暫態(tài)分析第四章第五章

1、第四章第四章 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基本電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基本 概念和各元件的機電特性概念和各元件的機電特性 n第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基本概念電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的基本概念 n第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 n第三節(jié)第三節(jié) 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)與原動機系統(tǒng)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)與原動機系統(tǒng) 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 n第四節(jié)第四節(jié) 負荷特性負荷特性 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性 的基本概念的基本概念 電力系統(tǒng)穩(wěn)定電力系統(tǒng)穩(wěn)定 電壓穩(wěn)定電壓穩(wěn)定 頻率穩(wěn)定頻率穩(wěn)定 功角穩(wěn)定功角穩(wěn)定 靜態(tài)穩(wěn)定（小干擾穩(wěn)定）靜態(tài)穩(wěn)定（小干擾穩(wěn)定） 暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定 動態(tài)穩(wěn)定動態(tài)穩(wěn)

2、定 機電暫態(tài)過程機電暫態(tài)過程 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性 的基本概念的基本概念 GT電網(wǎng)電網(wǎng) 負荷負荷 調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng) 微分方程微分方程代數(shù)方程代數(shù)方程 負荷模型負荷模型 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性 的基本概念的基本概念 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性問題就是當(dāng)系統(tǒng)在某一正常運行狀態(tài)下 受到某種受到某種干擾干擾后，能否經(jīng)過后，能否經(jīng)過一定時間一定時間后回到后回到原來的運行狀態(tài)原來的運行狀態(tài) 或者過渡到一個或者過渡到一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的問題。如果能夠，則認的問題。如果能夠，

3、則認 為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)不能回為系統(tǒng)在該正常運行狀態(tài)下是穩(wěn)定的。反之，若系統(tǒng)不能回 到原來的運行狀態(tài)或者不能建立一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)，則到原來的運行狀態(tài)或者不能建立一個新的穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)，則 說明系統(tǒng)的狀態(tài)變量沒有一個穩(wěn)態(tài)值，而是隨著時間不斷增說明系統(tǒng)的狀態(tài)變量沒有一個穩(wěn)態(tài)值，而是隨著時間不斷增 大或振蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。大或振蕩，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 穩(wěn)定的基本概念穩(wěn)定的基本概念 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性 的基本概念的基本概念 原動機轉(zhuǎn)矩原動機轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 正常運行時正常運行時 原動機轉(zhuǎn)矩原動機轉(zhuǎn)矩=電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 發(fā)電機穩(wěn)定運行發(fā)

4、電機穩(wěn)定運行 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性 的基本概念的基本概念 靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性失是指電力系統(tǒng)受到小干擾后，不發(fā)生非周期性失 步或自發(fā)振蕩，自動恢復(fù)到初始運行狀態(tài)的能力。步或自發(fā)振蕩，自動恢復(fù)到初始運行狀態(tài)的能力。 暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機組保：是指電力系統(tǒng)受到大干擾后，各同步發(fā)電機組保 持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的能力。持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)的能力。 動態(tài)穩(wěn)定：動態(tài)穩(wěn)定：是指電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，在自動是指電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后

5、，在自動 調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程運行穩(wěn)定性的能力 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 一、同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程一、同步發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程 ET d d MMM t JJ M t T tS W d d d d2 0 J 0B K 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 B K J 2 S W T T TJ J為在發(fā)電機組轉(zhuǎn)子上施加額定轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子從停頓狀態(tài)加速為在發(fā)電機組轉(zhuǎn)子上施加額定轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子從停頓狀態(tài)加速 到額定轉(zhuǎn)速時所經(jīng)過的時間到額定轉(zhuǎn)速時所經(jīng)過的時間 2 N 2 N 2 0

6、2 N 2 0 J 60 2 44 n S GD S GD S J T 發(fā)電機飛輪轉(zhuǎn)矩發(fā)電機飛輪轉(zhuǎn)矩 B N NJi S S TT i iJ 折算折算 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 t t t d d d d d d 2 2 0 * 2 0 J M d d t T *e*T B eT 0B * PP S PP /S M M eT 2 0 J d d PP t T )( d d d d eT J 0 0 PP T t t )( 1 d d )1( d d eT J * 0* PP Tt t )( 1 d d )1( d d eT J 0 PP Tt t 轉(zhuǎn)子運動方程

