電力系統(tǒng)穩(wěn)定和系統(tǒng)振蕩

1、一、穩(wěn)定性概述一、穩(wěn)定性概述不發(fā)生主系統(tǒng)的非同步運(yùn)行不發(fā)生主系統(tǒng)的非同步運(yùn)行 功角穩(wěn)定（也稱同步運(yùn)行穩(wěn)定性）功角穩(wěn)定（也稱同步運(yùn)行穩(wěn)定性） 不發(fā)生頻率崩潰不發(fā)生頻率崩潰 頻率穩(wěn)定頻率穩(wěn)定 不發(fā)生電壓崩潰不發(fā)生電壓崩潰 電壓穩(wěn)定電壓穩(wěn)定 為分析方便，為分析方便，又將穩(wěn)定性問題分為：又將穩(wěn)定性問題分為：小擾動下的靜態(tài)穩(wěn)定小擾動下的靜態(tài)穩(wěn)定大擾動下的暫態(tài)穩(wěn)定大擾動下的暫態(tài)穩(wěn)定長過程的動態(tài)穩(wěn)定長過程的動態(tài)穩(wěn)定 2001版版電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則附錄中給出的有關(guān)穩(wěn)定的定義：附錄中給出的有關(guān)穩(wěn)定的定義：電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到事故擾動電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是指電力系統(tǒng)受到事故擾動后保持穩(wěn)定

2、運(yùn)行的能力。通常根據(jù)動態(tài)過程的特后保持穩(wěn)定運(yùn)行的能力。通常根據(jù)動態(tài)過程的特征和參與動作的元件及控制系統(tǒng)，將穩(wěn)定性的研征和參與動作的元件及控制系統(tǒng)，將穩(wěn)定性的研究劃分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定、電壓究劃分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定。穩(wěn)定。 二、靜態(tài)穩(wěn)定二、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)生非周期性失步，自動恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)生非周期性失步，自動恢復(fù)到起始運(yùn)行狀態(tài)的能力。能力。1功角靜穩(wěn)功角靜穩(wěn)以最簡單的單機(jī)無限大系統(tǒng)為例。以最簡單的單機(jī)無限大系統(tǒng)為例。設(shè)發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，并采用設(shè)發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，并采用E，xd模型。發(fā)模型。發(fā)

3、電機(jī)電勢電機(jī)電勢E至無限大系統(tǒng)間總電抗為至無限大系統(tǒng)間總電抗為x。發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)電勢與無限大母線電壓之間夾角為電勢與無限大母線電壓之間夾角為。系統(tǒng)輸送的電磁功率為：系統(tǒng)輸送的電磁功率為：原動機(jī)的機(jī)械功率原動機(jī)的機(jī)械功率即系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)輸送的功率：即系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)輸送的功率： sinXUEP zTPP a點(diǎn)靜態(tài)穩(wěn)定。點(diǎn)靜態(tài)穩(wěn)定。 b點(diǎn)靜態(tài)不穩(wěn)定點(diǎn)靜態(tài)不穩(wěn)定 靜穩(wěn)定判據(jù)為：靜穩(wěn)定判據(jù)為： 當(dāng)時(shí)，對應(yīng)極限傳輸功率當(dāng)時(shí)，對應(yīng)極限傳輸功率Pj 相應(yīng)的靜穩(wěn)定儲備系數(shù)為：相應(yīng)的靜穩(wěn)定儲備系數(shù)為： 在正常運(yùn)行方式下，對不同的電力系統(tǒng)，按在正常運(yùn)行方式下，對不同的電力系統(tǒng)，按功角判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)（功角

4、判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)（KP）應(yīng)為）應(yīng)為15%20%，在事故后運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方式，在事故后運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方式下，下，KP不得低于不得低于10%。 0ddP0ddP%100zzjPPPPK提高極限傳輸功率即可提高系統(tǒng)的靜穩(wěn)提高極限傳輸功率即可提高系統(tǒng)的靜穩(wěn)發(fā)電機(jī)采用自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置發(fā)電機(jī)采用自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置輸電線采用分裂導(dǎo)線輸電線采用分裂導(dǎo)線輸電線采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償輸電線采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)縮小電氣距離改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)縮小電氣距離采用中間補(bǔ)償設(shè)備維持電壓恒定采用中間補(bǔ)償設(shè)備維持電壓恒定 （如靜止補(bǔ)償器）（如靜止補(bǔ)償器）提高輸電線電壓等級提高輸電線電壓等級2電壓靜穩(wěn)電壓靜穩(wěn)電壓靜

