電力系統(tǒng)分析第18章.ppt

第18章 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性,18-1 運動穩(wěn)定性的基本概念和 小擾動法原理,1、動力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)方程描述 2、Liapinov運動穩(wěn)定性 3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性 4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法 5、一般線性系統(tǒng) 6、A特征值判別方法 7、小擾動分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本步驟,1、動力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)方程描述,狀態(tài)向量,狀態(tài)向量的非線性函數(shù)向量,平衡狀態(tài),各個平衡狀態(tài),線性系統(tǒng),2、Liapinov運動穩(wěn)定性,動力學(xué)系統(tǒng) ，平衡狀態(tài)為 ，如果對于 任意給定的 ；使得所有滿足： 的初值所確定的運動恒滿足： 則稱該系統(tǒng)的運行狀態(tài) 是穩(wěn)定的，否則是不穩(wěn) 定的。 如果 ，則該系統(tǒng)平衡是漸近穩(wěn)定的。,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,1) A非前異，引入算子P，則 為非零解，則： 式程為特征方程，(2)為(1)的特征方程,(2),(1),3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,設(shè) 為特性方程的根或矩陣A的特征值，當(dāng) 無重根時，線性微分方程組(1)的通解其有如下 的形式： 由初始條件決定。,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,2) 特征值與解的性質(zhì) ,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,3) 穩(wěn)定判據(jù) (a) 所有特性值的實部均為負值時，系統(tǒng) 是穩(wěn)定的 (b) 只要有一個特性值的實部都為正值時， 系統(tǒng)是不穩(wěn)定的 (c) A特征值實部的符號問題,4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法,1) 線性化,4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法,4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法,2) 穩(wěn)定判斷 (a) 線性小擾動方程穩(wěn)定或不穩(wěn)定非線性系統(tǒng)穩(wěn)定或不穩(wěn)定。 (b) A有零實部特征值，則穩(wěn)定性判斷需要計及非線性特性才能確定。,5、一般線性系統(tǒng),5、一般線性系統(tǒng),6、A特征值判別方法,(1) 數(shù)值計算求特征值。 (2) 間接判據(jù)：芬斯法，胡爾維茨法等。 因此，SS分析理論已解決，下文中討論起 兩個作用： (1) 作用SS分析方法的例題，學(xué)會如何使用 該方法。 (2) 了解電力系統(tǒng)的基本概念。,7、小擾動分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn) 定性的基本步驟,(1) 列出各元件微分方程和各元件聯(lián)系的代 數(shù)方程（如網(wǎng)絡(luò)方程） (2) 求平衡狀態(tài)(潮流計算) (3) 線性化 (4) 消去非狀態(tài)變量，求出A (5) 穩(wěn)定判斷,18-2 簡單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定,1、不計發(fā)電機阻尼的作用 2、計及發(fā)電機阻尼的作用 3、分析 4、定性分析,簡單電力系統(tǒng)接線圖如圖所示,假設(shè)： 發(fā)電機為隱極機 不計勵磁調(diào)節(jié)和各轉(zhuǎn)子電磁暫態(tài),1、不計發(fā)電機的阻尼作用,1、不計發(fā)電機的阻尼作用,結(jié)論：,穩(wěn)定極限運行角：系統(tǒng)保持SS條件下的最大運行功能 穩(wěn)定極限：系統(tǒng)在保持靜態(tài)穩(wěn)定的條件下，所能輸運的最大功率 發(fā)電機固有振蕩功率：,2、計及發(fā)電機阻尼的作用,1) 阻尼作用,勵磁繞組Df,阻尼,機械阻尼,電氣阻尼： 發(fā)電機轉(zhuǎn)子閉合繞組所產(chǎn)生,轉(zhuǎn)子與氣體間摩擦,軸承摩擦,d軸DD,q軸DQ,鐵心,2、計及發(fā)電機阻尼的作用,2) 新方程,a. 平衡點 b. 線性比,2、計及發(fā)電機阻尼的作用,3) 分析,stable 單調(diào)衰減,或,stable 衰減振蕩,instable 非周期失穩(wěn),instable 周期性失去穩(wěn)定 自發(fā)振蕩,（穩(wěn)定判據(jù)的 只影響衰減的形式和速度 ）,2、計及發(fā)電機阻尼的作用,4) 定性分析,發(fā)電機工作點在 平面上圍繞平衡點作反時針方向旋 轉(zhuǎn)，我們把這種情況的電力系統(tǒng)稱之為具負阻尼作用的電 力系統(tǒng)。 