7、轉(zhuǎn)子運動方程 )( 1 d d )1( d d eT J 0 PP Tt t 發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程式，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析計算中最基本發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動方程式，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析計算中最基本 的方程，方程式初看似乎簡單，但它的右函數(shù)，即機械功率和的方程，方程式初看似乎簡單，但它的右函數(shù)，即機械功率和 電磁功率卻是復(fù)雜的電磁功率卻是復(fù)雜的非線性非線性函數(shù)。在實際的多機電力系統(tǒng)中，函數(shù)。在實際的多機電力系統(tǒng)中， 電磁功率不單與本臺發(fā)電機的電磁特性、勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性等電磁功率不單與本臺發(fā)電機的電磁特性、勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性等 有關(guān)，而且還與其他發(fā)電機的電磁特性、負荷特性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與其他發(fā)電機的電

8、磁特性、負荷特性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 等有關(guān)，它是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析計算中最為復(fù)雜的部分?？傻扔嘘P(guān)，它是電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析計算中最為復(fù)雜的部分?？?以說，以說，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算的復(fù)雜性和工作量，取決于發(fā)電機電力系統(tǒng)穩(wěn)定性計算的復(fù)雜性和工作量，取決于發(fā)電機 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩( (或功率或功率) )的描述和計算的描述和計算。 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 二、發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩和功率二、發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩和功率 qddqE iiM 假設(shè)條件：假設(shè)條件： 1 1）略去發(fā)電機定子繞組電阻）略去發(fā)電機定子繞組電阻 2 2）設(shè)機組轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，）設(shè)機組轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，11 3 3）

9、不計定子繞組中的電磁暫態(tài)過程）不計定子繞組中的電磁暫態(tài)過程 4 4）發(fā)電機的某個電動勢，例如空載電動勢或暫態(tài)電動勢甚至）發(fā)電機的某個電動勢，例如空載電動勢或暫態(tài)電動勢甚至 端電壓為恒定。端電壓為恒定。 （一）簡單系統(tǒng)中發(fā)電機的功率（一）簡單系統(tǒng)中發(fā)電機的功率 1.1.隱極同步發(fā)電機的功隱極同步發(fā)電機的功角特性角特性 qqdd qdqd e )j)(j(Re Re IUIU IIUU IUP dqd ddqq 0 xIU xIUE (l) (l) 以空載電動勢和同步以空載電動勢和同步 電抗表示發(fā)電機電抗表示發(fā)電機 x UE P E sin d q q 功率極限功率極限 暫態(tài)磁阻功率暫態(tài)磁阻功率

10、（2 2）以暫態(tài)電動勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機）以暫態(tài)電動勢和暫態(tài)電抗表示發(fā)電機 xx xxU x UE P E sin2 2 sin dd dd 2 d q q 功率極限出現(xiàn)在功率極限出現(xiàn)在 功角大于功角大于90度時度時 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 暫態(tài)磁阻功率的出現(xiàn)帶來了功角特性計算的復(fù)雜化，在工程近暫態(tài)磁阻功率的出現(xiàn)帶來了功角特性計算的復(fù)雜化，在工程近 似計算中往往采取進一步的簡化似計算中往往采取進一步的簡化 E q E d sin x UE PE 經(jīng)典發(fā)電機模型經(jīng)典發(fā)電機模型 x x E U E xxI sin1arcsinarcsin d d ddq 第二

11、節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機組的機電特性同步發(fā)電機組的機電特性 （3 3）發(fā)電機端電壓為常數(shù)）發(fā)電機端電壓為常數(shù) G e G G sin x UU P U LTe xxx x x U U sin1arcsin d e G G 2.2.凸極式發(fā)電機的功凸極式發(fā)電機的功角特性角特性 （1 1）以空載電動勢和）以空載電動勢和 同步電抗表示發(fā)電機同步電抗表示發(fā)電機 qqdde IUIUP qqd ddqq 0 xIU xIUE xx xx U x UE P E sin2 2 sin qd qd 2 d q q xx xx U x UE PEsin2 2 sin qd qd 2 d q q 磁阻功率磁阻功率 磁