5、穩(wěn)定判據(jù)為：電壓靜穩(wěn)定判據(jù)為：式中式中Q為電源無功與負(fù)荷無功之差。若為電源無功與負(fù)荷無功之差。若則電壓下降，將更加導(dǎo)致系統(tǒng)無功的不足，系統(tǒng)則電壓下降，將更加導(dǎo)致系統(tǒng)無功的不足，系統(tǒng)電壓崩潰。電壓崩潰。當(dāng)時(shí)，對應(yīng)母線臨界電壓當(dāng)時(shí)，對應(yīng)母線臨界電壓c 。相應(yīng)的靜穩(wěn)定儲備系數(shù)為：相應(yīng)的靜穩(wěn)定儲備系數(shù)為：（ Uz為母線正常電壓）為母線正常電壓）0dUdQ0dUdQ0dUdQ%100zczVUUUK在正常運(yùn)行方式下，對不同的電力系統(tǒng)，按在正常運(yùn)行方式下，對不同的電力系統(tǒng)，按無功電壓判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)（無功電壓判據(jù)計(jì)算的靜態(tài)穩(wěn)定儲備系數(shù)（KV）為為10%15%。在事故后運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方。在事故

6、后運(yùn)行方式和特殊運(yùn)行方式下，式下，KV不得低于不得低于8%。三、暫態(tài)穩(wěn)定三、暫態(tài)穩(wěn)定以下圖所示：以下圖所示：單機(jī)無限大系統(tǒng)線路始端發(fā)生短路說明暫穩(wěn)。單機(jī)無限大系統(tǒng)線路始端發(fā)生短路說明暫穩(wěn)。簡單考慮發(fā)電機(jī)自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的作用簡單考慮發(fā)電機(jī)自動勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置的作用發(fā)電機(jī)采用發(fā)電機(jī)采用E，xd模型。模型。 .正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)電抗：系統(tǒng)電抗： 電磁功率：電磁功率：21I2TlTdxxxxxsinIIxUEP .故障存在時(shí)，故障存在時(shí)，系統(tǒng)電抗：系統(tǒng)電抗：x：不同短路時(shí)的附加電抗。：不同短路時(shí)的附加電抗。 短路類型短路類型 x三相短路三相短路 0兩相短路接地兩相短路接地x2/x0兩相相間短路兩相

7、相間短路x2單相短路單相短路x2+x0 x2、x0：系統(tǒng)負(fù)序、零序總阻抗：系統(tǒng)負(fù)序、零序總阻抗xxxxxxxxxxTlTdTlTd2121II22 電磁功率：電磁功率：.故障切除后故障切除后系統(tǒng)電抗：系統(tǒng)電抗：電磁功率：電磁功率： sinIIIIxUEP 21IIITlTdxxxxxsinIIIIIIxUEP單機(jī)無限大系統(tǒng)能否暫穩(wěn)的條件為：單機(jī)無限大系統(tǒng)能否暫穩(wěn)的條件為：最大可能減速面積大于加速面積。最大可能減速面積大于加速面積。 四種短路對暫穩(wěn)的影響，四種短路對暫穩(wěn)的影響，三相短路最不利三相短路最不利以下依次為：兩相短路接地以下依次為：兩相短路接地兩相相間短路兩相相間短路單相短路單相短路 任

8、何可以減小加速面積，或增大最大可能減任何可以減小加速面積，或增大最大可能減速面積的措施，均認(rèn)為是對暫穩(wěn)有利。速面積的措施，均認(rèn)為是對暫穩(wěn)有利。任何提高靜穩(wěn)的措施均對暫穩(wěn)有利。任何提高靜穩(wěn)的措施均對暫穩(wěn)有利。 繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)快速切除故障繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)快速切除故障線路采用自動重合閘線路采用自動重合閘（對暫穩(wěn)而言：單相重合閘好于三相重合閘）（對暫穩(wěn)而言：單相重合閘好于三相重合閘）發(fā)電機(jī)采用快速勵(lì)磁系統(tǒng)，增加強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)發(fā)電機(jī)采用快速勵(lì)磁系統(tǒng)，增加強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)汽輪機(jī)快關(guān)汽門汽輪機(jī)快關(guān)汽門水電機(jī)組電氣制動水電機(jī)組電氣制動變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地長線路中間設(shè)置開關(guān)站長線路中間設(shè)置開關(guān)站線路采用

