動態(tài)電力系統(tǒng)

1、lCarson W. Taylor, Power System Voltage StabilitylP. Kundur, Power System Stability and Controll倪以信， 動態(tài)電力系統(tǒng)理論和分析動態(tài)電力系統(tǒng)理論和分析l王滿義,吳竟昌,蒙定中，大電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)大電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)l袁季修， 電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析l張伯明， 高等網(wǎng)絡分析高等網(wǎng)絡分析lIEEE Review /Power EngineeringlElectra (CIGRE，英/法語）l 中國期刊網(wǎng)lReports ：美國電力科學研究院：EPRIl電科院l情報所國際大電網(wǎng)組織： CIGREl

2、電科院l情報所lResearch Articles：lIEEE Trans. on Power Systems (PS)lIEEE Trans. on Power DeliverylIEEE Trans. on Energy ConversionlIEEE Trans. on Circuit SystemslIEEE Computer Applications in Power lProceeding of the IEEE Conference Proceedings :IEEE winter and summer meetings地區(qū)國際會議在過去二十幾年中，電網(wǎng)運行越來越接近于極限狀態(tài)。

3、主要有幾個原因：l環(huán)保對電源建設(shè)和線路擴建的壓力l重負荷區(qū)域的用電消費增加l電力市場下的新的系統(tǒng)負荷方式（潮流方式）l。l無論是發(fā)達國家的還是發(fā)展中國家中，都存在負荷、線路和電源間的矛盾：l用戶負荷在增加 l電網(wǎng)擴建卻面臨著更大的問題ll由于網(wǎng)絡運行在重載情況重載情況下，出現(xiàn)了慢速慢速或快速或快速的電壓跌落現(xiàn)象，有時甚至產(chǎn)生電壓崩電壓崩潰潰，電壓穩(wěn)定已成為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行的主要問題之一。 l文獻TVCUTSEM ：電壓失穩(wěn)產(chǎn)生于電壓失穩(wěn)產(chǎn)生于動態(tài)的負荷功率的恢復動態(tài)的負荷功率的恢復在傳輸網(wǎng)和發(fā)電系統(tǒng)的能力之外在傳輸網(wǎng)和發(fā)電系統(tǒng)的能力之外ln電壓：許多母線的電壓發(fā)生明顯的、不可控的下跌。ln失

4、穩(wěn)：超越了最大的傳輸功率極限，的恢復變得不穩(wěn)，反而降低了功率的消耗，這是電壓失穩(wěn)的關(guān)鍵。ln動態(tài)：任何穩(wěn)定問題與動態(tài)有關(guān)，可以用微分方程（連續(xù)變化）或用差分方程（離散變化）模擬。ln負荷：是電壓失穩(wěn)的原動力，因此這一現(xiàn)象也被稱為負荷失穩(wěn)，但負荷不是僅有的角色。ln傳輸網(wǎng)：有傳輸極限，從基本電工理論就可是到這個結(jié)論，這一極限是電壓失穩(wěn)的開始。ln發(fā)電系統(tǒng)：發(fā)電機不是理想的電壓源，其模型的準確性對正確的電壓穩(wěn)定十分重要。ll與電壓穩(wěn)定相關(guān)的另一術(shù)語是電壓崩潰電壓崩潰。電壓崩潰可能不是電壓失穩(wěn)的最終結(jié)果。 Note：定義中沒有引入無功功率。在交流網(wǎng)中，電抗線路占主導，電壓控制和無功功率有密切的關(guān)系。

5、作者的意圖：不過于強調(diào)它在電壓穩(wěn)定中的作用。有功功率和無功功率二者有功功率和無功功率二者同時對電壓穩(wěn)定有重要的作用。作者的實例：表明電壓失穩(wěn)與無功功率沒有因果關(guān)系。RRLPtRLtPoELLLLRRRERIP222)(* 范例中： 沒有無功功率， 沒有功角穩(wěn)定問題， 但具有電壓失穩(wěn)的主要特征。 交流電力系統(tǒng)中，無功功率使得問題變得更復雜，但不是問題的唯一根源。傳輸有功功率仍然是電力系統(tǒng)的主要功能，而無功功率的傳輸和消耗也是的電力系統(tǒng)的不可缺少的一部分。 時間 | 發(fā)電機驅(qū)動 負荷驅(qū)動快速 | 功角穩(wěn)定 快速電壓穩(wěn)定 | 暫態(tài) 靜態(tài)長過程 | 頻率穩(wěn)定 長過程電壓穩(wěn)定*可以用不同的方法對穩(wěn)定問題

6、進行分類。上面的分類可可以用不同的方法對穩(wěn)定問題進行分類。上面的分類可以有效地分別電壓穩(wěn)定與功角穩(wěn)定的差別。以有效地分別電壓穩(wěn)定與功角穩(wěn)定的差別。 快速穩(wěn)定問題： 暫態(tài)功角穩(wěn)定：無同步力矩，缺乏阻尼 小擾動穩(wěn)定：缺乏阻尼 短期電壓穩(wěn)定：感應電動機和受控負荷，HVDC暫態(tài) 功角穩(wěn)定和快速電壓穩(wěn)定很難分開： 負荷（負荷模型）對功角穩(wěn)定有影響 發(fā)電機（發(fā)電機模型）對電壓穩(wěn)定也有作用。長過程穩(wěn)定問題：頻率問題： 發(fā)電與負荷的不平衡電壓問題： 發(fā)電與負荷的距離 取決于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)l電網(wǎng)傳輸?shù)幕咎匦?G1G221l假設(shè)線路是無損耗的。有功和無功的傳輸取決于線路兩端的電壓幅值和相角的。受電端有： XVCosV