12、阻功率的影響：磁阻功率的影響： （1 1）使功率極限略有增加；）使功率極限略有增加； （2 2）使極限功率在）使極限功率在900，則，則D的正、負將決定系統(tǒng)是否穩(wěn)定：的正、負將決定系統(tǒng)是否穩(wěn)定： D0，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的。由于一般，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的。由于一般D不是很大，不是很大，p為負實部為負實部 的共軛根，即系統(tǒng)受到小干擾后，的共軛根，即系統(tǒng)受到小干擾后，和和作衰減振蕩。作衰減振蕩。 D00時的阻尼作時的阻尼作 用。當(dāng)用。當(dāng)0 0，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時，阻尼功率為正，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時，阻尼功率為正， 阻止轉(zhuǎn)速升高；反之，當(dāng)阻止轉(zhuǎn)速升高；反之，當(dāng)0 0時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速，時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

13、速低于同步轉(zhuǎn)速， 阻尼功率為負，阻止轉(zhuǎn)速進一步降低。阻尼功率為負，阻止轉(zhuǎn)速進一步降低。D D0 0則與上述情況相反，則與上述情況相反， 因而會促使系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。因而會促使系統(tǒng)振蕩失穩(wěn)。 一般發(fā)電機的自然阻尼功率系數(shù)為正數(shù)，只有在初始功角一般發(fā)電機的自然阻尼功率系數(shù)為正數(shù)，只有在初始功角 較小或者定子外電路中有串聯(lián)電容使定子回路總電阻相對于總較小或者定子外電路中有串聯(lián)電容使定子回路總電阻相對于總 電抗較大等極少數(shù)情況下，電抗較大等極少數(shù)情況下，D D可能為負數(shù)?？赡転樨摂?shù)。 第二節(jié)第二節(jié) 簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性 分析的小干擾法分析的小干擾法 發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)會產(chǎn)生阻尼作

14、用，這種阻尼效果稱為發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)會產(chǎn)生阻尼作用，這種阻尼效果稱為 人工阻尼人工阻尼。一般情況下，發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)產(chǎn)生正阻尼，。一般情況下，發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)產(chǎn)生正阻尼， 對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是有利的，但如果勵磁調(diào)節(jié)器參數(shù)配置不當(dāng)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是有利的，但如果勵磁調(diào)節(jié)器參數(shù)配置不當(dāng)， 也可能產(chǎn)生負阻尼，引發(fā)系統(tǒng)低頻振蕩?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是典型也可能產(chǎn)生負阻尼，引發(fā)系統(tǒng)低頻振蕩?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是典型 的復(fù)雜大系統(tǒng)，控制裝置眾多，如自動勵磁調(diào)節(jié)器（的復(fù)雜大系統(tǒng)，控制裝置眾多，如自動勵磁調(diào)節(jié)器（AVRAVR）、靜）、靜 止補償器（止補償器（SVCSVC）、可控電容器串聯(lián)補償（）、可控電容器串聯(lián)

15、補償（TCSCTCSC）等，這些控制）等，這些控制 裝置均會使電力系統(tǒng)產(chǎn)生人工阻尼，并使電力系統(tǒng)呈現(xiàn)復(fù)雜的裝置均會使電力系統(tǒng)產(chǎn)生人工阻尼，并使電力系統(tǒng)呈現(xiàn)復(fù)雜的 阻尼特性，如果這些控制裝置在阻尼作用方面協(xié)調(diào)不好，會使阻尼特性，如果這些控制裝置在阻尼作用方面協(xié)調(diào)不好，會使 電力系統(tǒng)出現(xiàn)負阻尼，從而產(chǎn)生低頻振蕩。所以，電力系統(tǒng)出現(xiàn)負阻尼，從而產(chǎn)生低頻振蕩。所以，各類控制裝各類控制裝 置的協(xié)調(diào)阻尼控制是一個重要的研究課題置的協(xié)調(diào)阻尼控制是一個重要的研究課題。 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 =90=90 人工穩(wěn)定區(qū)人工穩(wěn)定區(qū) 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)