9、串聯(lián)電容補(bǔ)償線路采用串聯(lián)電容補(bǔ)償采用無功補(bǔ)償裝置采用無功補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)連鎖切機(jī)實(shí)現(xiàn)連鎖切機(jī) 2001版版電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大擾動后，各同暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)受到大擾動后，各同步電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢復(fù)到原來步電機(jī)保持同步運(yùn)行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力。通常指保持第一或第二振穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式的能力。通常指保持第一或第二振蕩周期不失步的功角穩(wěn)定。蕩周期不失步的功角穩(wěn)定。 暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是電網(wǎng)遭受每一次大擾動后，暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是電網(wǎng)遭受每一次大擾動后，引起電力系統(tǒng)各機(jī)組之間功角相對增大，在經(jīng)過引起電力系統(tǒng)各機(jī)組之間功角相對增大，在經(jīng)過

10、第一或第二振蕩周期不失步，作同步的衰減振蕩，第一或第二振蕩周期不失步，作同步的衰減振蕩，系統(tǒng)中樞點(diǎn)電壓逐漸恢復(fù)。系統(tǒng)中樞點(diǎn)電壓逐漸恢復(fù)。 我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)我國電力系統(tǒng)承受大擾動能力的安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)分為三級。分為三級。第一級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常第一級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電；供電；第二級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分第二級標(biāo)準(zhǔn)：保持穩(wěn)定運(yùn)行，但允許損失部分負(fù)荷；負(fù)荷；第三級標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，第三級標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少必須防止系統(tǒng)崩潰并盡量減少負(fù)荷損失。負(fù)荷損失。 第一級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：第一級安全穩(wěn)定標(biāo)

11、準(zhǔn)：正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)受到下述單一正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)受到下述單一元件故障擾動后，保護(hù)、開關(guān)及重合閘正確動元件故障擾動后，保護(hù)、開關(guān)及重合閘正確動作，不采取穩(wěn)定控制措施，必須保持電力系統(tǒng)作，不采取穩(wěn)定控制措施，必須保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電，其他元件不超過穩(wěn)定運(yùn)行和電網(wǎng)的正常供電，其他元件不超過規(guī)定的事故過負(fù)荷能力，不發(fā)生連鎖跳閘。規(guī)定的事故過負(fù)荷能力，不發(fā)生連鎖跳閘。 a)任何線路單相瞬時(shí)接地故障重合成功；任何線路單相瞬時(shí)接地故障重合成功；b)同級電壓的雙回線或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回線同級電壓的雙回線或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回線單相永久故障重合不成功及無故障三相斷開不單相永久故

12、障重合不成功及無故障三相斷開不重合；重合；c) 同級電壓的雙回線或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回同級電壓的雙回線或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一回線三相故障斷開不重合；線三相故障斷開不重合；d)任一發(fā)電機(jī)跳閘或失磁；任一發(fā)電機(jī)跳閘或失磁；e)受端系統(tǒng)任一變壓器故障退出運(yùn)行；受端系統(tǒng)任一變壓器故障退出運(yùn)行；f)任一大負(fù)荷突然變化；任一大負(fù)荷突然變化；g)任一回交流聯(lián)絡(luò)線故障或無故障斷開不重合；任一回交流聯(lián)絡(luò)線故障或無故障斷開不重合；h)直流輸電線路單極故障。直流輸電線路單極故障。但對于發(fā)電廠的交流送出線路三相故障，發(fā)但對于發(fā)電廠的交流送出線路三相故障，發(fā)電廠的直流送出線路單極故障，兩級電壓的電磁電廠的直流送出線路單極

13、故障，兩級電壓的電磁環(huán)網(wǎng)中單回高一級電壓線路故障或無故障斷開，環(huán)網(wǎng)中單回高一級電壓線路故障或無故障斷開，必要時(shí)可采用切機(jī)或快速降低發(fā)電機(jī)組出力的措必要時(shí)可采用切機(jī)或快速降低發(fā)電機(jī)組出力的措施。施。 第二級安全標(biāo)準(zhǔn)：第二級安全標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)受到下述較嚴(yán)重正常運(yùn)行方式下的電力系統(tǒng)受到下述較嚴(yán)重的故障擾動后，保護(hù)、開關(guān)及重合閘正確動作，的故障擾動后，保護(hù)、開關(guān)及重合閘正確動作，應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行，必要時(shí)允許采取切機(jī)和切應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行，必要時(shí)允許采取切機(jī)和切負(fù)荷等穩(wěn)定控制措施。負(fù)荷等穩(wěn)定控制措施。a)單回線單相永久性故障重合不成功及無故障三單回線單相永久性故障重合不成功及無故障三相斷開

