华北电力大学 电力系统分析基础 第08章 电力系统的稳定性

DepartmentofElectricalEngineeringPowerSystemAnalysisBasis一、基本概念运行状态运行状态概念：受到扰动后，能否回到原来的状态或过渡到新的状态JΩ二、同步电机的转子运动方程JΩ机械角加速度电磁转矩dΩ机械角速度Ja=MT-ME=ΔM=Jdt转动惯量原动机转矩12TJdΩ12TJdΩ202WkdΩSGNΩ0dtWk=MN==ΔM*=Ω0dtSGNΩSGNΩ02Wk…转子的惯性时间常数TJ=SGNωEqUωEqUδδ三、简单电力系统的静态稳定U=常数TU=常数T2T1.jXLjXL1jXdjXT2..jXT1UjXdjXT2..jXT1UjXL2*.PE=RE(UI)=UqIq+UdId凸极机隐极机Eq=Uq+IdXdΣ0=Ud-Id凸极机隐极机U2XdΣU2XdΣ-Xq2XdΣXqsinδ+sin2δPE=XdΣEq=Uq+IdXdΣ0=Ud-IqXdΣEqPE=XdΣ2、静态稳定的概念2)稳定判据稳定储备系数3、利用小干扰法分析简单电力系统的静稳定Δδ=C1ep1t+C2ep2t分析:Δδ=-Csin(βt-φ)Δδ=C1eμt+C2e-μt不稳定4、调节励磁对电力系统静态稳定的影响励磁维持端电压UG不变时，对应的功率特性曲线——外功率特性曲线稳定的，但由于的滞后调节，在0范围内，对于装有调节器的系判断，而应用小干5、提高静态稳定的措施1)采用自动励磁调节装置采用分裂导线采用串联电容器提高线路的额定电压等级增加回路数采用串联电容器提高线路的额定电压等级增加回路数3)改善电网结构和采用中间补偿设备四、简单电力系统的暂态稳定a)PT不变（因为1秒左右原动机调速器还不能有明显变化）b)对不对称短路，不计零序及负序电流对转子的影响（零序：Δ接法，无；负序：平均值为零的转矩，惯性大来不及反映）c)只考虑正序分量的影响（用复合序网及等效等则）单相接地两相短路两相接地短路三相短路X0ΣX2ΣX2ΣX0ΣX2Σ短路点并入一个等效附加阻抗ZΔU=常数T1U=常数T1.XL.E'Xd'.XE'Xd'.XT1XT2UXLXIXLXT1.XLXT1.E'Xd'.XT2UXLNWWXIII=Xd'+XT1+XT2+XL加速面积abcdk减速面积dgfe时是暂态稳定的最大故障切除角h是暂态稳定的2、等面积定则PIIImax-PIImax3、用分段计算法求解转子运动方程不能线性化，只能迭代，一步一步计算4、提高暂态稳定的措施减少加速面积，增大减速面积重合闸进一步增大减速面积2)减少加速面积，增大减速面积重合闸进一步增大减速面积3)4)快速汽门控制、电气制动、变压器经小电阻接地5)改善电网结构和采用中间补偿设备6)系统解列，异步运行，再同步1、电力系统的概念和组成—电力网、电力系统、动力系统及之间关系2、电力系统为什么要互联运行—经济、可靠、互补、备用3、电能变换和电源构成—水20%、火70%、核10%，了解新能源4、电力系统的负荷—了解负荷曲线、负荷率Kp、最大负荷利用小时Tmax5、电力系统运行的特点及要求—电能质量、运行特点、运行要求6、电力系统的电压等级用电设备允许偏差±5%、首末端10%发电机额定电压高于电网5%升压变：=发电机额定电压额定电压为空载电压一次侧：用电设备降压变：=电网额定电压UN升压变：=发电机额定电压额定电压为空载电压标称电压等级二次电压高出10%二次侧：发电设备标称电压等级二次电压高出10%7、了解电力网接线无备用—从一条线获得电源7、了解电力网接线有备用—从两条及以上线获得电源8、掌握中性点的接地方式有哪几种{适应范围有哪几种{适应范围中性点不直接接地{接地中性点不接地系统的优缺点第二章电力系统元件的电气参数及等值电路1、了解电力线路的结构－型号的表示2、熟悉电力线路的电气参数及等值电路-扩径、分裂、换位3、掌握变压器的电气参数及等值电路22UN短路试验空载试验uk%22UN短路试验空载试验XT(Ω)(S)Pk≈