16、節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 一、按電壓偏差比例調(diào)節(jié)勵磁一、按電壓偏差比例調(diào)節(jié)勵磁 （一）列出系統(tǒng)的狀態(tài)方程（一）列出系統(tǒng)的狀態(tài)方程 Geqe qe e qeq q d0 e J 0 d d d d 1 d d d d UKE t E T EE t E T P Tt t （1 1）P Pe e與與E Eqq、的關(guān)系的關(guān)系 q21 q q 0 e q q EKKE E P P P EE 0 d 0 q 2 0 dd d d2 0 d q 0 1 sin cos2cos q q q x U E P K xx xx U x UE P SK E E E （2 2）E

17、 Eq q與與E Eqq、的關(guān)系的關(guān)系 K K E E E E 4 q 3 0 q q 0 q q q E 1 E U xx xx K xxK sin / dd dd 4 d d3 （3 3）U UG G與與E Eqq、的關(guān)系的關(guān)系 q65 q 0 q G 0 G G EKKE E U U U d0G 0 d0Gq q0G 0q0Gd 0 G 5 sincos xU UxU xU UxU U K d dd q0G 0Gq 0 q G 6 x xx xU U E U K 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 qe q E E ee 6e e 5e

18、d03 d0 d0 4 J 2 J 1 0 1 0 11 0 00 000 TT KK T KK TKTT K T K T K qe q E E = （二）穩(wěn)定判據(jù)的分析（二）穩(wěn)定判據(jù)的分析 12 0121 0 nnn nn a pa pa papa 0246 1357 1234 1234 12 1 1 aaaa aaaa bbbb cccc ee f g 勞斯陣列勞斯陣列 1203 1 1 a aa a b a 1405 2 1 a aa a b a 1607 3 1 a aa a b a 1312 1 1 b aa b c b 1513 2 1 b aa b c b 1714 3 1 b

19、aa b c b 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 勞斯判據(jù)勞斯判據(jù)：方程所有根具有負實部的充分必要條件是方程的：方程所有根具有負實部的充分必要條件是方程的 所有系數(shù)和勞斯陣列第一列的各項均為正值。方程中實部為正所有系數(shù)和勞斯陣列第一列的各項均為正值。方程中實部為正 值的根數(shù)等于勞斯陣列中第一列中各項的正、負號改變的次數(shù)。值的根數(shù)等于勞斯陣列中第一列中各項的正、負號改變的次數(shù)。 特殊的情況是，如果僅勞斯陣列第一列的最后一項特殊的情況是，如果僅勞斯陣列第一列的最后一項g g1 1為負，說為負，說 明正、負號只改變一次，方程有一個正實根（表明系統(tǒng)

20、非周期明正、負號只改變一次，方程有一個正實根（表明系統(tǒng)非周期 地失去穩(wěn)定）。如果陣列第一列的倒數(shù)第二項地失去穩(wěn)定）。如果陣列第一列的倒數(shù)第二項f f1 1為負，則正、為負，則正、 負號改變兩次，方程有一對正實部的復(fù)根（表明系統(tǒng)周期振蕩負號改變兩次，方程有一對正實部的復(fù)根（表明系統(tǒng)周期振蕩 地失去穩(wěn)定）。地失去穩(wěn)定）。 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 qe q E E ee 6e e 5e d03 d0 d0 4 J 2 J 1 0 1 0 11 0 00 000 TT KK T KK TKTT K T K T K qe q E E = 0

21、43 2 3 3 1 4 0 apapapapa 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 e d0J0 TTTa 0 43 2 3 3 1 4 0 apapapapa 3eJ d0J1 / KTTTTa 3Je d0106eJ2 / KTTTKKKTa e4203e10 d0103 /TKKKTKTKa 5e204206e103104 /KKKKKKKKKKa 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 根據(jù)勞斯判據(jù)，系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是根據(jù)勞斯判據(jù)，系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是 0000000 1143210 cbaaa

22、aa， 系統(tǒng)穩(wěn)定的條件實際上是系統(tǒng)穩(wěn)定的條件實際上是 0-00 4 2 1 2 3032143 aaaaaaaaa， 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 （1） e4203e10 d0103 /TKKKTKTKa 900/ 900/ 900/ 4231 4231 4231 KKKK KKKK KKKK 900/ 900/ 900/ 4231 4231 4231 KKKK KKKK KKKK e4203e10 d0103 /TKKKTKTKa 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 （2） 5e204