14、不重合；相斷開不重合；b)任一段母線故障；任一段母線故障；c) 同桿并架雙回線的異名兩相同時(shí)發(fā)生單相接同桿并架雙回線的異名兩相同時(shí)發(fā)生單相接地故障重合不成功，雙回線三相同時(shí)跳開；地故障重合不成功，雙回線三相同時(shí)跳開；d) 直流輸電線路雙極故障。直流輸電線路雙極故障。 第三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：電力系統(tǒng)因下列情第三級安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：電力系統(tǒng)因下列情況導(dǎo)致穩(wěn)定破壞時(shí)，必須采取措施，防止系統(tǒng)況導(dǎo)致穩(wěn)定破壞時(shí)，必須采取措施，防止系統(tǒng)崩潰，避免造成長時(shí)間大面積停電和對最重要崩潰，避免造成長時(shí)間大面積停電和對最重要用戶（包括廠用電）的災(zāi)害性停電，使負(fù)荷損用戶（包括廠用電）的災(zāi)害性停電，使負(fù)荷損失盡可能減少到最小，

15、電力系統(tǒng)應(yīng)盡快恢復(fù)正失盡可能減少到最小，電力系統(tǒng)應(yīng)盡快恢復(fù)正常運(yùn)行。常運(yùn)行。a)故障時(shí)開關(guān)拒動；故障時(shí)開關(guān)拒動；b)故障時(shí)繼電保護(hù)、自動裝置誤動或拒動；故障時(shí)繼電保護(hù)、自動裝置誤動或拒動；c)自動調(diào)節(jié)裝置失靈；自動調(diào)節(jié)裝置失靈；d)多重故障；多重故障；e)失去大容量發(fā)電廠；失去大容量發(fā)電廠；f)其他偶然因素。其他偶然因素。四、動態(tài)穩(wěn)定四、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，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程的運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。動態(tài)穩(wěn)定的過程可過程的運(yùn)行穩(wěn)定性的能力。動態(tài)穩(wěn)定的過程可能持續(xù)數(shù)十秒至

16、幾分鐘。后者包括鍋爐、帶負(fù)能持續(xù)數(shù)十秒至幾分鐘。后者包括鍋爐、帶負(fù)荷調(diào)節(jié)變壓器分接頭、負(fù)荷自動恢復(fù)等更長響荷調(diào)節(jié)變壓器分接頭、負(fù)荷自動恢復(fù)等更長響應(yīng)時(shí)間的動力系統(tǒng)的調(diào)整，又稱為長過程動態(tài)應(yīng)時(shí)間的動力系統(tǒng)的調(diào)整，又稱為長過程動態(tài)穩(wěn)定性。電壓失穩(wěn)問題有時(shí)與長過程動態(tài)有關(guān)。穩(wěn)定性。電壓失穩(wěn)問題有時(shí)與長過程動態(tài)有關(guān)。與快速勵(lì)磁系統(tǒng)有關(guān)的負(fù)阻尼或弱阻尼低頻增與快速勵(lì)磁系統(tǒng)有關(guān)的負(fù)阻尼或弱阻尼低頻增幅遮擋可能出現(xiàn)在正常工況下，系統(tǒng)受到小干幅遮擋可能出現(xiàn)在正常工況下，系統(tǒng)受到小干擾后的動態(tài)過程中（稱之為小擾動動態(tài)穩(wěn)定），擾后的動態(tài)過程中（稱之為小擾動動態(tài)穩(wěn)定），或系統(tǒng)受到大擾動后的動態(tài)過程中，一般可持或系統(tǒng)