XT(Ω)(S)Pk≈2100SI0%100SN2ΔI0%100SN2ΔP0BT2UN1000UNUN归算问题——三绕组容量不同时计算R归算问题——三绕组容量不同时计算XT时不归算4、熟练制作电力系统的等值电路多级电压网的归算问题——确定基准级，按变压器变比归算标幺值电路的制定归算有名值归算基准值标幺值电路的制定端部完全等值的变压器模型的作用及推导5、了解电力设备运行的基本知识发电机正常运行非正常运行{{迟相—发P、Q进相—发P、收Q运行极限图调相—发、收Q短时过负荷异步运行—失磁，吸收无功、发异步有功不对称运行变压器正常过负荷{强迫方式—20%事故过负荷—牺牲寿命，不超过2倍升压：铁-中-低-高降压：铁-低-中-高变压器接线形式变压器并列运行的条件变比相同组别一致短路电压百分比值相等断路器——有灭弧能力，分合负荷及故障电流第三章简单电力系统的潮流计算1、掌握基本概念与计算如何求电压降落电压降落ΔU.=U.1-U.2……相量差ΔU=U1-U2≈ΔU'(ΔU'')……标量差电压偏移=U-UN×100%如何求功率损耗UN2、掌握开式网的潮流计算方法已知：末端功率与电压，一步完成已知：末端功率，首端电压，二步完成已知：末端功率与电压，一步完成已知：末端功率，首端电压，二步完成不同电压等级时，归算问题3、了解双端供电网的潮流计算方法单电压级——按两端供电，强迫=0多电压级——有强迫功率{Σ=i单电压级——按两端供电，强迫=0多电压级——有强迫功率4、了解环型网的潮流计算方法5、了解电力网潮流的调整与控制手段第四章复杂电力系统潮流的计算机算法1、掌握节点导纳矩阵的形成与修改PQ节点平衡节点2、掌握潮流计算中节点的分类方法PVPQ节点平衡节点3、了解高斯—塞德尔迭代法的原理与步骤4、了解牛顿—拉夫逊法的原理与步骤——局部线性化第五章电力系统有功功率的最优分配与频率调整1、掌握各类负荷的特点及调整方法频率与有功功率密切相关一次调频—调速器调节二次调频—调频器调节三次调频—经济分配2、了解有功功率的最优分配原理——等微增率准则 dF1dF2耗量特性及等微增率准则—如果dPG1<dPG2应如何调整机组出力=yj=λkλiLi=yjλjLj=λk3、掌握负荷及电源的频率静态特性及频率调节方法p*f*p*KG=p*f*1σ→KG*1p*有二次调频f*为什么说只有一次调频是有差调节，二次调频可以做到无差调节，负荷变化时4、了解互联系统的频率调整方法第六章电力系统的无功功率与电压调整1、掌握无功电源的种类电压与无功功率密切相关发电机调相器静止电容器静止补偿器2、了解无功功率的经济分布原理无功电源的最优分布—等网损微增率无功负荷的最优补偿—最有网损微增率（容量确定、设备分布、顺序选择3、掌握电压调节方法及概念电压偏移主要受什么影响中枢点电压调整方式——逆(1.05-1.0)、顺(1.025-1.075)、常(1.02-1.05)发电机—调励磁变压器—调分接头及其计算并联补偿—调相机、静止补偿器、电容器—补偿容量的计算改变参数调压与调频方法的差异1、了解电力网故障类型、产生原因、危害及预防措施2、理解三相短路过渡过程分析分析方法f短路前空载产生最大短路全电流的条件合闸电压初相角为零纯电感电路产生最大短路全电流的条件什么条件下故障不会出现过渡过程短路冲击电流ich和冲击系数kch发电机母线时kch=1.9，ich=2.7Idz高压电网时kch=1.8，3、掌握三相短路电流计算的实用方法无穷大系统的概念重点是求交流电流初始值I,,计算短路电流时的一些简化假设条件简单系统可用等值法求短路回路总电抗标幺值XdΣ*应用运算曲线可求任意时刻短路电流的周期分量复杂系统可用叠加原理法，利用导纳矩阵求各个节点到短路点的转移阻抗Zif.短路点电流为：I.f＝Uf0Zf＋Zff≈1Zf＋Zff短路后的节点电压为：U.i＝U.i0+ΔU.i＝U.i0－ZifI.f≈1-ZifI.f4、掌握对称分量法原理并能形成各序网络理解对称分量法原理及电力元件的各序参数计算分量与合成短路电流