23、206e103104 /KKKKKKKKKKa 5261 4231 mine,e / KKKK KKKK KK mine, K0 4 a即勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)不能低于即勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)不能低于 ，否則，否則 的條件的條件 不能滿足，勞斯陣列第一列最后一項為負，系統(tǒng)將非周期地失不能滿足，勞斯陣列第一列最后一項為負，系統(tǒng)將非周期地失 去穩(wěn)定。從物理意義上講，勵磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)過低說明勵磁去穩(wěn)定。從物理意義上講，勵磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)過低說明勵磁 調(diào)節(jié)器的作用發(fā)揮不足，此時系統(tǒng)失去穩(wěn)定的形式與無勵磁調(diào)調(diào)節(jié)器的作用發(fā)揮不足，此時系統(tǒng)失去穩(wěn)定的形式與無勵磁調(diào) 節(jié)時相同，是非周期的。節(jié)時相同，是非周期的。

24、 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 （3 3）0 4 2 1 2 30321 aaaaaaa 5 543 d e EqeEq d e dJ 2 e0 5 4 max, ee 11 )( )( 1 K KKK T T STST TTT T K K KK 通常，通常，為了使發(fā)電機端電壓波動不大，要求勵磁調(diào)節(jié)器放大為了使發(fā)電機端電壓波動不大，要求勵磁調(diào)節(jié)器放大 倍數(shù)整定得大些。倍數(shù)整定得大些。同時，勵磁調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)整定值越大，同時，勵磁調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)整定值越大， 維持發(fā)電機端電壓的能力就越強，輸電系統(tǒng)的功率極限也越大。維持發(fā)電機端電壓的能力就

25、越強，輸電系統(tǒng)的功率極限也越大。 然而式然而式(5-40)(5-40)卻限制采用較大的放大系數(shù)，或者放大系數(shù)整定卻限制采用較大的放大系數(shù)，或者放大系數(shù)整定 得大些，但只允許運行在較小的功角下，從而限制了輸送功率。得大些，但只允許運行在較小的功角下，從而限制了輸送功率。 5 543 d e EqeEq d e dJ 2 e0 5 4 max, ee 11 )( )( 1 K KKK T T STST TTT T K K KK 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 如果如果K KeeK Ke,maxe,max，將使勞斯陣列第一列的倒數(shù)第二項為負，將使

26、勞斯陣列第一列的倒數(shù)第二項為負， 系統(tǒng)將周期性地失去穩(wěn)定（系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩），失去穩(wěn)定的系統(tǒng)將周期性地失去穩(wěn)定（系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩），失去穩(wěn)定的 形式與無勵磁調(diào)節(jié)器的情況不同。進一步分析可知，形式與無勵磁調(diào)節(jié)器的情況不同。進一步分析可知，K KeeK Kemaxemax 時發(fā)電機電磁功率中會出現(xiàn)負的阻尼功率，這一負的阻尼功率時發(fā)電機電磁功率中會出現(xiàn)負的阻尼功率，這一負的阻尼功率 將誘發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生增幅振蕩，從而使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。將誘發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生增幅振蕩，從而使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。 總之，比例式勵磁調(diào)節(jié)器可以提高靜態(tài)穩(wěn)定性，即擴大了總之，比例式勵磁調(diào)節(jié)器可以提高靜態(tài)穩(wěn)定性，即擴大了 穩(wěn)定范圍（功角極限大于穩(wěn)定范

27、圍（功角極限大于9090）以及增大了功率極限，但勵磁）以及增大了功率極限，但勵磁 調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)是一個需要特別注意的問題。調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)是一個需要特別注意的問題。 第三節(jié)第三節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)對 靜態(tài)穩(wěn)定性的影響靜態(tài)穩(wěn)定性的影響 二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器二、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器 針對比例式勵磁調(diào)節(jié)器容易產(chǎn)生低頻振蕩失穩(wěn)而不能提高針對比例式勵磁調(diào)節(jié)器容易產(chǎn)生低頻振蕩失穩(wěn)而不能提高 放大倍數(shù)的情況，人們自然會考慮到如何引入能產(chǎn)生正阻尼功放大倍數(shù)的情況，人們自然會考慮到如何引入能產(chǎn)生正阻尼功 率的調(diào)節(jié)信號，以抵消勵磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)過大時產(chǎn)生的負阻率的調(diào)節(jié)信號，以抵消勵磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)過大時產(chǎn)