17、受到大擾動后的動態(tài)過程中，一般可持續(xù)發(fā)展續(xù)發(fā)展10s20s后，進(jìn)一步導(dǎo)致保護(hù)動作，使后，進(jìn)一步導(dǎo)致保護(hù)動作，使其他元件跳閘，問題進(jìn)一步惡化。其他元件跳閘，問題進(jìn)一步惡化。 動暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是在受到小的或大動暫態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)是在受到小的或大的擾動后，在動態(tài)搖擺過程中發(fā)電機(jī)相對的擾動后，在動態(tài)搖擺過程中發(fā)電機(jī)相對功角和輸電線路功率呈衰減振蕩狀態(tài)，電功角和輸電線路功率呈衰減振蕩狀態(tài)，電壓和頻率能恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。壓和頻率能恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)。 現(xiàn)在，動態(tài)穩(wěn)定一般主要研究系統(tǒng)阻尼現(xiàn)在，動態(tài)穩(wěn)定一般主要研究系統(tǒng)阻尼的問題。前面所述的功角穩(wěn)定，系統(tǒng)之所以的問題。前面所述的功角穩(wěn)定，系統(tǒng)之所以能夠穩(wěn)定，一個(gè)

18、前提條件是作衰減振蕩。阻能夠穩(wěn)定，一個(gè)前提條件是作衰減振蕩。阻尼力矩，是指發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，發(fā)尼力矩，是指發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電機(jī)本身所具有的反應(yīng)于轉(zhuǎn)速變化的力矩，電機(jī)本身所具有的反應(yīng)于轉(zhuǎn)速變化的力矩，所謂正的阻尼力矩，是指這種力矩的方向正所謂正的阻尼力矩，是指這種力矩的方向正好制止轉(zhuǎn)速變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，正阻尼起好制止轉(zhuǎn)速變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，正阻尼起制動作用，而轉(zhuǎn)速減小時(shí)，正阻尼起加速作制動作用，而轉(zhuǎn)速減小時(shí)，正阻尼起加速作用。因而系統(tǒng)具有正阻尼時(shí)，振蕩將衰減。用。因而系統(tǒng)具有正阻尼時(shí)，振蕩將衰減。動態(tài)穩(wěn)定，要求系統(tǒng)必須具有正阻尼。動態(tài)穩(wěn)定，要求系統(tǒng)必須具有正阻尼。單從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

19、看，由于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子單從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)看，由于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的阻尼繞組，以及汽輪發(fā)電機(jī)的整體轉(zhuǎn)子本上的阻尼繞組，以及汽輪發(fā)電機(jī)的整體轉(zhuǎn)子本身的作用（等效于阻尼繞組），當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子身的作用（等效于阻尼繞組），當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子空間因電樞反應(yīng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子空間因電樞反應(yīng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速不同時(shí)（），即產(chǎn)生阻尼力矩。轉(zhuǎn)速不同時(shí)（），即產(chǎn)生阻尼力矩。因動態(tài)失穩(wěn)是振蕩性失穩(wěn)，有一定振蕩頻率，因動態(tài)失穩(wěn)是振蕩性失穩(wěn)，有一定振蕩頻率，引入正弦振蕩概念，阻尼繞組產(chǎn)生的阻尼力矩引入正弦振蕩概念，阻尼繞組產(chǎn)生的阻尼力矩與與同相位，是正阻尼力矩。因而一般系統(tǒng)沒同相位，是正阻尼力矩。因而一般系統(tǒng)沒有

20、動態(tài)失穩(wěn)問題。有動態(tài)失穩(wěn)問題。 0發(fā)電機(jī)的快速勵(lì)磁系統(tǒng)感受發(fā)電機(jī)機(jī)端發(fā)電機(jī)的快速勵(lì)磁系統(tǒng)感受發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的變化，從而改變勵(lì)磁電壓。以單機(jī)無電壓的變化，從而改變勵(lì)磁電壓。以單機(jī)無限大系統(tǒng)為例，當(dāng)因某擾動使發(fā)電機(jī)的相位限大系統(tǒng)為例，當(dāng)因某擾動使發(fā)電機(jī)的相位從初始的從初始的0，有一個(gè)正的，有一個(gè)正的的變化，由于系的變化，由于系統(tǒng)功率增大，電流增大，機(jī)端電壓下降統(tǒng)功率增大，電流增大，機(jī)端電壓下降UG，快速勵(lì)磁系統(tǒng)測得機(jī)端電壓下降后，將基本快速勵(lì)磁系統(tǒng)測得機(jī)端電壓下降后，將基本無時(shí)限地由放大系統(tǒng)放大若干倍地增大勵(lì)磁無時(shí)限地由放大系統(tǒng)放大若干倍地增大勵(lì)磁電壓電壓Uf。由于勵(lì)磁回路的時(shí)滯，勵(lì)磁電流只。由于

