烁，表示在电网的北端发生了故障。工作人员操作一个电压控制器，关闭了一条向南部若干城市输电的干线。就在技术人员正对这突