28、生的負阻 尼。尼?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS,Power System PSS,Power System StabilizerStabilizer），即將），即將也作為勵磁調(diào)節(jié)器的輸入信號，并經(jīng)也作為勵磁調(diào)節(jié)器的輸入信號，并經(jīng) 過適當(dāng)?shù)南辔谎a償環(huán)節(jié)，使發(fā)電機產(chǎn)生正阻尼功率。過適當(dāng)?shù)南辔谎a償環(huán)節(jié)，使發(fā)電機產(chǎn)生正阻尼功率。 加裝了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器后，勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)可以大加裝了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器后，勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)可以大 大提高，以致有可能保持發(fā)電機的端電壓恒定，穩(wěn)定極限達到大提高，以致有可能保持發(fā)電機的端電壓恒定，穩(wěn)定極限達到 P PU UG G功率特性

29、的最大值。功率特性的最大值。 三、調(diào)節(jié)勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定影響的綜述三、調(diào)節(jié)勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定影響的綜述 （1）無勵磁調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限由）無勵磁調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定極限由 SEq=0確定，它與確定，它與PEq的功率極限一致，為的功率極限一致，為 圖中的圖中的a點。點。 （2）當(dāng)發(fā)電機裝有按某運行參數(shù)偏移量調(diào)）當(dāng)發(fā)電機裝有按某運行參數(shù)偏移量調(diào) 節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器時，如果放大倍數(shù)選擇合節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器時，如果放大倍數(shù)選擇合 適，可以大致保持適，可以大致保持Eq = Eq |0|=常數(shù)。靜常數(shù)。靜 態(tài)穩(wěn)定極限由態(tài)穩(wěn)定極限由S Eq=0確定，它與確定，它與P Eq的功的功 率極限一致，即圖中的率極限一致，

30、即圖中的b點。點。 （3）當(dāng)發(fā)電機裝有按兩個運行參數(shù)偏移量）當(dāng)發(fā)電機裝有按兩個運行參數(shù)偏移量 調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器，例如帶電壓校正器的調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器，例如帶電壓校正器的 復(fù)式勵磁裝置時，如電流放大倍數(shù)合適，穩(wěn)復(fù)式勵磁裝置時，如電流放大倍數(shù)合適，穩(wěn) 定極限同樣可與定極限同樣可與S Eq=0對應(yīng)，同時電壓校對應(yīng)，同時電壓校 正器也可使發(fā)電機大致保持恒定，則穩(wěn)定極正器也可使發(fā)電機大致保持恒定，則穩(wěn)定極 限運行點為圖中的限運行點為圖中的c點。點。 （4）在裝有）在裝有PSS或強力式調(diào)節(jié)器情況下，或強力式調(diào)節(jié)器情況下， 系統(tǒng)穩(wěn)定極限運行點可達圖中的系統(tǒng)穩(wěn)定極限運行點可達圖中的d點，即點，即 PUG的最

31、大功率，對應(yīng)的最大功率，對應(yīng)SUG=0。 第四節(jié)第四節(jié) 實際電力系統(tǒng)的實際電力系統(tǒng)的 靜態(tài)穩(wěn)定性分析靜態(tài)穩(wěn)定性分析 一、小干擾法在復(fù)雜電力系統(tǒng)中的應(yīng)用一、小干擾法在復(fù)雜電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 GT電網(wǎng)電網(wǎng) 負荷負荷 調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng) 微分方程微分方程代數(shù)方程代數(shù)方程 負荷模型負荷模型 第四節(jié)第四節(jié) 實際電力系統(tǒng)的實際電力系統(tǒng)的 靜態(tài)穩(wěn)定性分析靜態(tài)穩(wěn)定性分析 直流輸電及其控制系統(tǒng)直流輸電及其控制系統(tǒng) 靜止補償器（靜止補償器（SVCSVC） 可控串聯(lián)補償器（可控串聯(lián)補償器（TCSCTCSC） 微分方程微分方程 特征值計算特征值計算一般采用數(shù)值迭代方法，具體處理方式有兩種：一般采用數(shù)值迭代