21、勵(lì)磁回路的時(shí)滯，勵(lì)磁電流只能慢慢增加，慢慢增大氣隙磁束，以提高發(fā)能慢慢增加，慢慢增大氣隙磁束，以提高發(fā)電機(jī)端電壓，實(shí)現(xiàn)電壓校正。電機(jī)端電壓，實(shí)現(xiàn)電壓校正。 因因成正弦變化，而成正弦變化，而故故總是超前總是超前90。采用快速勵(lì)磁后，。采用快速勵(lì)磁后，前述情況下，為負(fù)，為負(fù)，為正。前述情況下，為負(fù)，為負(fù)，為正。又因勵(lì)磁回路有很大的電感，勵(lì)磁電流又因勵(lì)磁回路有很大的電感，勵(lì)磁電流If將滯后將滯后Uf約約90，即滯后，即滯后約約90，從而與，從而與差差180。因之，該情況下，由快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的機(jī)因之，該情況下，由快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的機(jī)端電壓增高，和因此電壓增高所引起的額外增加端電壓增高，和因此

22、電壓增高所引起的額外增加的力矩，將與的力矩，將與差差180，是負(fù)阻尼力矩，這是，是負(fù)阻尼力矩，這是快速勵(lì)磁系統(tǒng)引起系統(tǒng)動態(tài)失穩(wěn)的根本機(jī)理。快速勵(lì)磁系統(tǒng)引起系統(tǒng)動態(tài)失穩(wěn)的根本機(jī)理。 dtdGUGfUUfU由于發(fā)電機(jī)阻尼繞組的正阻尼，只要勵(lì)磁調(diào)由于發(fā)電機(jī)阻尼繞組的正阻尼，只要勵(lì)磁調(diào)節(jié)的負(fù)阻尼效應(yīng)不過大，綜合的阻尼作用仍可為節(jié)的負(fù)阻尼效應(yīng)不過大，綜合的阻尼作用仍可為正，故可用降低勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)來維持系正，故可用降低勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)來維持系統(tǒng)動穩(wěn)。統(tǒng)動穩(wěn)。當(dāng)系統(tǒng)總體為負(fù)阻尼時(shí)，因擾動產(chǎn)生的振蕩，當(dāng)系統(tǒng)總體為負(fù)阻尼時(shí)，因擾動產(chǎn)生的振蕩，將在負(fù)阻尼的作用下，或因振蕩發(fā)散而引起系統(tǒng)將在負(fù)阻尼的作用

23、下，或因振蕩發(fā)散而引起系統(tǒng)間失去同步，或由于系統(tǒng)中某些參數(shù)的非線性而間失去同步，或由于系統(tǒng)中某些參數(shù)的非線性而使振蕩的幅值最終趨于某一定值。負(fù)阻尼系統(tǒng)在使振蕩的幅值最終趨于某一定值。負(fù)阻尼系統(tǒng)在小擾動的作用下常會發(fā)生后者的現(xiàn)象，線路上出小擾動的作用下常會發(fā)生后者的現(xiàn)象，線路上出現(xiàn)持續(xù)的功率搖擺，振蕩頻率一般在現(xiàn)持續(xù)的功率搖擺，振蕩頻率一般在0.22.5Hz范圍內(nèi)，稱之為低頻振蕩。范圍內(nèi)，稱之為低頻振蕩。經(jīng)驗(yàn)及研究表明，電廠出線及系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線經(jīng)驗(yàn)及研究表明，電廠出線及系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線功率過大，或系統(tǒng)之間聯(lián)系電抗過大的情況下，功率過大，或系統(tǒng)之間聯(lián)系電抗過大的情況下，更易誘發(fā)低頻振蕩。更易誘發(fā)低頻振蕩

24、。 提高動穩(wěn)最有效的方法是在快速勵(lì)磁系統(tǒng)的提高動穩(wěn)最有效的方法是在快速勵(lì)磁系統(tǒng)的輸入回路中引入反應(yīng)機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的附加環(huán)節(jié)，輸入回路中引入反應(yīng)機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的附加環(huán)節(jié)，并做到機(jī)端電壓的變化與轉(zhuǎn)速變化同相，以達(dá)到并做到機(jī)端電壓的變化與轉(zhuǎn)速變化同相，以達(dá)到提供正阻尼的最終要求，該引入反應(yīng)轉(zhuǎn)速的附加提供正阻尼的最終要求，該引入反應(yīng)轉(zhuǎn)速的附加環(huán)節(jié)，稱之為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器環(huán)節(jié)，稱之為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）。國外有利用晶閘管控制靜止補(bǔ)償器進(jìn)行附加國外有利用晶閘管控制靜止補(bǔ)償器進(jìn)行附加穩(wěn)定控制增加系統(tǒng)正阻尼的方法，提高動穩(wěn)，穩(wěn)定控制增加系統(tǒng)正阻尼的方法，提高動穩(wěn)，效果很好。效果很好。 五、系統(tǒng)振蕩（異步運(yùn)行）五