見書上P199-200,18-3 自動勵磁調(diào)節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定 的影響,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 2、比例式調(diào)節(jié)器時靜態(tài)穩(wěn)定的影響 3、改進勵磁調(diào)節(jié)的幾種途徑 4、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的簡要述評,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,比例式調(diào)節(jié)器 按偏移調(diào)節(jié)器,穩(wěn)定調(diào)節(jié)器比例于實際運行參數(shù)與整定參數(shù)間的偏差值的調(diào)節(jié)器,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,1) 不計勵磁機電相反應(yīng)和飽和影響,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,2) 系統(tǒng)檢驗,調(diào)節(jié)器的綜合放大系數(shù),1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,3) 線性比,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,3) 線性比,（矩陣形式）,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,4) 消去非狀態(tài)變量,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,5) 穩(wěn)定判斷：間接法胡文維茨判別法,特征方程：,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,胡爾維茨判別法， 為負實部的條件為：,（1）特征方程系數(shù)均大于0,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,討論：,(a) (b) 一般情況下KVmin容易滿足，萬一不能滿足，為非同期失穩(wěn)。 (自由項 與純實根相關(guān)) (c) (d) ，條件不滿足為自發(fā)振蕩失穩(wěn)，勵磁調(diào)節(jié)器引起的自發(fā)振蕩物理理解定性.,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,總結(jié)：,如果放大信頻整定恰當(dāng)，則可以采用 恒定模型來計算穩(wěn)定極限。如果 過大，則應(yīng)按 計算穩(wěn)定條件 ，和穩(wěn)定極限 。,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對靜態(tài)穩(wěn)定的影響,2) 按運行參數(shù)偏差的導(dǎo)數(shù)進來調(diào)節(jié),3) 新型勵節(jié) 人工智能、自動應(yīng)變結(jié)構(gòu)，非線性控制，微分幾何，矢量控制,2、比例式調(diào)節(jié)器時靜態(tài)穩(wěn)定 的影響,1) 可以提高SS，擴大了穩(wěn)定域，提高與輸送能力。 如果能恰當(dāng)整定KV，使之不發(fā)生自發(fā)振蕩，則可以用 來確定穩(wěn)定極限，即采用 的經(jīng)典模型的功率極限作為穩(wěn)定極限。 3) 自發(fā)振蕩 4) KV的整定應(yīng)兼顧維持電壓能力，提高功率極限和擴大穩(wěn)定運行范圍，增大穩(wěn)定極限兩個方面。 5) 多參數(shù)調(diào)節(jié)比單參數(shù)優(yōu)越。,3、改進勵磁調(diào)節(jié)的幾種途徑,運行參數(shù)補償 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器：通過反饋，移相來改變勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 參數(shù)的調(diào)節(jié)器。 強調(diào)：影響動態(tài)響應(yīng)速度強勵時退出運行。,4、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的簡要述評,KV 運中,KV 放大,自發(fā)振蕩,自發(fā)振蕩,自發(fā)振蕩,18-4 復(fù)雜電力系統(tǒng)SS分析計算,1、狀態(tài)變量的選擇,當(dāng)忽略與 成正比的阻尼時，應(yīng)選擇某臺機的 作為參考速度，Win功 角只有相對功角才是獨立的，有意義的。,2、兩機系統(tǒng) 兩臺無勵節(jié)隱極機節(jié)帶一負荷，負荷采用恒定阻抗模型,2、兩機系統(tǒng),2、兩機系統(tǒng),位于 和 之間，復(fù)雜電力系統(tǒng)中穩(wěn)定極限與功率極限是不一樣的。,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實際計算,1、靜態(tài)穩(wěn)定儲備,穩(wěn)定儲備函數(shù),大小,不僅是實際計算中才有的。,19-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實際計算,2、靜態(tài)穩(wěn)定計算方法,實用判據(jù)：在一定的假設(shè)前下用來判定電力系統(tǒng)是 否具有SS的簡單判斷條件。,自由項判據(jù)：如果電力系統(tǒng)不會發(fā)生自發(fā)振蕩，則 特征方程自由項大于0為靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)。,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實際計算,共軛復(fù)根的乘積是大于0，當(dāng)根有一個由負變正時， 將小于0。,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實際計算,3、 判據(jù),把電力系統(tǒng)的功率相限作為靜態(tài)穩(wěn)定極限，求功率 極限的由簡單系統(tǒng) ，計算必須根發(fā)電機勵磁 調(diào)節(jié)器的情況來確定發(fā)電機模型。,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實際計算,兩機系統(tǒng),多機角度恒定法：除被研究機以外，其余發(fā)電機的 角度保持恒定。 多機：中間發(fā)電機有功功率恒定法 多機混合法,18-6 小結(jié),1、基本概念,1）功率極限與穩(wěn)定極限及兩間的關(guān)系。,2）根據(jù)勵磁調(diào)節(jié)情況選擇發(fā)電機的模型：功率極限計算方法和穩(wěn)定極限計算方法。哪個電勢恒定，哪個條件接近 。,3）特征值與穩(wěn)定的關(guān)系，小干擾方法：同期失穩(wěn)、 自發(fā)振蕩