32、方法，具體處理方式有兩種： 一種是消去數(shù)學(xué)模型（微分代數(shù)方程）中的代數(shù)方程，形成系一種是消去數(shù)學(xué)模型（微分代數(shù)方程）中的代數(shù)方程，形成系 統(tǒng)狀態(tài)矩陣，然后計算狀態(tài)矩陣的特征值；另一種是微分方程統(tǒng)狀態(tài)矩陣，然后計算狀態(tài)矩陣的特征值；另一種是微分方程 和代數(shù)方程交替進行迭代，最后求出系統(tǒng)的特征值。和代數(shù)方程交替進行迭代，最后求出系統(tǒng)的特征值。 第四節(jié)第四節(jié) 實際電力系統(tǒng)的實際電力系統(tǒng)的 靜態(tài)穩(wěn)定性分析靜態(tài)穩(wěn)定性分析 特征值計算的基本步驟如下：特征值計算的基本步驟如下： 1 1）列寫電力系統(tǒng)各元件的微分方程以及聯(lián)系各元件間關(guān)系的）列寫電力系統(tǒng)各元件的微分方程以及聯(lián)系各元件間關(guān)系的 代數(shù)方程代數(shù)方程(

33、 (如網(wǎng)絡(luò)方程如網(wǎng)絡(luò)方程) )。 2 2）分別對微分方程和代數(shù)方程線性化。）分別對微分方程和代數(shù)方程線性化。 3 3）消去方程中的非狀態(tài)變量，求出線性化狀態(tài)方程及矩陣）消去方程中的非狀態(tài)變量，求出線性化狀態(tài)方程及矩陣A A。 4 4）進行給定運行情況的潮流計算，確定）進行給定運行情況的潮流計算，確定A A矩陣各元素的值。矩陣各元素的值。 5 5）計算）計算A A矩陣的特征值，根據(jù)小干擾法判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。矩陣的特征值，根據(jù)小干擾法判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 商品化的軟件：商品化的軟件：PSASP、SSET、PSSE 第四節(jié)第四節(jié) 實際電力系統(tǒng)的實際電力系統(tǒng)的 靜態(tài)穩(wěn)定性分析靜態(tài)穩(wěn)定性分析 二、小干擾法

34、應(yīng)用中需注意的問題二、小干擾法應(yīng)用中需注意的問題 （一）復(fù)雜電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判別法（一）復(fù)雜電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的判別法 對復(fù)雜電力系統(tǒng)，無法再導(dǎo)出反映特征值性質(zhì)的用運行參數(shù)對復(fù)雜電力系統(tǒng)，無法再導(dǎo)出反映特征值性質(zhì)的用運行參數(shù) 表示的簡單穩(wěn)定性判斷條件，也不能求出穩(wěn)定極限功率，而只能表示的簡單穩(wěn)定性判斷條件，也不能求出穩(wěn)定極限功率，而只能 由給定的運行方式，確定由給定的運行方式，確定A A矩陣的元素值，然后借助于計算機，矩陣的元素值，然后借助于計算機， 求出全部的特征值，或者對間接判斷特征值性質(zhì)的判據(jù)（如勞斯求出全部的特征值，或者對間接判斷特征值性質(zhì)的判據(jù)（如勞斯 判據(jù)等）進行計算，從而判斷系統(tǒng)在給定的運行方式下是否具有判據(jù)等）進行計算，從而判斷系統(tǒng)在給定的運行方式下是否具有 靜態(tài)穩(wěn)定性。靜態(tài)穩(wěn)定性。 第四節(jié)第四節(jié) 實際電力系統(tǒng)的實際電力系統(tǒng)的 靜態(tài)穩(wěn)定性分析靜態(tài)穩(wěn)定性分析 （二）關(guān)于參考軸的選擇（二）關(guān)于參考軸的選擇 進行多機系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析時，有兩種參考軸的選取進行多機系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析時，有兩種參考軸的選取 方式：一是以發(fā)電機轉(zhuǎn)子相對于同步旋轉(zhuǎn)軸的角度和相對于同方式：一是以發(fā)電機轉(zhuǎn)子相對于同步旋轉(zhuǎn)軸的角度和相對于同 步轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，即以絕對角和絕對速度作為變量；二是以某一步轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，即以絕對角和絕對速度作為變量；二是以某一