25、、系統(tǒng)振蕩（異步運(yùn)行） 電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定破壞，失去同步，將導(dǎo)致電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定破壞，失去同步，將導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。系統(tǒng)振蕩。造成系統(tǒng)振蕩的具體原因主要有：造成系統(tǒng)振蕩的具體原因主要有：輸電線輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞；路輸送功率超過極限值造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞；電電網(wǎng)發(fā)生短路故障，切除大容量發(fā)電、輸電或變電網(wǎng)發(fā)生短路故障，切除大容量發(fā)電、輸電或變電設(shè)備，負(fù)荷瞬時(shí)發(fā)生較大突變等造成電力系統(tǒng)暫設(shè)備，負(fù)荷瞬時(shí)發(fā)生較大突變等造成電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞；態(tài)穩(wěn)定破壞；環(huán)狀系統(tǒng)（或并列雙回線）突然環(huán)狀系統(tǒng)（或并列雙回線）突然開環(huán)，使兩部分系統(tǒng)聯(lián)系阻抗突然增大，引起動開環(huán)，使兩部分系統(tǒng)聯(lián)系阻抗突然增大，引

26、起動穩(wěn)定破壞而失去同步；穩(wěn)定破壞而失去同步；大容量機(jī)組跳閘或失磁，大容量機(jī)組跳閘或失磁，使系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷增長或使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降，使系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷增長或使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降，造成聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定極限降低，引起穩(wěn)定破壞；造成聯(lián)絡(luò)線穩(wěn)定極限降低，引起穩(wěn)定破壞；電源間非同步合閘未能拖入同步。電源間非同步合閘未能拖入同步。 系統(tǒng)進(jìn)入異步運(yùn)行，將導(dǎo)致電壓、電流、功率的系統(tǒng)進(jìn)入異步運(yùn)行，將導(dǎo)致電壓、電流、功率的大幅振蕩。大幅振蕩。以單機(jī)無限大系統(tǒng)的電壓說明。以單機(jī)無限大系統(tǒng)的電壓說明。 其電壓電流向量圖為：其電壓電流向量圖為：當(dāng)單機(jī)與無限大系統(tǒng)之間的當(dāng)單機(jī)與無限大系統(tǒng)之間的角在失步后在角在失步后在0360往復(fù)變化

27、時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)電壓將產(chǎn)生振蕩，往復(fù)變化時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)電壓將產(chǎn)生振蕩，而在時(shí)，在距無限大母線處，而在時(shí)，在距無限大母線處，電壓將降低為電壓將降低為0，我們稱該點(diǎn)為振蕩中心，我們稱該點(diǎn)為振蕩中心，顯然振蕩中心的電壓將周期性降低為顯然振蕩中心的電壓將周期性降低為0。 180 xUEU系統(tǒng)振蕩時(shí)一般現(xiàn)象有：系統(tǒng)振蕩時(shí)一般現(xiàn)象有：發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的電壓表、電流表發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的電壓表、電流表及功率表周期性地劇烈擺動，發(fā)電機(jī)和變及功率表周期性地劇烈擺動，發(fā)電機(jī)和變壓器發(fā)出有節(jié)奏的嗡鳴聲；壓器發(fā)出有節(jié)奏的嗡鳴聲；連接失去同步的發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上連接失去同步的發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上的電流表和功率表擺動得最大。電壓振蕩的電流表和功率表擺動得最大。電壓振蕩最激烈的地方是系統(tǒng)振蕩中心，每一周期最激烈的地方是系統(tǒng)振蕩中心，每一周期性約降低至零值一次。隨著離振蕩中心距性約降低至零值一次。隨著離振蕩中心距離的增加，電壓波動逐漸減少。如果聯(lián)絡(luò)離的增加，電壓波動逐漸減少。如果聯(lián)絡(luò)線的阻抗較大，兩