7、VQSinPSinXVVP221221212max12212l送電端有： XCosVVVQPSinPSinXVVP1221211212max12211最大的傳輸功率發(fā)生在=900。注意穩(wěn)定和不穩(wěn)定的平衡點（SEP/UEP: Stable/Unstable Equilibrium Point，這是電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的直接法的二個重要的概念）。對于典型的功率傳輸和功率角，例如當=30o， 有Sin，可近似寫作PPmax 。 常說有功傳輸主要取決于功率角度。l如果 V1=V2: 兩端發(fā)電機同時擔任傳輸有功功率時所需用的無功功率如果 V1 != V2, Cos1時XVVVQXVVVQ)(,)(21222

8、111l無功傳輸主要聯(lián)決于電壓幅值l從較高電壓端注下低電壓端( (這樣的假設(shè)在重負荷的情況下就不成立這樣的假設(shè)在重負荷的情況下就不成立) ) Q不能通過大功角或過大的電壓落差傳輸大功角差:長輸電線（大X）和大功率傳輸電壓必須保證在1005%之內(nèi)相比于P, Q不可能以長距離傳輸l減少無功傳輸：減少有功損耗，提高經(jīng)濟性；減少無功損耗，減少無功設(shè)備投資。 減少功頻過電壓 網(wǎng)絡的二個基本特性最大傳輸功率負荷與網(wǎng)絡電壓關(guān)系考慮網(wǎng)絡元件對傳輸功率的影響串取補償和并聯(lián)補償，有載調(diào)壓；EPjQl無約束的最大傳輸功率無約束的最大傳輸功率 負荷：Zl Z*給定功率因數(shù)下的最大傳輸給定功率因數(shù)下的最大傳輸|Zl|

9、= |Z| 最大傳輸功率決于網(wǎng)絡參數(shù)，與負荷特最大傳輸功率決于網(wǎng)絡參數(shù)，與負荷特征無關(guān)。征無關(guān)。 lQ=Ptanf, 可得一組曲線，稱為鼻族曲線l(Nose Curve) V2PF=0.95超前PF=1.0PF=0.95PPF(power factor)l網(wǎng)絡對負荷的PV特性 功角穩(wěn)定分析中，負荷隨電壓和頻率變化。電壓穩(wěn)定研究中，負荷特性通常包括二部分：對電壓的函數(shù)和對獨立變量的函數(shù)。負荷需求為 P=Po 特定的，代表一條曲線并與V（P，Q）表面相交，相交點就是可能的運行點，當 變化，則相交點也變化。所有的需求值求得交點，就得網(wǎng)絡P-V特性不確定負荷功率如何隨電壓變化就不能確定網(wǎng)絡特性不確定負

10、荷功率如何隨電壓變化就不能確定網(wǎng)絡特性 l網(wǎng)絡穩(wěn)定運行的前提存在平衡點。失穩(wěn)的可能性： 網(wǎng)絡參數(shù)變化 負荷增加實際情況中：大擾動會引起失穩(wěn)現(xiàn)象。擾動后，網(wǎng)絡的特性會有突變，因而擾動后的網(wǎng)絡特性曲線與負荷的無交點。 當負荷漸漸增加。曲線與網(wǎng)絡特性曲線相切，如果繼續(xù)再增加就沒有交點了。 負載極限不一定與最大傳輸功率一致，這取決于負荷特性 l負荷補償最常用的是電容器，以平衡傳輸網(wǎng)的主導的電抗, 。l網(wǎng)絡補償串取和并聯(lián)補償兩類：也有用電抗器的時間，以吸收電容性無功。以改善電網(wǎng)運行，如維護電壓l 減少線路電抗因而減少網(wǎng)損，提高穩(wěn)定性。l減少線路電抗、補償后一般在0.30.8之間。作用：減少發(fā)電機與負荷的

11、電氣距離，于是，提高網(wǎng)絡的最大傳輸功率效果：暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的有利措施，具有的自適應的特性l并聯(lián)電容器和電抗器：l 投切：手動或自動 (VS. 串聯(lián)裝置) 動作更頻繁。 電抗器：防止超高壓網(wǎng)的輕載過壓現(xiàn)象， lSVC：受電壓控制的并聯(lián)補償裝置l一般，SVC裝設(shè)在中壓網(wǎng)，通過對高壓網(wǎng)的電壓測量控制并聯(lián)導納-母線電壓l昂貴成本快速響應效果對暫態(tài)功角穩(wěn)定和快速電壓穩(wěn)定l極限情況下，是常規(guī)的電容器或電抗對電壓穩(wěn)定不利不如極限狀態(tài)下的發(fā)電機和調(diào)相機。 l(U)LTC: (Under) Load Tap Changerl變壓器的作用：從負荷端來看，電網(wǎng)具有恒定電壓 !l電網(wǎng)中的主要變壓器有：配電變壓器高壓/中壓變壓